承德南路与正大路交叉口配时方案优化设计(附件)
随着经济的不断发展，人民生活水平不断提高，汽车保有量逐年增加，给城市交通带来了巨大压力。由于很多城市的交通信号配时不合理，交通拥挤问题非常严重。本文将以淮安市承德路与正大路交叉口为例，进行信号配时方案优化设计。主要研究内容如下（1）介绍交叉口信号配时的相关理论。（2）有关信号配时的算法，介绍了常用的Webster算法和其一些基本参数。（3）分析淮安市承德南路与正大路交叉口情况，包括延误时间、排队长度、交通量等基础数据。因为此路口的特殊性，早晚高峰分开调查。（4）根据上述资料对交叉口配时方案进行优化设计并进行仿真。仿真结束进行分析，从排队长度、行程时间、延误、服务水平四个方面进行比较。得到两种配时方案都是优化的。所以对此交叉口进行多段式定时控制，早晚高峰采取不同的优化好的方案。关键词 信号控制，Webster算法，配时优化，Vissim仿真
目 录
1 绪论 1
1.1课题研究的背景与意义 1
1.2国内外研究现状 2
1.3论文的主要内容 3
2 交通信号控制理论 4
2.1 平面交叉口 4
2.2 交通信号控制基本参数 4
2.3本章小结 6
3 信号配时优化算法 6
3.1Webster参数 7
3.2承德路与正大路交叉口实况 7
3.3Webster算法 8
3.4本章小结 12
4 VIssim仿真及评价结果 12
4.1 vissim操作过程 12
4.2交叉口评价指标 13
4.3仿真结果及评价 13
4.4本章小结 19
总结 20
致谢 21
参 考 文 献 22
1 绪论
1.1课题研究的背景与意义
随着我国经济的快速发展，人们的生活理念也不断转变，对生活的方方面面的要求越来越苛刻，虽然现在国家提倡绿色出行，但更多的人还是选择购买车辆来代替步行，导致汽车保有量不断上升。全国道路虽然在不断完善,改进,但车辆的增长速度却远远超过全国道路的增长速度，由此引起的交通拥挤、交通环境污染和交通事故等问题值得 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
我们重视。
城市道路交通问题对我国可持续发展的影响越来越大。交通拥挤、交通环境污染和交通事故三大问题困扰着城市的发展。由于我国人口众多，大多数人口集中在东部地区，在很多东部沿海城市都出现了交通拥堵问题，特别是在大城市的高峰时段尤为突出。车辆的时走时停，导致燃油效率不高，资源被大量浪费，缩短汽车寿命，而且向空气中排放了大量的污染气体。交通拥堵问题是城市道路交通中最需要解决也是最迫切的问题，因为交通拥堵导致车辆排队长度过长，车辆延误增大，车辆不能在一个周期内通过交叉口，走走停停，这就带来了严重的环境污染问题及安全问题，因此缓解交通压力，城市道路交通信号控制刻不容缓。
这些年来，人们为解决城市道路拥堵问题提出了很多方法，但基本上是从两个方面来入手，一个是扩建城市交通路网，还有一个是构建智能交通系统，寻求智能优化控制[1]。扩建城市交通路网，扩宽城市道路，增加一些物理设施，如环城高架、地铁、云轨、有轨电车等，但是道路里程数增加的有限性并不能满足交通需求无限性，而且价格昂贵，维护也要耗费人力、财力、物力，受地理环境的制约十分严重。因此，寻求优良的交通信号控制，合理的交通信号配时已经刻不容缓。现代科学技术的不断发展和完善，成就了智能交通系统的产生[2]，要想真正的让交通系统“智能”，必须根据实际的道路交通状况，掌握交叉口处交通流的运行规律，设计交通路口的相位组合以及相位顺序，动态调控相位时间，保障交通流连续无延误或者是短延误的通过交叉口。交通拥堵主要发生在平面交叉口处，因此在交叉口的交通信号配时优化十分必要。本文以淮安市承德南路与正大路交叉口配时方案优化设计为主题进行研究与探讨。该交叉口为十字型交叉口，是连接市区与大学城的主要交叉口。在高峰时期南北东西方向的车流量并不能一次性同行。由于右转车辆和直行车辆共用同一条车道，容易导致交通拥堵。右转车辆易与非机动车辆冲突所以我们要通过配时方案优化设计，让该交叉口减少拥堵。
1.2国内外研究现状
国外学者对城市交叉口信号控制和配时方法研究起步较早，英国早在19世纪就出现了交通信号灯，人们开始使用信号灯指挥交叉口车辆有序运行。于此同时，国外对道路通行能力和延误的研究起步较早，并且做了大量的研究工作，其中韦伯斯特方法在计算通行能力和延误方面具有里程碑意义[3]。Webster(1958)和Miller(1963)在20世纪60年代就将交通信号控制研究放在固定周期的信号配时上，他们以车辆平均延误最小为目标，建立模型并提供其计算方法，这些研究成果对于现在的定时信号控制有很大的启发和作用。Gazis[4]在这个基础上，将简单路口扩展到两个交叉路口上，对简单交通网络的信号配时进行了研究。但是这时候，这些方法都没有考虑到交通流之间的耦合性，因而得到的一些控制方法，应用到实践上还存在一些问题。各个国家都希望能开发出比较完美的智能交通系统，其中，美国、日本、欧盟等在智能交通系统的研究中投入比较大，而且取得了很多不的成果。TRANSYT、SCOOT、SCATS等在道路路网的应用中比较广泛，而且也可以代表交通系统的发展历史。
国内对于交通信号控制的研究虽然比较晚，但是也付出了很多努力，其中用的比较多的是模糊控制、遗传算法、神经网络、蚁群算法、智能体技术等。1977年，我国的徐冬玲、陈洪对单路口上简单的二相位情况进行研究，接下来，刘志勇、徐建闽等在他们的基础上将模糊控制算法扩展 到城市道路交通四相位的优化，为这些理论的发展和应用实践做出了很大的贡献。由于之前很多研究都是针对固定相位和顺序，不能满足实际交通的需要。2003年，高海军对这些问题提出了一些自己的看法，基于先放行所在车道车辆数最多的方法，灵活调节相位顺序，相位时间以及相位组合,提升了单路口的信号控制效果。赵忠杰[5]还对交叉口的信号周期作了调整和优化。2001年，黄辉先[6]建立单交叉路口的数学模型，以离开率、到达率等模拟车辆的运行规律，以当前周期的交通流数据预测下一周期的交通流，运用遗传算法实时分配相位时间，对路口的时间分配进行优化，提高了车辆通行率。随后，大量的学者相继将遗传算法应用到交通信号灯的控制中，相关研究非常多，为交叉口的相位绿灯时间计算 提供了一种很好的方法。上述的很多研究虽然解决了交叉路口的相位转换，相位配时等问题，但是仅仅是对单个路口的单个指标进行计算,忽视了前后周期的关联关系，模型构建也不是很合理，并不是一种对交叉口信号控制最优的方法。为此，很多学者观察并探索车辆运行的规律，试图构建交叉口车辆优化理论模型，在寻找交叉口的最优周期上也不遗余力,关于交叉口中交通效益的多目标优化论文也层出不穷。因为交通信号配时是根据交通流量的动态变化而改变的，所以关于交通流的预测以及研究在信号控制的研究中也异常重要，贺国光、宫晓燕等提出了一系列关于交通流预测的方法，为交通信号的配时研究 提供数据，关于神经网络用于交通信号的控制，以及交通仿真在交通的优化中也是一个很重要的研究课题。还有很多学者将探索的方法直接用到交通信号的控制实践中。单个交叉口的交通信号控制参数在单路口的研究中有着非常重要的作用，参数选择以及取值的好坏直接关系着交通效果控制的优劣，因此，很多学者运用智能算法的优越性对交通参数进行了一些列研究。大路口对于整个城市交通网络的控制非常重要，它是研究城市干道协调控制和区域协调控制的基础。虽然众多学者针对交通路口的多种情况都做过努力，但我国是多混合交通流，交通情况比较复杂，大多数都停留在研究的阶段，应用到实际交通控制还有一段差距。虽然现在科学技术的不断发展，人才越来越多，但是要充分意识到交通信号配时优化方案的研究还远远不够。我国在智能交通研究上面远远落后于西方国家，当然这和我国国情有很大的关系。主要是因为我国人口都集中于东部沿海城市，越来越多人前往城市发展，这种情况在国外也不多见。现在我国主要城市基本是依靠引入国外系统来对城市交通进行控制，但是由于我国的交通状况不同于国外，所以很多城市的控制效果并不理想。所以发展智能交通、解决城市道路交叉口拥堵问题已经刻不容缓。
目 录
1 绪论 1
1.1课题研究的背景与意义 1
1.2国内外研究现状 2
1.3论文的主要内容 3
2 交通信号控制理论 4
2.1 平面交叉口 4
2.2 交通信号控制基本参数 4
2.3本章小结 6
3 信号配时优化算法 6
3.1Webster参数 7
3.2承德路与正大路交叉口实况 7
3.3Webster算法 8
3.4本章小结 12
4 VIssim仿真及评价结果 12
4.1 vissim操作过程 12
4.2交叉口评价指标 13
4.3仿真结果及评价 13
4.4本章小结 19
总结 20
致谢 21
参 考 文 献 22
1 绪论
1.1课题研究的背景与意义
随着我国经济的快速发展，人们的生活理念也不断转变，对生活的方方面面的要求越来越苛刻，虽然现在国家提倡绿色出行，但更多的人还是选择购买车辆来代替步行，导致汽车保有量不断上升。全国道路虽然在不断完善,改进,但车辆的增长速度却远远超过全国道路的增长速度，由此引起的交通拥挤、交通环境污染和交通事故等问题值得 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
我们重视。
城市道路交通问题对我国可持续发展的影响越来越大。交通拥挤、交通环境污染和交通事故三大问题困扰着城市的发展。由于我国人口众多，大多数人口集中在东部地区，在很多东部沿海城市都出现了交通拥堵问题，特别是在大城市的高峰时段尤为突出。车辆的时走时停，导致燃油效率不高，资源被大量浪费，缩短汽车寿命，而且向空气中排放了大量的污染气体。交通拥堵问题是城市道路交通中最需要解决也是最迫切的问题，因为交通拥堵导致车辆排队长度过长，车辆延误增大，车辆不能在一个周期内通过交叉口，走走停停，这就带来了严重的环境污染问题及安全问题，因此缓解交通压力，城市道路交通信号控制刻不容缓。
这些年来，人们为解决城市道路拥堵问题提出了很多方法，但基本上是从两个方面来入手，一个是扩建城市交通路网，还有一个是构建智能交通系统，寻求智能优化控制[1]。扩建城市交通路网，扩宽城市道路，增加一些物理设施，如环城高架、地铁、云轨、有轨电车等，但是道路里程数增加的有限性并不能满足交通需求无限性，而且价格昂贵，维护也要耗费人力、财力、物力，受地理环境的制约十分严重。因此，寻求优良的交通信号控制，合理的交通信号配时已经刻不容缓。现代科学技术的不断发展和完善，成就了智能交通系统的产生[2]，要想真正的让交通系统“智能”，必须根据实际的道路交通状况，掌握交叉口处交通流的运行规律，设计交通路口的相位组合以及相位顺序，动态调控相位时间，保障交通流连续无延误或者是短延误的通过交叉口。交通拥堵主要发生在平面交叉口处，因此在交叉口的交通信号配时优化十分必要。本文以淮安市承德南路与正大路交叉口配时方案优化设计为主题进行研究与探讨。该交叉口为十字型交叉口，是连接市区与大学城的主要交叉口。在高峰时期南北东西方向的车流量并不能一次性同行。由于右转车辆和直行车辆共用同一条车道，容易导致交通拥堵。右转车辆易与非机动车辆冲突所以我们要通过配时方案优化设计，让该交叉口减少拥堵。
1.2国内外研究现状
国外学者对城市交叉口信号控制和配时方法研究起步较早，英国早在19世纪就出现了交通信号灯，人们开始使用信号灯指挥交叉口车辆有序运行。于此同时，国外对道路通行能力和延误的研究起步较早，并且做了大量的研究工作，其中韦伯斯特方法在计算通行能力和延误方面具有里程碑意义[3]。Webster(1958)和Miller(1963)在20世纪60年代就将交通信号控制研究放在固定周期的信号配时上，他们以车辆平均延误最小为目标，建立模型并提供其计算方法，这些研究成果对于现在的定时信号控制有很大的启发和作用。Gazis[4]在这个基础上，将简单路口扩展到两个交叉路口上，对简单交通网络的信号配时进行了研究。但是这时候，这些方法都没有考虑到交通流之间的耦合性，因而得到的一些控制方法，应用到实践上还存在一些问题。各个国家都希望能开发出比较完美的智能交通系统，其中，美国、日本、欧盟等在智能交通系统的研究中投入比较大，而且取得了很多不的成果。TRANSYT、SCOOT、SCATS等在道路路网的应用中比较广泛，而且也可以代表交通系统的发展历史。
国内对于交通信号控制的研究虽然比较晚，但是也付出了很多努力，其中用的比较多的是模糊控制、遗传算法、神经网络、蚁群算法、智能体技术等。1977年，我国的徐冬玲、陈洪对单路口上简单的二相位情况进行研究，接下来，刘志勇、徐建闽等在他们的基础上将模糊控制算法扩展 到城市道路交通四相位的优化，为这些理论的发展和应用实践做出了很大的贡献。由于之前很多研究都是针对固定相位和顺序，不能满足实际交通的需要。2003年，高海军对这些问题提出了一些自己的看法，基于先放行所在车道车辆数最多的方法，灵活调节相位顺序，相位时间以及相位组合,提升了单路口的信号控制效果。赵忠杰[5]还对交叉口的信号周期作了调整和优化。2001年，黄辉先[6]建立单交叉路口的数学模型，以离开率、到达率等模拟车辆的运行规律，以当前周期的交通流数据预测下一周期的交通流，运用遗传算法实时分配相位时间，对路口的时间分配进行优化，提高了车辆通行率。随后，大量的学者相继将遗传算法应用到交通信号灯的控制中，相关研究非常多，为交叉口的相位绿灯时间计算 提供了一种很好的方法。上述的很多研究虽然解决了交叉路口的相位转换，相位配时等问题，但是仅仅是对单个路口的单个指标进行计算,忽视了前后周期的关联关系，模型构建也不是很合理，并不是一种对交叉口信号控制最优的方法。为此，很多学者观察并探索车辆运行的规律，试图构建交叉口车辆优化理论模型，在寻找交叉口的最优周期上也不遗余力,关于交叉口中交通效益的多目标优化论文也层出不穷。因为交通信号配时是根据交通流量的动态变化而改变的，所以关于交通流的预测以及研究在信号控制的研究中也异常重要，贺国光、宫晓燕等提出了一系列关于交通流预测的方法，为交通信号的配时研究 提供数据，关于神经网络用于交通信号的控制，以及交通仿真在交通的优化中也是一个很重要的研究课题。还有很多学者将探索的方法直接用到交通信号的控制实践中。单个交叉口的交通信号控制参数在单路口的研究中有着非常重要的作用，参数选择以及取值的好坏直接关系着交通效果控制的优劣，因此，很多学者运用智能算法的优越性对交通参数进行了一些列研究。大路口对于整个城市交通网络的控制非常重要，它是研究城市干道协调控制和区域协调控制的基础。虽然众多学者针对交通路口的多种情况都做过努力，但我国是多混合交通流，交通情况比较复杂，大多数都停留在研究的阶段，应用到实际交通控制还有一段差距。虽然现在科学技术的不断发展，人才越来越多，但是要充分意识到交通信号配时优化方案的研究还远远不够。我国在智能交通研究上面远远落后于西方国家，当然这和我国国情有很大的关系。主要是因为我国人口都集中于东部沿海城市，越来越多人前往城市发展，这种情况在国外也不多见。现在我国主要城市基本是依靠引入国外系统来对城市交通进行控制，但是由于我国的交通状况不同于国外，所以很多城市的控制效果并不理想。所以发展智能交通、解决城市道路交叉口拥堵问题已经刻不容缓。
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