道路交叉通信号控制设计范文

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《天津职业技术师范大学学报》2014年第二期

1交通现状分析

（1）个别进口标线模糊不清，部分标线设置不全面。大沽南路至市外方向主道和辅道路面中心线、行车道分界线、行车辅助线、车行道边缘线已经模糊不清，车辆在该进口道行驶时交通秩序有些混乱，存在一定安全隐患，并降低了该交叉口的服务水平。（2）大沽南路上行方向进口主道停车线过于靠后。大沽南路至市内方向主道进口过去靠后，使得辆通过路口的行驶时间过长，同时也使得主道和辅道左转以及掉头车辆交织严重，排队通过时间过长，制约了交叉口的通行能力。（3）机非混行严重。该交叉通流量大、主道辅道道口较多，且没有机非隔离设施、斑马线及安全岛，导致行人、自行车、摩托车仅依靠主观判断车流间隙穿过路口，因此机非混行严重，造成机动车延误增加，交通秩序混乱，并危及行人过街安全[2]。（4）多岔口影响严重。复兴门交叉口不是规则交叉口，并且交叉口所连接的多条道路车道数不同，断面性质不同，车流量不同，导致主道和辅道上的车辆不得不在交叉口范围内进行交织分合流。这一现象主要体现在大沽南路主道和辅道双向直行的车辆，以及大沽南路上行和下行左转和掉头的车辆[3]。（5）相位设计不够合理。大沽南路主道车辆右转如果不受控，则在相位1和相位2可能与辅路直行车辆冲突。如果受控，则按原相位只能在第4相位实现，这样导致右转进入小海地居住区车辆等待时间过长。

2交通优化方案设计

国际上固定信号配时一般有英国的TRRL法（Webster法）、澳大利亚的ARRB法以及美国的HCM法，我国有“停车线法”和“冲突点法”等。不同信号配时方法的应用条件、适应场合均不同。本次优化为简化起见，采用Webster法，式（1）和式（2）为配时优化公式，经计算Y值大于0.9，因此须改进进口道设计或信号相位方案[4]。

2.1方案一方案一主要采取了以下优化措施，各进口具体渠化设计方案如下：①对交叉口的交通流重新渠化，设置明确标志标线以及渠化导流岛；②增加行人横道线及过街安全岛；③增加左转弯待驶区；④在大沽南路上行和下行辅道上设置公交专用车道；⑤对不够清晰的标志标线进行补充完善；⑥不改变现有信号灯的相位及其配时。⑦加强交通需求管理。对于高峰时段接送孩子家长用车加强停车管理，加强过街行人和非机动车管理，严格执行交通规则。

2.2方案二方案二在方案一基础上，总信号周期150s保持不变，将信号相位由4相位改成3相位，用周期时间减去总损失时间得到可利用的有效绿灯时间，并将这一时间按各流量值的比例分配给各个相位[4]：相位1为大沽南路方向上、下行车流直行；相位2为大沽南路上、下行车流左转弯或调头，清弯路车流左转弯或直行至微山路；相位3为微山路方向车流左转弯，大沽南路主道下行车流右转弯。

2.3方案三在方案二基础上，将总信号周期改为120s，信号控制由4相位改成3相位，各相位交通流向与方案二相同。

3交通优化仿真

3.1仿真过程依据交叉口的断面形式、车道功能、流量流向、优化后的信号配时等基础数据，针对所述不同交通信号控制方案，在Vissim软件中对复兴门交叉口进行建模与仿真分析，具体步骤如下[5-6]：（1）确定仿真对象，并对其进行基本交通数据调查、分析。需要调查的数据包括：交叉口高峰小时车流量数据、交叉口几何尺寸数据、车道功能划分情况及原有信号配时参数等。（2）利用绘图软件CAD绘制干道仿真蓝图，并将其转换为软件平台能够识别的*.bmp格式。（3）把位图导入VISSIM软件平台，建立基础路网，注意连接器的选择，务必保证红灯下车辆可以右转。为简化起见，本次仿真没有考虑过街行人的影响因素。（4）调整参数。根据实际情况调整车辆行驶速度分布/加减速特性、车种/车型、驾驶行为/跟车模型参数标定等参数，本次仿真选择系统默认值。（5）输入路网基本特征变量。路网的基本特征变量主要包括：车种构成、车型比例、流量、行驶路径。其中，要对不同时段的交通量进行分时段输入，注意路径比例分配、减速区设置、路径决策起终点的设置。（6）设置信号控制方案。设置信号控制机和信号配时方案，首先定义信号控制机，然后分配信号灯组。需要注意的是本次采用的是固定配时，需要根据算法提前设计好配时方案，画出信号控制时间相位图。（7）建立检测器，检测器中主要包括行程时间、数据采集点和排队计数器等的设置。可采用数据库形式对所需的评价参数进行统计和对比分析。（8）进行3D效果设计。重点是设置3D信号灯，同时通过V3DM、3DMAX等软件建立建筑和车辆模型数据库，经过多次调整，3D仿真界面如图4所示。

3.2仿真评价微观仿真评价参数如表1所示。对用于VISSIM结果校验的输出指标进行了归纳，确定采用平均行程时间、平均延误和评价排队长度数据作为VISSIM评价指标[7]，结果显示，方案二比方案一平均行程时间缩短18.90%，平均延误减少24.67%，平均排队长度减少8.97%，各指标均优于方案一。为了避免信号周期过长，如果采用方案三，指标优化效果并不明显。整体考虑，建议采用方案二进行短期优化。长期应该考虑建设海河过河通道，减少过河车辆数量。

4结束语

本文通过对复兴门交叉口的交通现状调查与分析，提出了解决交通拥堵状况的道路渠化和信号优化方案，并采用VISSIM交通微观仿真软件进行了评价验证。结果证明，所设计的方案二各项指标均优于原有方案。本研究为交通管理部门提供管理参考，避免了不必要的财力和人力的浪费，对于缓解复兴门交通问题具有积极的促进作用。然而，本文的优化方案是在所有道路参与者遵守交通规则基础上提出的高峰期间固定配时方案，没有从动态感应的角度提出控制策略。同时，针对复兴门交叉口单点进行优化，没有从大沽南路快速路主干道上进行全面协调控制的角度考虑问题，因此，复兴门交叉口的优化还有待于进一步深入研究。

作者：王少华张海任超关志伟单位：天津职业技术师范大学汽车与交通学院天津市公安交通管理局科研所