城市交通单向绿波设计

1、中国科技论文在线城市交通单向绿波设计 李悦1，郑长江2，张晓磊2作者简介：李悦，女，研究生. E-mail: nienie922hohai university nanjing 210098;hohai university,nanjing 210098;hohai university,nanjing 210098河海大学土木与交通学院 南京 210098;河海大学土木与交通学院，南京 210098;河海大学土木与交通学院，南京 21009821009813770515336;南京市西康路1号河海大学研3舍513;nienie922;zheng;goodjobgoo

2、djob李悦，女，研究生;李悦;郑长江;张晓磊Li Yue;Zheng Changjiang;Zhang Xiaolei李悦1.51.51.51.51.51.51.51*|*期刊*|*01方虎生,张金林,苗挺等.基于GPS精确授时技术的快速双向*|1|李悦|Li Yue|河海大学土木与交通学院 南京 210098|hohai university nanjing 210098|李悦，女，研究生|南京市西康路1号河海大学研3舍513|210098|nienie92213770515336<CR>|2|郑长江|Zheng Changjiang|河海大学土木与交

3、通学院，南京 210098|hohai university,nanjing 210098|zheng|<CR>|3|张晓磊|Zhang Xiaolei|河海大学土木与交通学院，南京 210098|hohai university,nanjing 210098|goodjobgoodjob|城市交通单向绿波设计|One-way Green Wave Design of Urban Traffic|- 9 -（1. 河海大学土木与交通学院 南京 210098；2. 河海大学土木与交通学院，南京 210098）摘要：本文以城市道路多个单点信号控制交叉口组成的绿波系统为研究对象,设计一个

4、以干线车辆行程时间最短为目标，各相位有效绿灯时间、饱和度及周期时长为约束条件的单向绿波带,实现了对绿波系统中各交叉口信号配时的优化设计。针对双向绿波控制设计的实现难度较大，城市中又普遍存在单行道数量有限的情况，我们研究分析在双向行驶的道路上只对一个方向实行绿波协调控制的实施效果与可行性。关键词：单向绿波；交通控制；信号配时中图分类号：U116One-way Green Wave Design of Urban TrafficLi Yue1, Zheng Changjiang2, Zhang Xiaolei2(1. hohai university nanjing 210098;2. hohai

5、 university,nanjing 210098)Abstract: This essay bases on urban road with several single-signal intersections which composes of green system as the research object, we design of a single-point green-wave zone, which of the shortest vehicle routing-time, each phase effective green time, saturation and

6、 the cycle time and realize the green wave systems of each intersection in signal timing optimization designing. Designing Green Wave for two-way control to achieve is difficult. And the city has a limited number of common one-way situation. We research and analysis on the road in the two-way traffi

7、c in one direction only for the implementation of coordinated control of the green wave effect and feasibility.Key words: One-way Green Wave; Traffic Control; Signal Timing0 引言随着城市经济的发展和城市化的扩大，城市人口高度集中并迅速增长，同时汽车保有量急剧上升，交通需求迅速扩大，这就引发了交通拥堵、延误增加、出行不便和环境污染等问题，影响了居民的正常生活和城市的高速发展。要缓解这一压力，提高通行能力，防止出现交通堵塞，可

8、以把干道上若干连续交叉口的交通信号通过一定的方式连接起来并对各交叉口的信号灯设计一种相互协调的配时方案，各交叉口的信号灯按此协调方案联合运行，使车辆通过这些交叉口时不会经常遇到红灯，减少车辆的停车次数与延误。这种方法称为“绿波信号控制”。本设计选取江苏省盐城市亭湖区建军路（东西向主干道）和文港路、开放大道、人民路、迎宾路、解放路（南北向支路）为研究路段。整个建军路车道变换较多，交叉口比较密集。由于亭湖区路网结构不是很完善，次干道和支路缺乏，导致大量交通集中在该道路上。表1 研究交叉口现状配时表Tab.1 Timing Table of the Current Crossings 路名周期(s)

9、第一相位(s)第二相位(s)第三相位(s)第四相位(s)文港路11722203633开放大道11322243227人民路11129253118迎宾路10838222020解放路124342434241 单点控制设计1绿波交通的设计须将干道上各单点信号当做一个系统来考虑，即线控是以点为基础的，要控制好绿波协调，首先就要做好各交叉口的单点信号控制。其设计内容：根据放行方法和路口渠化条件确定信号相位，根据路口内冲突情况和路口空闲时间最少的要求确定信号相序，根据各流向上到达的流量情况确定信号配时。按路口放行方法去定信号相位。有按时间分离法放行的路口、按空间分离法放行的路口、按时空分离方法放行的路口、采

10、取组合放行法的路口；按路口导向车道渠化来确定信号相位以及按各方向轮放方式组织信号相位。对于两相位信号控制，不存在相序问题。而对于多相位信号控制，则要以保证路口内秩序不乱、路口内空闲时间最少来确定相序。2 信号配时计算方法1、最佳信号周期C0： (3-1)式中： 周期总损失时间，s，其计算式如下： (3-2)式中： Y组成周期全部相位的最大流量比之和，即： (3-3)2、绿信比： (3-4)3 定时式协调控制结论协调控制是通过对各个交叉口之间的交通等进行连锁控制和延时实现的。231、单向交通街道。单向交通街道，或者双向交通量相差十分悬殊时，只要照顾单向信号协调的街道是最容易实施交通信号协调控制的

11、街道。相邻各交叉口信号间的时差可按式确定。2、双向交通街道。双向交通定时式线控各信号间的协调方式可有三种。（1）同步协调控制。车辆在相临交叉口间的行驶时间等于信号周期时长时，即相临交叉口的间距符合关系式时，这些相临交叉口刚好可组成同步式协调控制。联动的相临信号灯呈现同步显示时，车辆可连续通过相临的交叉口。这种系统在使用条件上有很大的局限性，还有种种缺点，所以甚少单独采用。（2）交互式协调控制。车辆在相临交叉口间的行驶时间等于信号周期长的一半时，采用交互式协调系统，车辆可以连续通过相临的交叉口。即相临交叉口间距符合式时，可采用交互式系统，这种系统有一定的应用限制，也很少单独采用。（3）续进式协调

12、控制。根据路上的要求车速与交叉口的间距，确定合适的时差，用以协调各相临交叉口上绿灯的启亮时刻，使在上游交叉口上绿灯启亮后开出的车辆，以适当的车速形式，可证号在下游交叉口绿灯启亮时刻到达。如此，使进入系统的车辆可连续通过若干个交叉口。续进式协调控制系统又可以分为：简单续进系统和多方案续进系统。除此之外，还有感应式协调控制、计算机协调控制。4 交叉口信号控制设计示例本设计采用常用配时实际方法，以建军路文港路交叉口配时设计为例。现状建军路文港路高峰小时交通量调查数据如下表所示：表2 建军路文港路高峰小时交通量调查数据Tab.2 Jianjun Road-Wengang Road Peak-hour

13、Traffic Survey Data进口道流向东进口西进口南进口西进口左转直行右转左转直行右转左转直行右转左转直行右转交通量（pcu/h）2344263735133616416842123536148363经分析，确定信号相位方案如下图所示：图1 建军路文港路相位方案图Fig. 1 Phase Schemes of Jianjun Road-Wengang Road按照前面介绍的信号配时方法中的常用方法计算文港路信号配时，如下： L=12 根据以上结果得建军路文港路信号配时图如下：图2 建军路文港路信号配时图Fig.2 Signal timing of Jianjun Road-Wengan

14、g Road该交叉口相应通行能力计算如下： 各进口道通行能力满足设计要求。其它交叉口交通流量流向数据：表3 各交叉口交通流量流向数据Tab.3 Each Intersection Traffic Flow Data路名方向转 向左 转直 行右 转建军路文港路东273533414西61359205南207447236北39748565建军路开放大道东173479116西222546201南177593179北259769271建军路人民路东26356885西283566100南77435298北149454375建军路迎宾路东318893113西167682167南188237181北12526

15、0205建军路解放路东15742771西5742277南134189136北10118755采用与前面示例相同的方法计算各交叉口信号配时的设计结果如下表：表4 各交叉口信号配时结果Tab.4 Final Signal timing of Each Intersection路名周期(s)第一相位(s)第二相位(s)第三相位(s)第四相位(s)文港路11521123733开放大道7916132216人民路8518281017迎宾路10536241914解放路4210776设路段行使车速为30公里/小时，则各交叉口的间距及所需行程时间值如下：表5 各交叉口间距及行程时间表Tab.5 Each Int

16、ersection Distance And Travel Schedule交叉口名文港路开放大道人民路迎宾路解放路距离(m)799855243646时间(s)88953290信号协调控制设计的目标是使车辆在上游交叉口遇到绿灯后，通过一定的行使时间到达下游交叉口，刚好也遇到绿灯。按照这个要求，经过计算就可以得到进行单向协调控制设计之后各交叉口周期为124s。于是：表6 单向协调控制设计后各交叉口各相位绿灯时间表Tab.6 After one-way coordinated control design each phase green light schedule in intersectio

17、ns交叉口名周期(s)各相位绿灯时间（s）第一相位第二相位第三相位第四相位文港路12427203734开放大道12430243327人民路12434273720迎宾路12439262823解放路124342434245各交叉口延误及通行能力计算对于直行和左转车道、右转车道的通行能力计算公式如(6-1) (6-2)： (6-1) (6-2)每个进口道通行能力为进口处各条车道通行能力之和，故： (6-3)按照上述计算方法，得到各交叉口绿波协调控制前后通行能力如表7所示：表7 各交叉口绿波协调控制前后通行能力值对比表（pcu/h）Tab.7 Comparison Table of Capacity

18、In Each Intersection Before And After Green Wave Design（pcu/h）45 交叉口名67 绿波协调控制前8 绿波协调控制后9 东进口10 西进口11 南进口12 北进口13 总合14 东进口15 西进口16 南进口17 北进口18 总合19 文港路20 176221 149722 155723 155724 637325 183026 158027 152928 152929 646830 开放大道31 158332 158333 191734 191735 700036 171037 171038 182839 182840 707641

19、 人民路42 182343 182344 178545 132446 675547 185448 185449 164650 127351 662752 迎宾路53 150954 150955 120456 149157 571358 141059 141060 127261 217262 626463 解放路64 136465 136466 136467 181668 590869 136470 136471 136472 181673 5908各交叉口延误的计算可用下式计算： (6-5) (6-6) (6-7) (6-8)式中：d各车道每车平均信控延误（s/pcu）；均匀延误，即车辆均匀到

20、达产生的延误（s/pcu）；随机附加延误，即车辆随即到达并引起超饱和周期所产生的附加延误（s/pcu）；初始排队延误，即在延误分析期初停有上一时段留下积余车辆的初始排队使后续车辆承担的附加延误（s/pcu）；按照上述计算方法，得到各交叉口在绿波协调控制前后的延误如下表：表8 各交叉口绿波协调控制前后延误值对比表（s）Tab.8 Comparison Table of Delay In Each Intersection Before And After Green Wave Design（s）7475 交叉口名7677 绿波协调控制前78 绿波协调控制后79 东进口80 西进口81 南进口82

21、 北进口83 路口延误84 东进口85 西进口86 南进口87 北进口88 路口89 延误90 文港路91 48.492 51.393 39.494 45.895 45.996 46.897 43.198 40.599 45.1100 44.2101 开放大道102 49.0103 59.8104 40.1105 54.8106 51.3107 43.0108 44.4109 41.6110 45.5111 43.5112 人民路113 46.0114 60.5115 40.1116 49.1117 49.9118 42.1119 42.6120 36.8121 45.6122 42.0123

22、 迎宾路124 49.4125 47.6126 44.4127 45.1128 47.6129 44.6130 38.4131 45.5132 44.9133 42.9134 解放路135 45.1136 47.5137 40.7138 40.9139 44.2140 39.7141 38.1142 38.7143 39.2144 38.9表9 各交叉口主流方向直行车辆绿波协调控制前后延误值对比表（s）Tab.9 Comparison Table of Delay In Mainstream Direction Before And After Green Wave Design（s）145 路名146 东进口协调控制前147 东进口协调控制后148 延误变化量149 文港路150 48.4151 46.8152 -1.6153 开放大道154 49.0155 4