过饱和流量下交叉口服务水平提升方法研究与实践

北京理工大学珠海学院2016届本科生毕业论文ADDINCNKISM.UserStyle过饱和流量下交叉口服务水平提升方法研究与实践摘要随着国家的发展、人民生活水平的提高与人均可支配收入的增加，汽车已经走入了家家户户，一个家庭有几辆小汽车已经是常事。由于家用小汽车的增加，道路上的汽车也越来越多，道路资源增长跟不上汽车数量的增长，所以道路压力也就越来越大。行车问题很大一部分发生在信号控制交叉口，而过饱和流量的交叉口往往问题更多，所以过饱和流量交叉口的优化是道路优化的一个重要组成部分。本文拟通过对过饱和流量下交叉口服务水平的提升来对目前的交通状况进行改善。本文选取的交叉口经过验证后得出的确是过饱和流量的交叉口，接着通过信号配时优化设计与干线协调控制对交叉口进行服务水平的优化提升，并最终利用vissim仿真模拟得出优化方案的可行与否。在最后还提出了一些本文未经验证的服务水平提升方案与建议给广大读者参考，如果有兴趣的读者可以自行研究并验证是否可行。关键词：交叉口;服务水平;信号控制;干线协调;vissim模拟仿真。AbstractWiththedevelopmentofthecountry,theimprovementofpeople'slivingstandardandincreaseindisposableincomepercapita,carshaveenteredeveryfamily,itiscommonforafamilytohaveseveralcars.Sotherearemoreandmoremotorvehiclesinbigcitiesinourcountry,butthegrowthofroadresourcesandparkingresourceslagsbehindseriously,inevitablyleadstothedrivingdifficult,thevehicledifficult,theparkingdifficultcontradictionisincreasinglyprominent.Alargepartofthetrafficproblemoccursatsignal-controlledintersections,theintersectionwithsupersaturatedflowisoftenmoreproblematic,sotheoptimizationofsupersaturatedflowintersectionisanimportantpartofroadoptimization.Thispaperintendstoimprovethecurrenttrafficsituationbyimprovingtheservicelevelattheintersectionundertheconditionofsupersaturatedflow.Theintersectionselectedinthispaperisprovedtobeanintersectionwithsupersaturatedflow,thentheserviceleveloftheintersectionisoptimizedandimprovedbythesignaltimingoptimizationdesignandthecoordinatedcontrolofthetrunkline,finally,theoptimizationschemeisobtainedbyusingvissimsimulation.Finally,someunverifiedservicelevelimprovementschemesandsuggestionsareputforwardforreaders'reference,ifyou'reinterested,youcandoyourownresearchandseeifitworks.Keywords:Intersection;theservicelevel;signalcontrol;arterialcoordination;vissimsimulation.目录TOC\o"1-3"\h\u22786一、绪论 510612（一）研究背景 531857（二）研究目的与意义 61004（三）国内外研究现状分析 6173661.国内研究现状分析 6148432.国外研究现状分析 719217（四）方法研究内容与具体实践内容 715790（五）研究技术硬件与软件支持 8130311.硬件支持 8286682.软件支持 85807（六）研究与实践的关系 89357（七）本章小结 820417二、过饱和流量下交叉口服务水平基本理论 95246（一）信号交叉口饱和流量的定义与测定方法 910664（二）交叉口通行能力分析 10237401.通行能力基本概念 10219452.信号交叉口通行能力 1013891一、国外信号交叉口通行能力计算方法 10275401、美国的HCM方法 1023167（1）饱和流率模型 1026138（2）修正系数 1127496（3）通行能力分析模型 1139812.英国TRRL方法 1216801（1）饱和流量的计算 1224522（2）通行能力的计算 12307963.澳大利亚ARRB方法 1225919二、国内信号交叉口通行能力计算方法 133245（三）交叉口服务水平分析 15221441.服务水平基本概念 15224942.中国与美国服务水平划分的异同点 15143753.信号交叉口服务水平的确定 1523402（四）如何区分一般交叉口与过饱和流量下交叉口 1510192（五）本章小结 1528607三、过饱和流量交叉口调查概况与信号配时方案优化设计 1624963（一）目标交叉口的现状 16319231.交叉口的选择 16128332.交叉口概况 1613197（二）交叉口交通调查概况 1726134（三）对该交叉口进行信号控制配时方案的优化 1756971.相位的分配情况 17107122.信号配时方案计算过程 1839093.交叉口信号相位分配与配时方案表 1926387（四）关于待优化交叉口是否过饱和的判断 1914534（五）本章小结 2022199四、对过饱和流量下交叉口进行干线协调控制 2032250（一）绿波设计原则 205727（二）干线协调控制交叉口基本概况 2111860（三）绿波协调控制数据处理 21245741.对非关键交叉口进行数据处理 21183262.关键交叉口的数据处理 238058（四）进行协调前后的交叉口信号配时 237797（五）利用图解法确定绿波控制方案的成果 2413689（六）本章小结 2531938五、基于Vissim的优化前后过饱和流量下交叉口服务水平对比 2626974（一）关于Vissim 2626070（二）Vissim仿真运行情况 2619576（三）优化前后交叉口情况对比 2823454（四）优化前后交叉口指标对比 304271（五）其他优化方法 315282（六）本章小结 326217参考文献 3323619致谢 34绪论（一）研究背景随着国家的发展、人民生活水平的提高与人均可支配收入的增加，汽车已经走入了家家户户，一个家庭有几辆小汽车已经是常事。由于家用小汽车的增加，道路上的汽车也越来越多，道路资源增长跟不上汽车数量的增长，所以道路压力也就越来越大，城市交通拥堵这一问题在一定程度上制约了城市经济的发展[1]。交通拥堵已经成为了全球性的问题，没有一个国家能在发展的路上忽视交通拥堵这一问题。交通拥堵问题的出现是历史发展的一个必然阶段。我国现在正在向全面小康迈进，社会发展速度飞快，开始经历迈向发达国家必经的交通拥堵阶段了。而我国的北京、上海等大城市的发展比其他地方要快不少，所以这些城市首先遇到了这个问题。车辆增长速度大大超过了交通供给速度，表现在交通上就是秩序乱点、交通堵点和事故黑点的数目大幅度上升，交通拥堵的成因已逐步由秩序混乱造成通行能力下降转向车多路少导致通行能力不足[2]。而国内外大多数研究表明，交通拥堵除了交通事故等不可控因素外，一般不会发生在道路路段上。所以道路发生交通拥堵的发生地大多都是在城市道路信号控制交叉口。由于要控制延误，所以信号控制交叉口的相位不能过多，这也导致了在一个相位内必然会有人与车辆的冲突，交叉口也是交通规则主要的约束地。由于行人，非机动车与机动车的交汇，使交叉口成为交通事故发生的重灾区，同时也是交通拥堵的重灾区。资料表明：85%以上的交通延误发生在道路信号控制交叉口，且交叉口内的通行能力仅为一般路段的50%[3]。造成交叉口问题出现的原因主要有以下几个：第一，我国汽车数量飞速增长。第二，城市道路资源不足、规划不合理，交通供不应求。第三，信号控制交叉口信号配时方案不合理[4]。对过饱和交叉口优化则是对交叉口优化的重点，在社会还不十分发达的现在，无法将所有交叉口都进行特定的优化，如果要以最少的成本获得最大的效益，对过饱和交叉口进行优化就是最好的选择。所以本文将着重对过饱和流量下交叉口在国家相关规范下进行优化提升，以更好地提升通行能力，顺应国家的发展升级改造。（二）研究目的与意义交叉口通行能力在很大程度上影响着道路的通行能力，由于行人，非机动车与机动车的交汇，使交叉口成为交通事故发生的重灾区，同时也是交通拥堵的重灾区。将交叉口通行能力提升就能较好地提升道路通行能力。而交叉口服务水平与交叉口通行能力息息相关，服务等级可以从自由运行、高速、舒适、方便、安全满意的最高等级直到拥挤、受阻、停停开开、难以忍受的最低水平[5]。服务水平的提高可以使人们的幸福感增加，提升交通水平。本文主要研究的目的是通过减少行车时间、提高行车速度、减少行车受阻、减少延误来提升过饱和流量下交叉口的服务水平。通过提升交叉口服务水平能使秩序乱点、交通堵点和事故黑点等交通问题得到一定程度上的缓解，减少人们在路上等待的时间，提高行车安全性，提高道路运输能力。更好地适应我国飞速发展的潮流。（三）国内外研究现状分析1.国内研究现状分析至20世纪末，我国交通量增长速度大大超过了道路资源增加的速度，交通问题就显现了出来。并且随着城市化进程的加快，人口大量向城市聚集，小汽车大量进入普通老百姓家庭，城市交通问题已经从“通行不畅”变成了“严重拥堵”，并且在向“整体瘫痪”发展演变，国内交通问题十分严峻。根据对比研究，我国目前的交通状况如同上个世纪高速发展的美国，汽车数量快速增长，公路建设不够完善，现有的通行能力不能满足现有交通量的通行。低等级公路仍占大部分，而对已建高速公路的交通管理技术落后，不能适应公路的等级，运输效率还有待提升。为了解决我国交通发展相对落后的局面，我国发起了“畅通工程”，该工程主要有以下工作重点，第一：改善道路条件，保障资金投入，尽可能提高道路交通系统的供给能力。第二：优化交通结构，强化交通需求宏观控制，合理配置交通构成，减少道路交通出行需求。第三：强化科学管理，保障道路交通管理资金投入，合理引导几交通流，提高现有道路交通系统的通行效率。第四：规范交通行为，加强交通法规和交通安全知识的普及教育，营造井然有序的交通运行环境[6]。在高等人才培养方面，各大高校也相继开始招收、培养交通工程专业的研究生。在专业文献方面，各大出版社也推出了许多与交通有关的报刊等，在报刊的要求上结合了我国交通组成的特点，形成了具有中国特色的理论体系，出版了各种交通工程相关刊物以及出台了相关规范。我国交通问题正在逐步向好。2.国外研究现状分析1930年，交通工程师学会在美国成立，并标志着交通工程学科的诞生。美国为了加强国防能力和东西岸可达性，加快建设了全国公路网。并在道路建设中发现了许多交通相关的问题，便开始了提升道路通行能力的研究，力求公路能在科学的指导下进行规划建设与管理。1950年美国交通工程师协会编写出版了《道路通行能力手册》（HCM）第一版，并顺应时代的发展不断更新换代，增加新的内容，对不同时代的道路情况进行了观测，推出符合当代的新的规范内容。随着交通的发展，道路通行能力的标准也在不断变化，而该手册的内容也在不断地更新换代。其他国家在美国的启示下也根据本国国情派出专家对道路进行了实地调研，并制定出相关标准与规范。其中广为流传的就是英国的TRRL方法，由韦伯斯特（Webster）建立了一套完整的体系。提出了信号配时与通行能力计算方法。1954年，浮动车法被人所提出，此法可同时获得某一路段的交通量、行驶时间和行驶车速。而日本关于道路通行能力计算的是以1982年将其研究成果编入日本的《道路通行能力手册》当中作为起点的。其对信号交叉口通行能力的计算也是以美国的HCM为基础，并结合日本的实际进行改良得出的一套方法理论。近年来，日本在智能运输系统的研究上颇有收获，早在1973年，日本国际贸易和工业省就发起了全面的车辆交通控制系统的研究。目前，日本正在实施智能道路计划，目的是创造综合ITS技术的高效、安全的通行环境[7]。（四）方法研究内容与具体实践内容本文信号控制优化方案主要通过现有的信号配时计算方法对交叉口信号配时进行优化计算。对交叉口进行单点信号配时，通过对实地考察得出的真实数据进行处理，得出该交叉口的全红时间、各相位的总损失时间、各相位的流量比、信号配时最佳周期、黄灯时间、有效绿灯时间与绿灯显示时间这些单点信号配时要素，并替代原信号配时方案，使用经计算后得出的最佳信号配时方案，从而提升交叉口通行能力与服务水平。对待优化交叉口进行干线协调控制，根据实际情况确定关键交叉口与协调相位，对关键交叉口与其下游进行设置绿波带，使该饱和车流能够快速消散，在干线协调控制道路上，调整各路口的信号灯周期、相位差和绿信比，使各路口信号灯协调，尽量使在规定速度内行驶的车辆能少遇红灯或不遇红灯，形成绿波。从而减少路段交通灯等待时长，提升路段车速，提高交叉口服务水平。最后利用vissim构建路网，对待优化交叉口进行仿真模拟，并对仿真结果进行处理，与现有服务水平参数进行对比，得出优化前后交叉口服务水平的变化情况，验证优化的可行性。（五）研究技术硬件与软件支持1.硬件支持测量车速所需的道具，计时器，处理数据与绘图所需的电脑。2.软件支持AutoCad，Vissim，济安横断面，百度地图等。（六）研究与实践的关系研究与实践不是特定的一个研究得出的理论只能为一个实践提供理论基础，而是一个理论能为许多实践提供指导。是一对多的关系，也是互相验证的关系。一个理论研究结果必然需要实践来进行验证其科学性，不然只能是空谈。而实践可以得出理论所需的基础数据，为理论提供数据支撑。一个好的理论必然要经得住多次实践的考验，而一个好的实践需要多个理论为其提供方案，所以研究与实践是互相依存，互相验证的。（七）本章小结本章对文章背景进行了叙述，接着通过叙述让读者了解目前国内外的交通研究情况。再对文章的研究内容进行了简介，根据研究内容确定了研究所需的硬件与软件，最终提出了理论与实践相结合的重要性。二、过饱和流量下交叉口服务水平基本理论（一）信号交叉口饱和流量的定义与测定方法1.饱和流量饱和流量指的是在一次绿灯时间内，进口道或冲突点上连续车队能通过停车线或冲突点的最大流量[8]。2.观测地点要求选择的信号交叉口进口道需要大于等于二车道，而且交通流量大，车道功能都有明确分工的交叉口进口道。3.调查方法主要调查红灯期间到达或绿灯初期到达而排队随后连续地通过停车线或冲突点的车辆。通过测量饱和车流各车辆经过进口道停车线的时间与车辆车型，以及各相位长度来求饱和流量。整理以每周期第四辆车以后的车流进行计算，用每种车型平均车头时距乘以车型比重再平均，得出饱和混合车流的平均车头时距。最后用3600秒除以饱和混合车流的平均车头时距即可得出饱和流量。（二）交叉口通行能力分析1.通行能力基本概念通行能力分为三种：基本通行能力、可能通行能力与设计通行能力。它们的区别在于由于环境条件与运行条件的不同而拥有不同的通行能力数值，其中通行能力最大的一般为基本通行能力。道路通行能力与交通量有所差别，交通量均小于道路通行能力的数值。而且道路通行能力会随着交通量的变化而变化，所以道路通行能力在实际道路上一直是一个变数。2.信号交叉口通行能力交叉口通行能力分为无信号交叉口通行能力与信号交叉口通行能力，本文主要讨论信号交叉口的通行能力与服务水平。信号交叉口通行能力具体表现在信号交叉口的进口道。信号交叉口通行能力的约束条件有三个：一是几何条件；二是交通条件；三是信号设计条件。在一定约束条件下，某一进口道单位时间内能通过的最大交通量即为信号交叉口通行能力。而交叉口拥堵一般不会全部交叉口都堵，大多都是某一进口道拥堵，所以容易拥堵的进口道的通行能力设计往往是某个交叉口通行能力设计的重点。下面将对国内外的不同方法进行介绍：国外信号交叉口通行能力计算方法美国的HCM方法饱和流率模型饱和流率是以某一进口道在全绿灯条件下，所能通过的最大流量。在实际计算中，由于实际道路情况的不同，还要根据道路实际情况对饱和流率进行修正，其修正公式如下：（式2.1）式中S——车道组的饱和流率，通常条件下，是车道组中所有车道，veh/h——每车道理想条件下的饱和流率，一般取1900veh/（h·ln）；N——车道数；——车道宽度修正系数——交通流中的重型车辆修正系数——进口坡度修正系数——车道组停车与停车次数修正系数——公共汽车停在交叉口范围内影响作用修正系数——地区类型修正系数——车道利用修正系数——车道组中右转车辆的修正系数——车道组中左转车辆的修正系数——对于左转流向的行人与自行车修正系数——对于右转流向的行人与自行车修正系数修正系数各修正系数都有专门的公式进行计算，这里就不一一列出。通行能力分析模型在美国的HCM方法中，计算信号交叉口的通行能力之前要先根据饱和流率及其修正公式算出某一进口道的通行能力，再对交叉口所有进口道的通行能力进行求和才能得出整个交叉口的通行能力。其中一个进口道车道组的通行能力按下式计算：（式2.2）（式2.3）式中——车道组i或引道i的通行能力，veh/h;——车道组i或引道i的绿信比（有效绿灯时间/周期时间）——车道组i或引道i的饱和流率，veh/h。交叉口的实际通行能力等于每个进口道通行能力之和：（式2.4）式中——整个交叉口的通行能力，veh/h;n——整个交叉口所有进口道的数量之和。英国TRRL方法（1）饱和流量的计算TRRL通过实地调研与数据分析得出最适合英国本土的禁停路段进口道饱和流量计算公式为：S=525W（pcu/h）W≧5.5m（式2.5）式中W——进口道宽度。通行能力的计算根据交叉口通行规则得出以下的公式：（式2.6）澳大利亚ARRB方法由于韦伯斯特延误公式在饱和度越趋近于1的时候计算得出的延误误差越大，更无法计算过饱和流量下的延误，所以为了更好地适应实际道路条件，公式被更改为：（式2.7）式中D——总延误，s；——平均溢流排队车辆数，veh;——绿信比；q——进口道实际到达的交通流量，pcu/s；——周期时间，s其通行能力计算公式与英国TRRL方法一样。国内信号交叉口通行能力计算方法1、根据车道功能的不同，利用停车线断面法得出下列不同公式：（1）一条右转车道的通行能力（式2.8）式中——一条右转车道的通行能力，pcu/h——连续两辆右转车辆平均车头时距，s。（2）一条左转弯车道的通行能力（需要设有左转弯专用信号）当某个交叉口左转车辆较多时，为了交叉口能够稳定运行，需要专门设置仅用于左转弯的交通信号。只有在交叉口拥有左转专用信号时本公式才适用，此时一条左转车道通行能力计算公式如下：（式2.9）式中——左转车道的通行能力，pcu/h;——信号周期长度，s;——一个信号周期内左转弯信号时长，s；——左转弯车辆通过交叉口时的速度，m/s；——左转弯车辆连续通过交叉口的平均车头时距，s，且一般取2.5s；a——左转弯车辆启动时的平均加速度，。一条直行车道的通行能力（式2.10）式中——一条直行车道的通行能力，pcu/h;——在一个周期内开放绿灯的时间，s；——直行车辆通过交叉口的速度，m/s；——直行车辆连续通过交叉口的平均车头时距，s，且一般取2.5s。交叉口某一进口的通行能力是左转、右转与直行车道的通行能力之和。而整个交叉口的通行能力则是所有进口通行能力之和[9]。冲突点法该法相对于停车线断面法有所改进，在只有两个相位的信号控制交叉口使用冲突点法计算通行能力比停车线断面法要更符合实际情况。《城市道路设计规范》CJJ37——2012推荐方法该推荐方法主要适用于十字形信号控制交叉口。其中，直行车道的设计通行能力计算方法如下：（式2.11）式中——一条直行车道的设计通行能力，pcu/h;——信号灯周期长度，s；——每个信号周期内的绿灯时长，s；——绿灯亮后，第一辆车通过停车线的时长，可采用2.3s；——直行车辆通过停车线的平均时间，s/pcu;——折减系数，可采用0.9。（三）交叉口服务水平分析1.服务水平基本概念服务水平是交通流中车辆运行及驾驶员和乘客所感受的质量量度，也就是道路在特定交通条件下所提供运行服务的质量水平[10]。2.中国与美国服务水平划分的异同点相同点：中国与美国都将服务水平划分为了六个不同的等级，它们都是以交通量的大小作为服务水平的起始依据，并根据车流量大小将车流划分为自由流、稳定流、不稳定流与强制流四个状态。根据服务水平的不同对车辆行车速度的高低进行了判断，行车自由度也是两国服务水平所共同考虑的因素，最后还有最重要的行车舒适性与便利性。不同点：中国的服务水平划分相较于美国多了对事故路段处理能力的高低与事故路段的运行状况，与我国人多车多的现实情况相符合，更有利于我国交通行业人员对路段服务水平的综合研判。3.信号交叉口服务水平的确定效率度量——指的是为了评价每种设施服务水平而选择的参数，表示能最好地描述该类设施运行质量的度量[11]。对于信号控制交叉口，最适合的效率度量有三个，分别是：平均控制延误（s/veh）、负荷度、排队长度（m）。（四）如何区分一般交叉口与过饱和流量下交叉口每一个信号控制交叉口都有其对应的饱和流量，信号控制交叉口的定义与饱和流量的测量方法如本文2.1所示，观测者可以根据饱和流量计算方法实地考察得出相应的基础数据，将数据进行处理后即可得到被考察信号控制交叉口的饱和流量。再在该信号控制交叉口进行交通量调查，将调查得出的交通量与饱和流量进行比较，根据比较结果就可以知道被调查信号控制交叉口是否为过饱和流量下的交叉口。（五）本章小结本章对过饱和流量下交叉口服务水平的相关概念与理论知识进行了简述，并对本文是如何进行区别一般交叉口与过饱和流量下交叉口的方法进行了描述。三、过饱和流量交叉口调查概况与信号配时方案优化设计（一）目标交叉口的现状1.交叉口的选择本文选择的地点为珠海市香洲区旅游路与梅界路交叉口，由于我在珠海就读，所以有开车经过此交叉口的经历。在晚高峰时，此交叉口北进口的交通状况十分糟糕，车辆要经过此交叉口的排队次数在三次以上，给驾驶员带来了十分不愉快的驾驶体验，而且此交叉口是珠海市旅游路的一个交叉口，旁边又有奥园广场这种大型商圈，故对此交叉口进行优化十分具有现实意义。所以本文将对此交叉口进行服务水平提升的研究进行讨论。2.交叉口概况该交叉口为十字形交叉口，交叉口周边情况、车道数与车道功能划分如下图3.1与图3.2所示：图3.1图3.2（二）交叉口交通调查概况由于需要测定晚高峰交通数据，故调查时间为18：00—19：00，对该交叉口进行了时长为一个小时的交通调查。通过实地交通调查，测定了该交叉口的小时交通量、车头时距、车流组成、原信号配时相位与原信号配时方案。该交叉口的交通调查数据如下表3.1所示：表3.1旅游路与梅界路交叉口交通调查数据汇总进口道车道功能车道号一小时交通量小计饱和车头时距饱和流量y起步损失北进口直左160612083.0511800.512S直右26020.51南进口直左12375032.1516740.14直右22660.16西进口直左12453402.0817300.14直行2950.06东进口左转12646012.0517560.15直行22630.15右转3720.04（三）对该交叉口进行信号控制配时方案的优化1.相位的分配情况相位图如下图3.3所示：图3.3由于没有进行地点车速的测量，所以全红时间取2S，黄灯时间取3S。信号配时方案计算过程（1）计算各相位的总损失时间第一相位：第二相位：第三相位：第四相位：（2）计算各相位关键车道流量比第一相位关键车道流量比：第二相位关键车道流量比：第三相位关键车道流量比：第四相位关键车道流量比：（3）计算最佳周期由于计算得出的最佳周期超过了国家相关标准，所以周期维持不变，该交叉口的周期仍为200S。（4）计算有效绿灯时间（5）计算绿灯显示时间3.交叉口信号相位分配与配时方案表表3.2相位放行方案周期长度绿灯显示时长黄灯显示时长红灯显示时长一北进口全放200S98S3S99S二西进口全放200S26S3S171S三南进口全放200S29S3S168S四东进口全放200S27S3S170S（四）关于待优化交叉口是否过饱和的判断本文主要提升目标是旅游路与梅界路交叉口北进口道的服务水平。此进口道的晚高峰一个小时交通量为1208veh/h,而经计算可知该进口道的饱和流量为1180veh/h，所以该交叉口进口道交通量超过了饱和流量。该过饱和状态与本文主题相符合，所以该交叉口适用于过饱和流量下交叉口服务水平的提升的研究与应用。（五）本章小结本章对目标交叉口的基本情况与选择该交叉口的大致原因进行了描述，并将交叉口各进口道车道数与车道功能通过CAD粗略地绘制了出来，以供读者参考。再将实地调查数据利用表格呈现在本文中，通过对基础数据的分析计算得出了关于信号配时计算所需的数据。接着对目标交叉口进行相位的划分与信号配时方案的优化，并用图表直观地表现在了文中。最后做出了关于待优化交叉口是否过饱和的判断，判断结果为该交叉口适用于过饱和流量下交叉口服务水平的提升的研究与应用。四、对过饱和流量下交叉口进行干线协调控制（一）绿波设计原则“绿波带”指的是在指定交通线路上，调整各路口的信号灯周期、相位差和绿信比，使各路口信号灯协调，规定好车速后，力求行驶在道路上的车辆可以不遇红灯或少遇红灯，形成绿波[12]。波带的设计与道路运行状况、实际路段交通条件和信号控制方案有着密不可分的关系。在干线协调控制设计绿波带时要注意下列综合因素：（1）交叉口间距的均匀性；（2）道路宽度、交叉口进口道车道功能以及车道数；（3）在绿波带中，希望车流量能维持在稳定且较高的范围内，有利于提高绿波利用率与提高服务水平；（4）路段速度限制、路段转弯限制与路段停车限制等；（5）设计绿波带通过速度应接近于干道的允许车速，保证车辆在绿波带时间内通过各信号交叉口[13]。（二）干线协调控制交叉口基本概况本文计划对旅游路与梅界路交叉口和旅游路与建民路交叉口进行干线协调控制，并以旅游路与梅界路交叉口作为关键交叉口，以旅游路与梅界路交叉口北进口全放这个相位与旅游路与建民路交叉口北进口全放作为协调相位，构建由旅游路与建民路交叉口北进口道开始至旅游路与梅界路交叉口北进口道结束的由北至南的绿波带。旅游路与建民路交叉口周边情况、车道数与车道功能划分如下图4.1与图4.2所示：图4.1图4.2经过实地调查得出，该交叉口未协调的相位与信号配时方案如下表4.1所示：表4.1相位放行方案周期长度绿灯显示时长黄灯显示时长红灯显示时长一南进口全放75S24S3S48S二东进口左转75S17S3S55S三北进口全放75S19S3S53S（三）绿波协调控制数据处理1.对非关键交叉口进行数据处理（式4.1）非协调相位：相位一：南进口全放相位二：东进口左转相位一的计算：（式4.2）式中：——非关键交叉口非协调相位中第n个相位的最小有效绿灯时间——非关键交叉口非协调相位的饱和度实用值其中黄灯时间A取3s，全红时间取2s，起步损失取2s=3s相位二的计算：（式4.3）=3s协调相位：相位三：北进口全放相位三的计算：（式4.4）式中：——非关键交叉口协调相位的有效绿灯时间相位三即是本文干线协调中唯一的协调相位，所以该有效绿灯时间就是相位三的有效绿灯时间。=3s2.关键交叉口的数据处理关键交叉口的数据就是原本的信号控制数据，无需再进行特别的处理，原信号配时方案即为干线协调控制配时方案。配时方案的确定过程以及配时方案详情可参考本文第三章第三小节。（四）进行协调前后的交叉口信号配时旅游路与建民路交叉口（非关键交叉口）协调前：表4.2相位放行方案周期长度绿灯显示时长黄灯显示时长红灯显示时长一南进口全放75S24S3S48S二东进口左转75S17S3S55S三北进口全放75S19S3S53S协调后：表4.3相位放行方案周期长度绿灯显示时长黄灯显示时长红灯显示时长一南进口全放200S61S3S136S二东进口左转200S37S3S160S三北进口全放200S89S3S108S旅游路与梅界路交叉口（关键交叉口）协调前：表4.4相位放行方案周期长度绿灯显示时长黄灯显示时长红灯显示时长一北进口全放200S98S3S99S二西进口全放200S26S3S171S三南进口全放200S29S3S168S四东进口全放200S27S3S170S协调后：表4.5相位放行方案周期长度绿灯显示时长黄灯显示时长红灯显示时长一北进口全放200S98S3S99S二西进口全放200S26S3S171S三南进口全放200S29S3S168S四东进口全放200S27S3S170S（五）利用图解法确定绿波控制方案的成果1.绿波控制设计方案确定方法绿波控制设计有数解法与图解法，本文采用图解法进行设计。图解法通过时间——空间图进行协调，确定时差并确定绿波带的带速、带宽与周期长度。图4.3由上图4.3的百度地图测距功能可知，两个交叉口之间的距离为870米。图4.4绿波方案：方向：由北至南绿波带宽：89s绿波占比=89/200=44.5%绿波带速：8.79m/s，即32km/h，与路段限速40km/h比较接近。预计会有比较多的车辆能享受到绿波。由此可知，该协调方案较为可行。（六）本章小结本章首先对绿波设计的原则进行了说明与解释，接着对干线协调控制的非关键交叉口进行了介绍，并将实地调查数据通过表格的形式表现了出来，让读者初步了解干线协调控制的非关键交叉口的基本情况。之后对两个交叉口进行干线协调控制的数据处理，得出两个信号控制交叉口协调后的信号配时方案。最后利用图解法对绿波控制方案进行了成果展示。五、基于Vissim的优化前后过饱和流量下交叉口服务水平对比（一）关于VissimVissim是由德国ptv公司开发的交通仿真软件。它是在上个世纪90年代由李克平教授引入中国的，Vissim目前在世界上广为应用，也在中国的教学实践中多次验证其可行性，并逐步获得了业内人士的认可与好评。Vissim给我们的交通研究提供了一个极好的平台，使我们的理论能更加贴合实际，通过vissim我们可以将我们的理论研究结果进行仿真验证，提高了理论研究的可操作性与可追溯性[14]。（二）Vissim仿真运行情况旅游路与梅界路交叉口运行情况如下图5.1所示：图5.1旅游路与建民路交叉口运行情况如下图5.2所示：图5.2图5.3由上图5.3可知，旅游路与梅界路交叉口北进口在绿灯开始的时候排队车辆只有5辆，其余从上一个交叉口到达的车辆都可以享受到绿波。与本文绿波设计中大部分车辆能享受到绿波的设计思想相符合。（三）优化前后交叉口情况对比图5.4