基于人均延误最小的公交优先信号配时优化设计研究

1、北京理工大学珠海学院2016届本科生毕业设计基于人均延误最小的公交优先信号配时优化设计研究基于人均延误最小的公交优先信号配时优化设计研究摘 要公共交通工具作为城市交通系统中载客量大、人均能源消耗量低的一种出行交通工具，势必成为城市交通系统发展和缓解出行压力的重要工具。在城市道路交通中，公交车一直扮演着不可替代的角色。缓解城市道路的交通压力和乘客出行成本，必须做到“兵马未动，公交先行。”把发展公共交通摆在最优先的位置，优化公交车出行的乘坐体验，降低出行者在途的行驶时间、经济成本是引导出行者乘坐公交车的有利手段，进而有效缓解城市道路的交通压力。但是目前大多数乘客对公交车的第一反应便是出行时间成本高

2、。若要解决这一问题，发展公交优先通行成为了解决这一系列问题最重要的一环。在城市道路中，造成延误最大的地方就是交叉口，如果能够在交叉口的信号灯配时中实现公交车优先配时，则可以有效提高公交车的速度，降低公交出行的时间成本。在现有大多数配时系统中，主要以车均延误做为优化目标，信号配时方案追求尽量将车辆的平均延误降至最低。在该配时方案中，公交车于私家车没有区分开来。但是，公交车的载客量大，如果将公交车等同于其他社会车辆，明显公交车上所有人的延误时间会远远大于私家车。因此，为了缓解交通压力，倡导人们乘坐公交车，降低公交车在交叉口中人乘客出行延误时间，本文提出了另外一种交叉口信号配时方法，即基于绿信比优化

3、的人均延误最小的公交优先信号配时优化方法。关键词：公交优先；人均延误；绿信比优化；VISSIM仿真Optimal Design of Bus Traffic Priority Signal Based on Average Total Delay Per PersonAbstractPublic transportation is a type of travel vehicle with a large number of passengers in the urban transportation system and low energy consumption per person.

4、It is bound to become an important tool for the development of the urban transportation system and the relief of travel pressure. In urban road traffic, buses have always played an irreplaceable role. To alleviate the traffic pressure on urban roads and the cost of passenger travel, it is necessary

5、to ensure that Other transportation can be delayed, but the bus must be developed in advance. Prioritizing the development of public transportation, improving the travel experience of bus travel, and reducing passenger travel times, and economic cost is to guide travelers to ride Favorable means of

6、bus, and then effectively alleviate traffic pressure on urban roads.But the first reaction of most passengers to buses is the high cost of travel time. To solve this problem, the development of public transport priorities has become the most important part in solving this set of problems. In urban r

7、oads, the place that causes the most delay is the intersection. If the bus can be prioritized in the signal timing of the intersection, it can effectively increase the speed of the bus and reduce the time cost of bus travel. Most existing timing systems use vehicle average delay primarily as an opti

8、mization goal. The signal timing scheme seeks to minimize the average delay of vehicles as much as possible. In this timing scheme, buses are not distinguished from private cars. However, buses carry a large amount of passengers. If the buses are equated with other social vehicles, it is obvious tha

9、t the delay time of everyone on the buses will be much longer than that of private cars. Therefore, in order to alleviate traffic pressure and encourage people to take buses and reduce the delay time for passengers and passengers traveling at intersections, this paper proposes another signal timing

10、method for intersections, that is, the bus with the lowest per capita delay based on green signal ratio optimization Priority signal timing optimization method.Keywords: Bus priority; Average Total Delay Per Person; Green Time Ratio ; VISSIM simulation II目 录摘 要IAbstractII1前言11.1本设计的目的、意义及拟解决的问题21.1.

11、1本设计的目的、和意义21.1.2拟解决的问题31.2本设计在国内外的发展概况及存在的问题31.2.1本设计在国外发展概况31.2.2本设计在国内发展概况41.3本设计应解决的主要问题41.3.1实现根据客流量分配信号41.3.2最小绿信比的确定51.3.3实例验证的方法52设计原理52.1公交优先52.1.1主动优先52.1.2被动优先63信号配时方案63.1绿信比优化73.2主要参数73.2.1饱和流率73.2.2通行能力73.2.3饱和度83.2.4延误93.2优化方法104实例分析124.1实例信息124.2计算过程144.2.1现状计算154.2.1优化方案164.3VISSIM仿真

12、194.3.1仿真方法194.3.2仿真结果194.3分析总结20参考文献21谢 辞221前言公开资料显示，仅最近一年的时间里，就有机动车3214辆在全国各地登记注册，目前为止3.48亿辆这个数字是我国目前的机动车数量。在和3亿多的汽车中，私家车的保有量就占据了接近三分之二。这仅仅只是2019年公开信息中对全国私家车保有量的一个大致统计。新的一年，接下来的时间，全国的私家车将会远不止以上统计的数值。私家车激增的主要原因应归功于科技的进步和社会经济的稳步发展。导致各个家庭买车欲望越来越强烈和使用私家车频率越来越高的原因主要有两个，一个是人们生活水平的提高，另外一个是城市内公共交通出行不方便。人们

13、追求更高品质的出行体验，道路交通系统中私家车的增多，也给社会带来了许多不良影响。能源的消耗、交通的拥堵等私家车增多带来的负面影响也更加严峻。出行拥堵，空气质量差也成为现阶段城市高速发展所不得不直面的一个重要问题。随着我国的城市化进程急速突破新的台阶，各家个户生活质量的越来越好，除了其他用途的汽车，私家车保有量是持续激增的。但是，与仰冲式的汽车数量增长相比，城市的道路更新和加设的增长速度却相对比较缓慢。许多城市也都面临着难以拓宽和建设新道路的难题。城市的交通拥堵现象在各大城市也越来越严重。城市道路的交通拥堵现象不仅仅导致了交通出行者本身在途时间的增加，提高了人们每次出行的时间成本，浪费在堵车路上

14、的时间也降低了社会的经济效率。除此之外，在提倡有效高效节能减排的当代社会，交通出行的能源消耗以及带来的尾气等污染物的排放等问题，无一不给城市交通的优化和社会经济的高速发展徒增了严重的负担。面对这一社会现状，公共交通有限发展的意义就非常重要。公共交通出行作为城市交通工具中载客量大、出行成本低、人均能源消耗低的交通出行方式，必将是有效缓解和改善城市交通拥堵、降低污染排放等问题的有效方法。“公交优先”也就成为了城市交通发展中的重中之重。本文通过借鉴和学习国内外公交优先信号配时设计的大量成功案例和想有用方案进行研究总结之后，研究设计了基于人均延误最小的公交优先信号配时方案。该研究方案基于尽可能不对非优

15、先相位造成过大影响的前提想，降低人均延误。本此研究的对象为单一信号交叉口。将交叉口以降低人均延误的公交优先信号配时方法作为主要的研究内容。在此次研究中，涉及到的相关公交优先方法主要有以下几个方面：时间上的被动优先、主动优先以及实时控制信号优先，并将设计花费成本较低，较普遍的被动优先方法做为配时优化方法，为信号交叉口重新配时，在控制车均延误的同时，降低人均延误。本文提出了另外一种交叉口信号配时方法，即基于绿信比优化的人均延误最小的公交优先信号配时优化方法。对交叉口进行两次分配绿灯时间，第一次分配最小绿信比的绿灯时间，第二次将整个交叉口过剩的绿灯时间根据每个相位的载客量占总比分配到各个相位，从而得

16、出新的配时方案。最后，通过一个实例计算并且实用VISSIM仿真软件对相关数据进行仿真，检验根据以上方法算得的配时方案是否能够真正做到在控制车均延误的同时，降低人均延误。并且，降低了整个交叉口的人均延误，实质是对落实公交优先通行权提供了具体的实施方案，该方法更加体现了交通规划中“人为核心”而非“车为核心”的方略。1.1本设计的目的、意义及拟解决的问题1.1.1本设计的目的、和意义为有效缓解城市交通拥堵、促进土地集约利用，公交优先理念已为我国社会所共识1。在城市的路网中，如果想要拓宽、新建城市道路成本非常高。而公共具有载客量多，人均能源消耗少，道路占用面积小的特点。并且现如今，许多城市也推进公交车

17、的更新换代，如深圳等一线城市已经实现全面公交车升级，多有在运营的公交车基本都为节能减排的新能源汽车并且车载导航的实时信息也提高了乘客的乘车体验和减少了乘客出行的时间损耗。在缓解城市交通的拥堵、促进土地集约利用上，公共交通具有不可忽视的重要地位。也正因如此，优先、集中资源发展公共交通是缓解现阶段城市交通问题的重要手段。但是，公交车辆的通行延误仍然是一个严重并且急需解决的问题。这一问题也导致了部分乘客出于出行时间成本的考虑，并不会选择乘坐公交车出行。也正因如此，为了让公共交通对于缓解交通拥堵和降低环境污染的优势发挥出来，我们仍然需要加大对于公交优先和公交基础设施的管理和建设力度。在交叉口的配时中也

18、应该遵从“以人为本”的交通优化理念，对公交车占比大的道路施行公交优先政策，以更好地提高公交车的行驶效率，降低乘客出行成本，从而有效解决当前城市交通与城市经济发展的重要矛盾点。据调查分析，我国道路交通量较高于国外道路交通流量，公交车辆所占比重也较大，道路网交通结构组成复杂。道路交叉口是路网通行能力的短板，也是容易发生交通拥堵和事故的地点，尤其在早晚高峰时段，交通流量大的交叉口极易造成车流阻塞和中断，公交车辆延误更为显著1。为了能够更加合理地分配社会资源，提高高峰期的人均出行效率，降低该时间段的人均出行时间成本，同时也提高城市公交车的运营速度和服务水平，促进人们更多的选择公共交通作为日常出行方式，

19、促进推动公共交通的良性发展，我们可以针对部分公交车到达率高的交叉口，实行公交优先的配时设计，在控制车均延误的同时，降低人均延误。同时，在交叉口信号配时中实行基于人均最小延误的交通优先信号配时，必然会对其他相位中非公交优先的 相位造成影响，导致非优先相位的车辆延误增加。对此问题我们也应该客观看待，在车辆延误与人均延误中寻求平衡点，以控制车辆延误在一定影响范围内，优先降低人均延误为目标，进而有效降低交叉口的总人均延误为研究方向。研究出适合的交叉口配时方法，并加以推广和应用，实现城市交通人均延误降低，缓解城市交通拥堵和降低污染排放。1.1.2拟解决的问题本次研究的技术路线如下图所示：图1.11.2本

20、设计在国内外的发展概况及存在的问题1.2.1本设计在国外发展概况欧洲从20世纪60年代末就已经提出公交优先系统，并付诸实践。初始时期的公交信号主要应用于轻轨通过信号交叉口的优化。20世纪70年代初，洛杉矶城市交通中出现了其第一个公交信号优先系统。采用的方式是强制优先。同时也有许多外国学者为公交优先系统的建立创造了不可磨灭的理论依据。Michael Eichler通过分析公交专用道上离散到达公交车辆的发车间隔、公交车辆所占总车辆比例和交叉口服务水平等因素，建立适应这种情况的公交优先信号配时模型2。Jose Viegas等人在Michael Eichler的研究基础上，扩大了公交车辆离散到达公交专

21、用道的公交优先信号配时模型的使用情况，使得在该条件下的优化模型能够适用于片区内多条公交线路实现公交优先的信号控制3。Hongchao Liu利用当前的车辆交通运行状态、车辆排队长度和公交到达交叉口的准点率情况分配权重，建立公交车辆到达和离去过程中的公交优先信号信号控制模型4；Meenskshy等在单点交叉口公交优先的信号控制基础之上，提出了公交优先的协调控制系统研究，基于公交车辆准点率下的以乘客延误最小为控制目标，并且通过将社会车辆能够实现绿波交通和各相位最小绿灯时间为前提，建立干线协调下的公交优先信号配时数学模型5；Ogden K W等人将公交信号优先策略当中的主动公交信号优先控制策略进行了

22、深入研究，表示相比其他公交信号优先控制策略，主动公交优先信号控制策略的适应性更加广泛6；Heydecker等学者分析了采取公交信号优先控制策略时，对于信号交叉口通行能力的影响情况后，指出有条件的公交信号优先控制对于交叉口通行能力的影响小之甚微，几乎可以忽略不计7。1.2.2本设计在国内发展概况在优先公交信号优先控制这一领域，我国起步相对较慢，目前绝大多数的公交优先信号控制方案还处于设计和试用阶段。我国国内著的几名城市交通规划领域学者阴炳成和杨晓光8通过单一交叉口的车辆通行效益的最优化这一指标作为交通优化的控制目标，合理利用了公交优先配时中公交优先相位绿灯早启和绿灯延长的两种不同的公交优先信号配

23、时的优化方式建立了相关参数的规划最优模型，从而得出的信号配时结果实现了基于减少人均延误的公交优先信号配时优化在单一交叉口的应用和控制。马万经8等人利用了延误三角形法，同时将社会车辆的延误和公交车辆延误这两个参数作为控制目标，创建了基于人均最小延误的单点公交信号优先的函数，同时他们还集中将不同的城市公交信号优先的控制策略进行了评价，并对其效果均进行了分析。1.3本设计应解决的主要问题本此研究的对象为单一信号交叉口。将交叉口以降低人均延误的公交优先信号配时方法作为主要的研究内容。计算各个进口方向的饱和度，计算各个进口方向的最小绿信比所需的绿灯时间，再根据进口到的客流量比分配符合进口道所剩余的绿灯时

24、间，从而得出人均延误最小的信号灯配时优化方案，以实现载客量大的公交优先配时方案。应解决的主要问题如下：1.3.1实现根据客流量分配信号在传统信号配时方案中，才用的是降低“车均延误”最小的方式配置各相位的绿灯时间。该方法中绿灯时间的分配基于各个进口道的车流量。本设计将基于“人均延误”最小的方式配置各个相位的绿灯时间，因此最主要的问题之一就是将绿灯时间的分配权重调整为各进口道的客流量。需要建立合理的进口道绿灯时间分配方式，已实现配时方案的最终优化效果基于人均最小延误。1.3.2最小绿信比的确定在单一交叉口的信号配时优化方案中，如何确定合适的信号周期以及如和调整适合的绿信比是最为关键的步骤。本文以其

25、中一个关键的因素作为优化目标绿信比。判断满足了各个相位最小绿信比所需要的绿灯时间的前提下，交叉口是否有多余的绿灯时间已根据各进口道的客流量占交叉口总客流量的比相应分配给对应的相位。因此，确定最小绿信比也是本次设计应解决主要解决的主要问题。1.3.3实例验证的方法本次实验中，通过理论依据及相关方法论计算出来的新的配时方案，需要通过实例验证使用该配时方法后，是否能够达到人均延误最小的结果，以实现公交优先信号配时。本次设计还需通过将原有的配时方案以及新的配时方案进行仿真，以得到有效的数据反馈。因此，如果将理论数据通过vissim仿真软件仿真，反馈出相对真实的数据也是本次实验应解决的主要问题。2设计原

26、理2.1公交优先公交优先包括两个方面。一是从“空间”上优先，顾名思义就是在通行的路段上为公交车开设专属公交车优先的车道，即设置公交车专用道或者是设置公交车优先道，特别是在信号交叉口，通过设置公交车专用车道也是体现交叉口公交优先的有效方法9。而另外一种即是从“时间”上优先，顾名思义通过交叉口的信号配时优化公交车的通行延误，从而在时间上实现公交优先。而在公交的“时间”优先上，当今主流的优先方法主要有两种。一种是被动优先优先，另外一种是主动优先。2.1.1主动优先公交优先信号配时中，主动优先信号控制是在公交车辆的检测和识别的基础上进行的信号控制方法，主动优先需要结合交叉口目前的相位情况、检测到的公交

27、车辆的载客量以及公交车的运行速度等情况9，结合现有交叉口的流量数据传输至终端，对公交车到达交叉口时的信号相位进行判断，实现公交优先通行。换句话说，主动优先会有两个优先方案，第一种是无条件优先，即为到达交叉口的公交车辆提供绝对的优先通行权利，此情况不需要参考整个交叉口的各个相位车辆的通行效益，公交车占据绝对的优先通行权；第二种是有条件有限，即在赋予公交车优先通行的权利的同时，还需同时兼顾交叉口各个相位车辆的通行效益。如果公交车进入交叉口是优先通行不会对交叉口车辆延误造成较大影响，则允许行使优先通行权，如果会对交叉口产生较大程度的影响，则不允许该公交车优先通行。也就是说，有条件优先会设置一个判断是

28、否让公交车允许优先通行的一个阈值。2.1.2被动优先被动优先控制主要不是依赖于公交车辆检测等相关高成本，高造价的设计手段。而是通过收集途径交叉口的公交车辆进入进口道的概率以及相关时间段内公交车到达率，通过数据进行信号配时。被动优先信号配时的方法基于公交进入进口道的载客量，计算进口道的总体载客量。再根据各个相位载客量分配绿灯时间，从而减少公交车辆进入进口道到通过交叉口的行车延误。因为公交车载客量大的特点，被动优先信号配时的基本原则主要是通过将公交车到达交叉口的情况作为重点的衡量指标，通过该指标确定信号灯的最佳信号周期、信号灯相位和相序以及绿信比等参数。在此方法下，主要的有以下几个设计方向：（1）

29、绿信比。通过对绿信比进行优化，在尽可能不对交叉口车辆造成较大的延误影响的前提下，使得载客量更大的相位的绿灯时间加长，保证公交车辆到达交叉口时能通过的几率更大，从而减少公交车辆通过交叉口因二次排队的等待时间造成较大的人均延误。（2）周期。在交叉口的车量饱和度相对较低时，可以在尽可能不对交叉口车辆造成较大延误的前提下，缩短信号周期，减少公交车到达交叉口时等待下一次绿灯亮起通行的时间。从而减少公交车的通行延误，实现公交优先通行的配时设计。（3）多公交相位。公交相位策略就是指公交车所在道路绿灯相位分离，该方式在实现方式上类似于缩短周期时长；其原理是周期时长不变的情况下，将公交车所在道路的绿灯相位分开，

30、用相交道路相位插入其中的方法10。（4）干线协调方法中的公交优先。即在干线协调中去综合考虑公交优先；这种方法是在设计绿波带时，考虑以公交车辆在道路上的平均速度作为线控参数确定的标准来代替一般车辆的平均运行速度来确定相位差11。3信号配时方案本次研究以应用成本较低、使用范围比较广、限制更小的被动优先做为研究方法，采用以人均延误最小作为目标，优化绿信比，通过各个进口方向的饱和度，客流量比，对绿灯时间进行重新分配，对交叉口的信号配时进行优化。在道路交通工具中，公交车相比小汽车而言，单车的载客量要远大于小汽车，并且在上下班高峰期等时间段，此比例会差距更大。因此，在公交优先信号配时方案中，设计交叉口信号

31、配时的时候，绿灯时间的分配应该考虑的重点是如何“降低人均延误”。3.1绿信比优化在单一交叉口的信号配时优化方案中，如何确定合适的信号周期以及如和调整适合的绿信比是最为关键的步骤。本次研究以人均延误最小作为优化目标。为了能够有效地减少交叉口的人均延误，绿信比的优化方式必须有基于车均延误最小调整为基于人均延误最小12。在公交优先中，绿信比应该正比于相位乘客流量比13。本研究绿信比优化方法的基本思想是：在计算交叉口进口的通行能力、饱和率和饱和度的基础上14，计算交叉口中各个相位在满足最小绿信比所分配得到的绿灯时间前提下，整个交叉口总是否还有多余的绿灯时间可以进行在分配。如果有多余的绿灯时间，再根据进

32、口到的客流量比分配符合进口道所剩余的绿灯时间，从而得出人均延误最小的信号灯配时优化方案，以实现载客量大的公交优先配时方案。3.2主要参数3.2.1饱和流率饱和流率是在单位有效绿灯时间内能够通过的汽车最大流量数15，也就是说绿灯信号的时间累积1个小时，又连续不断的车流以正常的速度通过停止线最大流量数。单车道饱和流率就是饱和流率的最基本单元。而进口饱和流率则是各个进口道的饱和流率。进口饱和流率，根据 HCM2000道路通行能力手册：（1）该公式中：第i相位j进口方向的饱和流率，pcu/h；第i相位j进口方向的车道数；高分小时系数，取0.92。3.2.2通行能力通行能力是指，在道路的条件以及交通环境

33、条件符合一定标准的情况下，道路的一个断面上（此研究以停止线作为一个断面）在单位时间内能够通过的最大的车流量15。在交叉口中，进口通行能力指的是在单位时间内的有效绿灯时间里能够通过的车辆最大值。进口通行能力：（2）该公式中：第i相位j进口方向的通行能力，pcu/h；第i相位的有效绿灯时间，s；第i相位的绿信比；该交叉口的信号周期，s。有效绿灯时间：（3）该公式中：第i相位的绿灯显示时间，s；第i相位绿灯损失损失时间，s。相位总的损失时间：（4）该公式中：第i相位启动损失时间，s；第i相位的清场损失时间，s。3.2.3饱和度饱和度是指在道路的一个断面上（此研究以停止线作为一个断面）在单位时间内的车

34、流量与通行能力的供求关系。进口饱和度：（5）该公式中：第i相位j进口道的通行能力，pcu/h；第i相位j进口道的实际到达交通流量，pcu/h；第i相位j进口道的汽车流量比。3.2.4延误根据 HCM2000道路通行能力手册的车辆延误计算模型，使用的公式计算车辆延误15。车辆延误：（6）该公式中：第i相位j进口道的车辆平均延误；平均延误修正系数，可设为1；分析期，可设为0.25；由控制设置所决定的修正参数，可设为0.4；过滤修正系数，可设为1；初始排队延误，可设为0。此次研究基于人均延误最小，所以需要将车均延误转化为人均延误，作为参考的标准。交叉口某一个进口道的人总延误等于这个交叉口进口道的车均

35、延误乘以载客量。也就是说，如果设此时所有公交车上的平均载客量为，此时所有社会车辆的平均载客量为（7）该公式中：第i相位j进口道方向的人总延误；第i相位j进口道方向的社会车辆流量，pcu/h；第i相位j进口道方向的公交车辆流量，pcu/h； 交叉口信号相位的个数 各个相位的进口道车道数3.2优化方法本次研究采用绿信比优化的方法，以各个相位的客流量作为参考，对各个相位的绿灯时间进行二次调配，已达到基于人均延误最小的绿信比优化。第一次调配为最绿信比调配，配时之后，计算交叉口是否有过剩绿灯时间，如果有多余的绿灯时间，再根据进口到的客流量比分配符合进口道所剩余的绿灯时间，从而得出人均延误最小的信号灯配时

36、优化方案，以实现载客量大的公交优先配时方案。在这种方法下，如果某一个相位客流量比较少，就会导致计算出来的绿灯时间会比最小绿灯时间更短，这会导致车辆通过交叉口存在风险；如果某个相位出现过饱和，这会出现分配过程中人均延误的降低和车均延误之间产生冲突，导致无法提高交叉口车辆的通行能力甚至造成更大的车辆延误。因此，在此方法下增设两个约束条件，分别对应约束相位饱和度以及绿灯时间的取值范围，进而计算出合理的最小绿信比。约束一：（8）该公式中：相位饱和度的最大值，可取0.9约束二：（9）该公式中：最小绿灯时间，参考满足驾驶员期望的最小绿灯时间，见表3.1。表3.1相位类型道路类型满足驾驶员期望的最小绿灯时间

37、()/s直行主干路（限速超过64km/h）1015主干路（限速不超过64km/h）715次干路410支路210左转所有类型25由公式（8）（9）中得出的绿信比中更大的值则可得到最小绿信比。设，则最小绿信比：（10）计算交叉口的过剩绿灯时间：（11）该公式中：一次信号周期内总的损失时间，为各个相位损失时间之和；过剩绿灯时间。如果小于0，无法重新分配绿灯时间，即所有时间都用了；如果等于0，则说明现阶段的交叉口交通需求刚好等于交叉口的通行能力；如果大于0，整个交叉口中，除了需求绿灯时间外还有剩余绿灯时间。如果剩余绿灯时间大于零，则利用以下公式分配绿灯时间：（12）该公式中：第i相位分配到的过剩绿灯时

38、间；第i相位的客流量；交叉口总的客流量。最后，第i相位的绿灯时间等于该相位第一次分配得到的基本绿灯时间加上过剩绿灯时间对应分配到该相位的实际二次分配绿灯时间：（13）4实例分析4.1实例信息以梅华西与敬业路交叉路口作为本次的实例，采用本研究的公交优先方案优化绿信比，并通过VISSIM软件进行仿真，对比优化前后的相关参数，得出结论。梅华西路与敬业路均是珠海市交通流量较大的路段，也是上下班高峰期的主要出行道路。该交叉口交通流量大，梅华西路同时又是较多公交车站的路段，该交叉口的公交车站车流比重较高，早晚高峰的时间段经常出现车辆拥堵现象。梅华西路与敬业路交叉口的东进口共有4条车道，其中包括梅华西路1东

39、进口条左转车道，梅华西路东进口3条直行车道，梅华西路东进口1条右转车道；梅华西路西进口车道数与车道功能与东进口相同；敬业路北进口有1条左转车道，敬业路北进口1条直行车道，敬业路北进口1条右转车道；敬业路南进口有1条直左车道，敬业路南进口1条直行车道，敬业路南进口1条右转车道。交叉口具体情形以及车道功能如图1所示。图4.1表2所示为2017年某日下午晚高峰5:306:30在交叉口路口的相关数据统计。由于梅华西路与敬业路都是城市机动车道，没有重型货车通行，因此此次调查只区分公交车和其他车辆。表4.1车辆和车流量进口道方向东西南北直行1直行2直行3左转直行1直行2直行3左转直行直左直行左转公交车10

40、1221110293144002其他车辆373394354248475399331226232186234200车流量383406375259475428362230236186234202客流量10961208144388195018131747592604372468470车流量当量值398424407276475472409236242186234205在计算交叉客流量是需要计算车均客流量。基于公交车载客量大的特点，设置公交车与其他汽车的乘客折算系数为35，其他车辆的折算系数为2。公交车折算为当量小汽车的系数是2.5。信号控制分为南进口全放、东西直行、东西左转、北进口全放4个相位，由于每

41、一个进口都有单独的右转车道，右转不进行交叉口信号配时，因此不考虑右转车道。图4.2该交叉口信号配时参数如图所示，黄灯时间均为3s。图4.34.2计算过程4.2.1现状计算（1） 进口饱和率：（2） 进口通行能力：（3） 进口饱和度：（4） 进口车均延误：（5） 进口人总延误：（6） 进口人均延误：综上所述结合已有数据算得：表4.3车辆和车流量进口道方向东西南北直行左转直行左转直行直左直行左转饱和率4719.601573.204719.601573.203146.403146.40通行能力1630.41266.971630.41266.971086.941086.94饱和度0.751.030.8

42、30.880.39 0.40 车辆延误52.19127.7555.4195.6559.62 59.77 人总延误313398.97186328.93424420.7276710.2270705.72 62344.98 人均延误83.64211.5094.11129.5872.44 66.47 交叉口车均延误75.06交叉口人均延误99.38从以上数据汇总中，我们可以看出，整个交叉口的车均延误和人均延误分别为：75.06s，97.38s。东西左转相位中东进口的饱和度达到1.03已经出现过饱和现象。南北进口的饱和度低于0.6，对道路通行能力利用率较低。对此，对该道路进行优化。4.2.1优化方案（1

43、）确定最小绿信比约束1：其中：约束2：其中：中，直行取10s，左转取5s。解得：表4.4东西直行相位东西左转相位北进口全放相位南进口全放相位0.330.190.170.170.060.0300.0600.060.330.190.170.17（2）交叉口过剩绿灯时间：解得：（3）分配交叉口过剩绿灯时间到对应相位：解得：表4.5东西直行相位东西左转相位北进口全放相位南进口全放相位8211交叉口各相位绿灯时间：解得：表4.6东西直行相位东西左转相位北进口全放相位南进口全放相位63332928（4） 优化方案相位图：图4.4（5） 方案对比：表4.7车辆和车流量进口道方向东西南北直行左转直行左转直行直

44、左直行左转饱和率4719.601573.204719.601573.203146.403146.40通行能力1630.41266.971630.41266.971086.941086.94饱和度0.751.030.830.880.39 0.40 车辆延误52.19127.7555.4195.6559.62 59.77 人总延误313398.97186328.93424420.7276710.2270705.72 62344.98 人均延误83.64211.5094.11129.5872.44 66.47 交叉口车均延误75.06交叉口人均延误99.38表4.8车辆和车流量进口道方向东西南北直行

45、左转直行左转直行直左直行左转饱和率4719.601573.204719.601573.203146.403146.40通行能力1802.03314.641802.03314.64553.00533.93饱和度0.680.880.750.750.770.82车辆延误46.1188.5548.3576.3274.9378.81人总延误276884.94129157.00310388.9761209.9477004.2471772.77人均延误73.90146.6068.82103.4078.8976.52交叉口车均延误65.51交叉口人均延误79.56在此次计算结果中显示：原有信号配时方案：车均延

46、误75.06s人均延误99.38s优化后的配时方案：车均延误65.51s和人均延误79.56s。优化后的信号配时，车均延误相比原有配时降低了12.72%，人均延误相比原有信号配时方案降低了20.01%。从西进口左转的进口可以看出，该配时方法对于降低人均延误较大的相位起到了明显的作用，有效的降低了整个交叉口的人均延误，同时降低了交叉口车辆的延误。4.3VISSIM仿真4.3.1仿真方法（1）仿真参数使用VISSIM进行路网仿真需要进行前期的准备，包括设置仿真参数、创建路网、编辑车辆类型、新建交通构成（本案例中交通构成为小汽车以及公交车）。（2）创建路网为了能够绘制出更加符合实际的路网结构，本次研

47、究采用CAD制图绘制道路的路网结构，再将CAD绘制的精细路网图导入软件，根据实际比例绘制路网，其中包括绘制车行道和路段连接器，由于本次本案例中不考虑人行横道，因此不需绘制人行横道。（3）录入路网数据路网的数包括路段连接器，车道，信号灯等。（4）设置信号灯组和检测器根据两次信号配时方案，设置信号灯组，配置对应的相位以及行程检测器。4.3.2仿真结果（1） 梅华西与敬业路交叉路初始信号配时仿真结果：表4.9车辆和车流量进口道方向东西南北直行左转直行左转直行直左直行左转车辆延误52.1999.3061.69107.0059.6259.77人总延误313398.97144829.05472577.59

48、85814.0070705.7262344.98人均延误83.64164.39104.78144.9672.4466.47（2） 梅华西与敬业路交叉路优化后信号配时仿真结果：表4.10车辆和车流量进口道方向东西南北直行左转直行左转直行直左直行左转车辆延误38.23 76.88 37.88 69.89 49.25 52.13 人总延误229552.04 112129.48 290160.80 56051.78 58410.50 54371.59 人均延误61.26 127.28 64.34 94.68 59.85 57.97 在此次vissim仿真中，原有信号配时方案的车均延误和人均延误分别为7

49、3.26s以及98.73s，优化后的配时方案车均延误和人均延误分别为54.04s以及78.76s。优化后的信号配时，车均延误相比原有配时降低了26.23%，人均延误相比原有信号配时方案降低了21.23%。仿真的结果也同样印证了整个优化方案的有效性。4.3分析总结当今社会，科技和经济高速发展，城市交通拥堵的形势更加严峻，交通的拥堵还导致了交通能源的大量消耗和尾气污染的增加，这些问题无不给我们的日常生活和社会发展造成了严重的负面影响。在降低出行成本，减少能源排放和尾气排放等污染问题，公交车就体现出了关键作用。众所周知，公交车最大的三个是载客量大，出行经济成本低，相对污染小。为提高公交车的通行效率，本文通过了城市道路中交叉口延误的分析，提出了基于人均延误最小的公交优先信号配时方案。本设计方法是通过对绿信比进行优化，对各个交叉口分配最小绿信比后将整个交叉口过剩的绿灯时间按照各个进口道的客流量进行二次分配，从而实现降低交叉口的人均延误。通过相关的参数的计算，得出交叉口的信号配时中降低人均延误的配时方法。并且通过计算和仿真验证了这一方法的可行性。同时，通过本次研究，也总结出了该方法存在的不足。由于公交车的载客量大与私家车，处于公交优先的信号获得的通行时间会更长，对于本身