【《中山大道灯控路口现状、问题及完善建议》6700字】

中山大道灯控路口现状、问题及完善建议目录TOC\o"1-3"\h\u19892中山大道灯控路口现状、问题及完善建议 117733第1章中山大道灯控路口现状及存在问题 179911.1中山大道情况简介 1197501.2中山大道沿线主要交叉口现状 2222651.3存在问题 7270861.1.1信号灯设置不合理 778961.1.2信号配时设置不合理 7316931.4本章小结 825250第2章中山大道路口信号控制改进策略 979902.1信号灯设置优化方案 960692.2信号周期优化方案 10第1章中山大道灯控路口现状及存在问题本章将对于中山大道进行大致情况进行介绍，对于其范围内现阶段信号控制系统存在的问题进行实地分析，对于中山大道选定区域范围内车流数据进行收集分析。1.1中山大道情况简介中山大道位于深圳市坪山区，中山大道西起与龙岗交界的碧岭隧道，东达深惠边界，总长约21.5公里，是自西向东贯穿坪山连通深惠的交通要道，也是引领坪山经济社会发展的重要动力引擎和形象景观轴。是一条集聚交通、产业、民生和景观等功能为一体的深圳东部交通“大动脉”，是深圳市坪山区工业开发区，也是重要的形象景观轴线，聚集了整个区域。交通，景观，工业和公有制的重要功能。中山大道是贯穿整个深圳市坪山区的主干道。坪山区的政治中心和经济中心沿途分布，是深圳市坪山区未来规划布局的重点。在交通方面，中山大道道路规划按100米路宽控制范围、双向8车道的标准改造升级，进一步强化与南坪三期、深汕高速、外环高速、东部过境通道等快速路网以及地铁14、16号线、云轨的联系，与各层次交通干线重构客货分离、功能清晰、西联东进的东部交通体系，加快深圳市与粤东等周边地区的交通联系。在经济方面，中山大道自西向东串联碧湖文化健康城、中心城、聚龙高新区3个产业片区，设计方案充分融合各区段产业特征，以中山大道为引擎加快各片区高端创新产业要素集聚。但由于坪山区经济发展过快，导致早期道路规划未能长远的考虑到这种情况，整体交通拥堵严重，尤其是早晚高峰，且部分信号灯设置不合理不科学，致使交通拥堵情况进一步恶化。本论文研究截取中山大道其中部分路段，截取中山大道的龙坪路到丹梓大道之间11个交叉口为对象，针对其信号灯的设置与配时问题进行优化，提出优化方案，最后以软件仿真进行论证。其中，需要特别说明的是本文仅从学术研究视角开展分析研究，研究结论并不作为行政决策依据，基于此作者对实际路网及路名做了异形处理，其中有6个交叉口位于主干道上，其余5个为支路交叉口，如图3-1所示：图3-1中山大道部分路段卫星云图1.2中山大道沿线主要交叉口现状（1）行政路中山大道与行政路及坪慧路的交叉口为十字交叉口形式，与上一个信号灯控制口距离间隔为600m，与下一个信号灯控制卡距离间隔为700m，南北向为中山大道，西进口为行政路，东进口为坪慧路。路该路段处中山大道为双向六车道，行政路为双向四车道，坪慧路为双向六车道（路口被渠化为三进口，四出口）。行政路沿线周边为大工业区中心广场与中山中心广场等相关规划展示中心，且周边包含相关工业园、制造厂和幼儿园等，因此在早晚高峰期会存在大量进出车辆与行人。坪慧路沿线周边多为深圳市坪山区国土局、公安局深圳市坪山区分局等行政办公点，因此具有一定的交通出行流量，如图3-2所示：图3-2行政路实景图（2）兰竹西路该路段处的中山大道为双向六车道，兰竹西路为双向六车道，如图3-3所示。兰枫路沿线周边为坪山区规划土地监察局、大工业区委管委会等行政办公点，和相关工业区域，早晚高峰期都会有一定的车流、人流量，如图3-3所示：图3-3兰竹西路实景图（3）区政府一办中山大道坪山区区政府路段信号灯控制口，与上一个信号灯控制口距离间隔为130m，与下一个信号灯控制口距离间隔为320m。该路段处的中山大道为双向六车道，该路段周边为坪山区区政府办公点，早晚高峰期进出车流量较多，如图3-4所示：图、3-4区政府一办路段实景图（4）体育中心中山大道大工业区体育中心路段信号灯控制口，与上一个信号灯控制口距离间隔为320m，与下一个信号灯控制口距离间隔为420m。该路段处为双向六车道，如图3-5所示：图3-5体育中心路段实景图（5）丹梓西路中山大道与丹梓西路及丹梓大道的交叉口为X型异型交叉口形式，与上一个信号灯控制口距离间隔为420m，与下一个信号灯控制口距离间隔为680m，南北向为中山大道，西进口为丹梓西路，东进口为丹梓大道。该路口处的中山大道为双向六车道，丹梓西路与丹梓大道均为双向六车道。丹梓西路沿线多与坪山站以及相关工业园区相连，丹梓大道多于物流中心以及相关企业公司相连。由于丹梓西路与丹梓大道需承担大量货物运输需求，因此该路段存在大量车流量，且货车占比较高，与小型车占比约为1：3。如图3-6所示：图3-6丹梓西路实景图龙坪路中山大道与龙坪路的交叉口为十字交叉口形式，与上一个信号灯控制口距离间隔为680m，与下一个信号灯控制卡距离间隔为600m，南北向为中山大道，东西向为龙坪路。该路段处中山大道为双向六车道，龙坪路为双向八车道。龙坪路与坪山火车站相连，车流、人流集散量较大，因此会存在大量进出车辆与行人，因此该路口交通压力相对较大，如图3-7所示：图3-7龙坪路实景图金碧路金碧路作为通往碧岭社区的主要通道之一，又由于碧岭社区有多处工业园区、物流公司和工厂，因此进出车辆众多且货车占比大。其主要负责从中山大道进入碧岭社区，而金碧路有两个支路交叉口，车流主要为货车与大型车辆，但车流量不大，如图3-8所示：图3-8金碧路实景图汤坑路该路段处的汤坑路是双向四车道，南侧通往家德工业园区、第二工业园区和汤坑小学，从中山大道左右转汇入沙湖路然后转入汤坑路的车流量大，尤其是早晚上下班和上下学高峰期，如图3-9所示：图3-9汤坑路实景图1.3存在问题对于中山大道几个交叉口存在的问题，经过实地勘验，其存在的问题如下：1.1.1信号灯设置不合理根据现场调研情况，中山大道的区政府路段出入区政府的车辆以上下班或办事居多，车流量不大，且行人和非机动车过街流量较少，且与上下两个交通信号灯之间的距离相隔过近，不符合设置条件，因此建议该路段信号灯予以关闭，但不拆除信号灯设施设备，以便后期其他支路通车后做相应组织调整。因中山大道大工业区体育中心路段信号灯主要为行人过街信号灯，目前该处行人过街流量较少，不会对该路段造成太大交通冲突，因此该处暂时不需开启信号灯加以控制。在中山大道中，原先的11个交通信号灯只有9个需要进一步进行优化，而后在这个结果会Vissim仿真中进行验证。1.1.2信号配时设置不合理中山大道上由于道路建设时间比较长久，信号灯使用的还是固定的单点控制系统即基于四相位，相位一为东西直行，相位二为东西左转，相位三为南北直行，相位四为南北左转。周期T为120s，交叉口相位与信号配时如图3-10，表3-1所示：表3-1中山大道信号灯基本配时相位东西直行东西左转南北直行南北左转周期配时（s）40204020120东西直行东西左转南北直行南北左转图3-10四相位示意图但是随着坪山区的快速发展，车流量日益增多，对于城市道路而言，发生拥堵几乎是必然发生的。为了方便计算，将研究片区范围中山大道和其相邻几条支路车流数据做分析处理，对于其交叉口做编号处理，以方便后续计算，如表3-2、表3-3：表3-2交叉口标号道路名称中山大道行政路兰竹西路丹梓西路龙坪路金碧路汤坑路中山大道/1号2号3号4号//行政路/////5号8号兰竹西路/////6号/丹梓西路///////龙坪路/////7号9号金碧路///////汤坑路///////表3-3整理后交叉口数据交叉口进口道1（pcu/h）进口道2（pcu/h）进口道3（pcu/h）进口道4（pcu/h）左转直行右转左转直行右转左转直行右转左转直行右转11123689825610925357158459154228224214627827684136125781652951001583013115187231841551438416817813628419941022043055635118789351168154300241511325320118834124088201203752843206132120115195235184134150280693222017351653315225415613525420164126201812830126884200167134281160105154161984201265154199262463521322452751251.4本章小结本章主要内容包括，对深圳市坪山区中山大道进行实地调研之后得到数据进行分析处理，在调查过程中发现中山大道区域交通情况较差，主要体现在早晚高峰时期拥堵情况频发，且交通拥堵扩散速度快、影响范围大。对区域内各个交叉口实际情况进行了拍照，记录了其中各个交叉口的车流数据，后期对收集的数据进行了整理分析，对交叉口进行排序处理，为下文的信号系统优化打下基础。

第2章中山大道路口信号控制改进策略2.1信号灯设置优化方案中山大道区域现在共有11个交叉信号灯，其中有两处信号灯设置不符合规范，信号灯的设置是使交通流的运行更加流畅。过多的设置交通信号灯不仅不会取得优化效果，反而会由于过多的干扰交通流的运行，使下一个路口的交通情况恶化。在成本方面来说，交通信号灯的工程造价以及维护费用相对较高，减少不必要的交通信号灯设置是有利于减少成本。区政府门口交通信号灯优化方案区政府门口信号灯设置由于距离上的不合理，设置信号灯需要经过科学判断和正确设计，能够合理设置和运行的交通信号灯，可以兼有改善交通安全的效果，但交通信号灯的主要目标和功能是使各方向交通有秩序、高效率的通行。如果交通信号灯只被看成一种纯粹的交通安全设施，仅仅是为了交通安全而盲目设置，往往会带来很多反面效应，国内外的一些研究表明，在不合理的地点设置交通信号灯，会出现相邻道路无车辆通行，但驾驶人却需要长时间等候交通信号，增加交通延误，通行效率降低，也造成能源的消耗和运行费用的浪费，而当驾驶人在相当长的时间内并未看到相邻道路有车辆通行，往往会引起故意或无意的闯红灯，从而增加发生交通事故的可能性，信号灯控制交叉路口的交通事故，多发生在交通流量较低的交叉路口，或是交通量较低的时段内。过分增加低交通量交叉路口的通行延误时间，不合理的信号配时可能会存在反作用，降低通行效率，有可能增加追尾事故等等建议该路段信号灯予以关闭，但不拆除信号灯设施设备，以便后期其他支路通车后做相应组织调整。关闭信号灯后，从区政府驶出的需左转或右转上中山大道的车辆需注意避让主线车辆，找合适的空隙汇入中山大道，并设置相应停让标志牌；中山大道南进口需要左转进入区政府的车辆，应在最左侧的左转车道待行，找合适的空隙左转；同时，区政府门前的中山大道路段上应设置减速提示标志、减速带、安装摄像头抓拍，控制该路段车辆经过区政府时的车速。中山大道大工业区体育中心路段信号灯优化方案因中山大道大工业区体育中心路段信号灯主要为行人过街信号灯，目前该处行人过街流量较少，不会对该路段造成太大交通冲突。建议该路段信号灯予以关闭，但不拆除信号灯设施设备，为后期新的交通流做准备。2.2信号周期优化方案中山大道区域由于修建时间过长，修建时由于技术限制种种因素，并未考虑区域性的交通信号灯规划，只是各个交叉口基于本交叉口情况做出了信号配时。在交通流量小且不集中的情况下可以保证交叉口的正常运行。随着时间的推移，新的吸引交通的发生，周围土地利用率增加，使交通需求增加速度过快，道路车辆饱和度持续增加，导致交叉口的运行过缓，甚至引发大规模交通拥堵。图4-1中山大道区域示意简图中山大道区域如图所示下，运用第二章所提出的结合模糊理论和改进的GAPSO算法的思想，对区域内9个存在优化空间的信号灯周期进行优化，其优化过程如下：首先模糊算法用于计算绿波周期。首先，对交通量进行预估，通过这个整体的交通量为10个入口方向，各个车道上的车流量之和。用分别表示各个交叉口的东西南北方向；分别表示左转、直行和右转车道；表示第周期第个方向第车道上车辆到达的数量，则可以定义为（4-1）其中，k为比例系数，并且满足0≤k≤1。那么第t周期总的交通量为（4-2）在交叉口处的交通量有绿色波浪周期具有决定性的影响的交通量越大，时间越长，对应周期的要求也就越高。否则，周期要求是尽可能的短。为此，下一绿色波周期的T值是使用所估计的总的交通量和最新的双循环交通流量之间的差估计，图4-2为模糊推理图：图4-2绿波周期T的模糊推算框图将绿波周期T、预估总交通量和最新两周期交通量差值分成五个模糊子集，分别为；；；其论域分别为；。它们对应的实际值分别有自己的范围，m,60,120其对应的比例系数，，（4-3）（4-4）（4-5）多次试验之后，选取三角形函数作为各个输入输出变量各个模糊子集的隶属函数，如图4-3所示。图4-3隶属函数在计算中，分别把总交通量和最近的两周期交通量作为差值的模糊子集，采用ifxisAandyisBthenzisC的模糊推理规则来处理，得到模糊规则库R，然后用预估总交通量与最新两周期交通量差值输入到控制器去查询模糊规则库，得到绿波周期的模糊子集，按照加权平均进行反模糊化，计算出论域中的T*，（4-6）T*再经过比例系数的转化之后就可以得到实际应用中的绿波周期T值，其转化公式为（4-7）这个T值就是应用模糊推理算法得到绿波周期。基于改进的GAPSO算法的模型求解方法，进而在模糊推理算法之后，将得到信号周期代入改进的GAPSO算法中去，运用改进的GAPSO算法对各个交叉口的信号配时做一个合理的分配，以得到一个最大通行能力的方案。在运用改进的GAPSO算法时，首先是仿真运行了模糊算法计算周期与改进的GAPSO算法计算配时，但是区域路网中中山大道为城市快速路，交通量比较大，在优化时，应该把中山大道上的4个交叉口达到最优化程度，以达到最大通行量。对于其它5个支路交叉口，在满足中山大道的性能最优化之后再尽量优化，保证整个区域路网能有最大的通行能力及最小的延误时间等指标。（1）性能指标的表达式在上一节中，模糊算法用于计算从行政路到龙坪路之间中山大道的公共绿波周期。接下来，有必要为四个交叉点的每个阶段分配时间。传统方法是针对单个交叉点分别进行优化。对于本文的时间优化，本文使用四个交叉点的总延迟的平均车辆延迟作为性能指标来优化时序。用表示队列长度，任意时刻，四个路口共有16个进口方向，48个车辆等待队列（同向车道算一个），为通行权矩阵，其取值规则如下：（4-8）其中，的0代表该相位方向车道没有通行权，1则相反，享有通行权；矩阵中每两行有48个数字，代表着48个车辆等待队列，的脚标代表的是四个相位，代表的是16个来车方向，分别是行政路的南西北东方向、兰枫路的南西北东方向、丹西路的南西北东方向、龙坪路的南西北东方向，代表的是车辆行驶方向右转、直行和左转。这样就可以得到t周期内，16个方向48个车道上所有车辆的总延误为（4-9）那么，平均延误就等于：（4-10）（2）约束条件四个路口为实现绿波控制，必须具备公共绿波周期，不过，各个路口各相位的信号配时是可以自由配置的，设表示路口相位的持续时间，其中。因此有：（4-11）由于四个路口之间的地域关系，行政路路口的北方向进口左转车道、西方向进口直行车道、南方向进口右转车道上的离开车辆会变成中山大道西方向进口车道的到达车辆，即为：（4-12）（3）适应度函数根据前述相关的公式，可以看出，问题转化成了以为自变量，在上述约束条件下，求取车辆平均延误的最小值的问题。记为：（4-13）式（4-13）就是改进的GAPSO算法需要寻找的适应度函数。（5）仿真结果基于模糊算法计算公共绿波周期与基于改进后的GAPSO算法计算的信号配时，在MatlabR2016a上编程，Win10操作系统上运行通过。由于计算参数多，本文改进的GAPSO算法使用实数编码方式，10个方向上的各个车道车辆按泊松分布规律到达[34]，四个路口各个相位的配时初始参数选用表2-34中的数据。仿真运行了模糊算法计算周期与改进的GAPSO算法计算配时计算，通过计算机迭代计算，取最后5个周期的结果，最后整理输出结果，转化为表格，如表4-1所示。表4-1改进GAPSO算法与模糊算法计算结果周期总交通量行政路兰枫路丹西路龙坪路运行周期T/sq/辆112041532.32.27.2