VISSIM二次开发的现代有轨电车信号交叉口优先控制
目 录
1 绪论 1
1.1 课题研究背景 1
1.2 国内外的研究现状 2
1.3 本文研究思路 5
2 现代有轨电车交叉口信号控制策略 7
2.1 被动优先控制策略 7
2.2 主动优先控制策略 7
2.3 实时优先控制策略 9
3 现代有轨电车交叉口信号优先控制模型 10
3.1 现代有轨电车交叉口信号优先控制调查 10
3.2 现代有轨电车交叉口信号优先控制现状条件分析 10
3.3 现代有轨电车交叉口信号优先控制算法设计 12
4 现代有轨电车交叉口信号配时设计 16
4.1 淮海东路与交通路交叉口各个进口道、各条车道的交通量 16
4.2 淮海东路与交通路交叉口信号配时设计方案 18
5 基于有轨电车优先的淮海东路~交通路交通组织优化方案评价 23
5.1 淮海东路~交通路优化的评价指标 23
5.2 淮海东路~交通路优化设计方案的评价分析 23
结 论 24
致 谢 25
参 考 文 献 26
1 绪论
1.1 课题研究背景
伴随着现代科学技术的飞速发展，现代有轨电车在世界范围内已经掀起了复兴的热潮。对于现代有轨电车，我们是时候对其摒弃旧的印象，从而进行重新的认识[1]。相对于其他交通工具，现代有轨电车是一种介于公共汽车和地铁之间的新型轨道交通方式。其较好地填补了地铁/轻轨和公交/BRT之间的空白区域，它的特点包括建设费用适当、建设周期短、运量大、控制灵活、运行速度快、绿色环保等，非常符 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: %3^5`1^9`1^6^0`7^2#
合国内公共交通运输的需求[2]。
现代有轨电车与地面其他交通方式在路口共享路权，其要求运行速度快，并且作为公共交通的一种，需考虑其他交叉路口及车辆的通行需求，因此基于是否允许其通过交叉路口应统筹路口的交通状况综合考虑，由此提出路口信号优先控制系统就十分重要。
城市交通网络是由大量相关的路段和交叉口组成，而对交叉口的信号控制是在整个城市交通网络控制中担当着最重要的角色，因此交叉口的信号控制是解决整个城市道路网交通流冲突的重要手段之一[3]。目前，城市的“畅通工程”建设已经在我国各大中城市普遍实施，这有利于整个城市道路的交通控制水平得到提高。与此同时，现代有轨电车的环保和大运量等优点使得大力发展现代有轨电车成为一种新趋势[4]。在我国，混合交通是城市交通各特点中最为显著的，容易造成拥堵问题的是多种交通流在交叉口交汇。所以，当现代有轨电车与其他车辆存在冲突时，为保证现代有轨电车的高效运行，需为现代有轨电车提供信号优先，以实现现代有轨电车的相对优先信号。本文以淮安市现代有轨电车一期工程为例展开研究。
在翔宇大道、淮海东路、交通路等地块，现代有轨电车与社会车辆共同行驶在道路上，其在地面路段行驶时虽然享有专用路权，但仍与其他车辆之间存在着平面交叉的问题，因此，为了保障整条线路运营的安全和畅通，保证现代有轨电车与社会车辆有序运行，于是就不可避免地需要采用交叉路口信号优先控制系统。综上所述，本文首先需要收集和整理资料，其次通过实地调查后，根据现代有轨电车的优先通行原则，运用数解法建立现代有轨电车交叉口优先通行算法，并通过运行VISSIM的VAP模块对优先方案进行仿真和评价，观察现代有轨电车线路车辆的运行状态以及优先信号对交叉道路的影响。
1.2 国内外的研究现状
1.2.1 国外研究现状
目前，国外规划和在建的现代有轨电车项目不胜枚举，现代有轨电车的飞速发展，不仅体现在该交通方式被各类大中城市普遍选用的高使用率，还体现在其形式的多样化以及技术的进步与革新。
Hongchao Liu通过对现有交通状态、排队长度和公交车辆的权重模型进行分析，建立了基于车流流量到达率和驶离流量的公交信号优化模型[5]。
Meenakshy等基于单路口的公交信号优先，提出了公交信号优先协调控制系统的框架，以公交准时性的人均延误最小为优化目标，以社会交通的车流绿波带和相位最小绿灯时间为限制条件，建立了干线协调控制下的公交信号优先配时优化模型[6]。
Houseman等在SCOOT系统中，公交优先信号计算模块嵌入在车辆定位技术、信号优先策略，采取绿灯延长或红灯缩短的信号优先策略，并提出及时响应的信号优先。
美国Arizona State University建立了一种具有分布式特征的交通信号控制系统，该系统不仅能够根据公交车辆的运行状况确定公交车辆的重量，而且能够保证公交车辆通过交叉口的同时可以减少其对社会车辆的影响[7]。
1.2.2 国内研究现状
现代有轨电车现阶段在我国公共交通系统中的应用仍处于起步阶段。目前，国内的部分大中城市多地已陆续开通现代有轨电车线路，其中沈阳市浑南新区现代有轨电车成网运行。还有京、沪等经济发达地区以及多数新兴城市都正在建设和规划现代有轨电车。据统计，我国国内现阶段已经在建或计划建设的现代有轨电车线路已经达50多条，规划总里程超过2000公里。
隋悦家分析现代有轨电车的特点，并给出现代有轨电车的交通安全控制方案，针对现代有轨电车高效、廉价的特点，并通过信号系统之间数据的计算和分析，得出其信号系统采用站间闭塞行车间隔控制方案较为合理[8]。
现代有轨电车在交叉口的优先策略大体可分为空间优先和时间优先两个方面。卫超在空间上的优先权方面，提到路权形式的选择、交叉口路口的处理、车道的布设方式等。王力将现代有轨电车在交叉路口的系统控制模式分为绝对优先控制和相对优先控制，并指出具体的设计需结合现代有轨电车道口性质和线路布设情况[9]。
王舒祺对现代有轨电车在交叉路口处的优先管理与控制研究进行了多方面的综合分析，就空间优先和时间优先两个大的方向给出了现代有轨电车在交叉路口处的总体思路，并针对现代有轨电车在交叉路口处优先控制研究的不足之处和未来发展方向两方面进行了详细的阐述和分析探讨[10]。
吴迪介绍由前人提出的两种现代有轨电车在交叉口处主动优先的控制方法，即绝对优先控制（top-priority）和条件优先控制（semi-priority）。李胜、杨晓光等对现代有轨电车在交叉口的信号优先控制进行相应补偿。卫超将条件优先控制分为两类：完全优先控制和部分优先控制。并对两类控制进行优先种类和优先方法的探讨，指出各自特点和适用范围[11]。
交叉口信号优先是为了提高某种类型的公共交通车辆运行效率，使其更加快速有效的通过某一信号交叉口的一种有效策略。信号优先控制的优先策略主要分为被动优先、主动优先和实时优先。
2）相对优先：现代有轨电车信号优先是相对优先，不是现代有轨电车到了路口立即给其开放信号，现代有轨电车也可能会等红灯，只是概率相对较低，等待时间相对要缩短很多。
3.2 现代有轨电车交叉口信号优先控制现状条件分析
3.2.1 对淮海东路与交通路交叉口交通现状的分析
（2）
1 绪论 1
1.1 课题研究背景 1
1.2 国内外的研究现状 2
1.3 本文研究思路 5
2 现代有轨电车交叉口信号控制策略 7
2.1 被动优先控制策略 7
2.2 主动优先控制策略 7
2.3 实时优先控制策略 9
3 现代有轨电车交叉口信号优先控制模型 10
3.1 现代有轨电车交叉口信号优先控制调查 10
3.2 现代有轨电车交叉口信号优先控制现状条件分析 10
3.3 现代有轨电车交叉口信号优先控制算法设计 12
4 现代有轨电车交叉口信号配时设计 16
4.1 淮海东路与交通路交叉口各个进口道、各条车道的交通量 16
4.2 淮海东路与交通路交叉口信号配时设计方案 18
5 基于有轨电车优先的淮海东路~交通路交通组织优化方案评价 23
5.1 淮海东路~交通路优化的评价指标 23
5.2 淮海东路~交通路优化设计方案的评价分析 23
结 论 24
致 谢 25
参 考 文 献 26
1 绪论
1.1 课题研究背景
伴随着现代科学技术的飞速发展，现代有轨电车在世界范围内已经掀起了复兴的热潮。对于现代有轨电车，我们是时候对其摒弃旧的印象，从而进行重新的认识[1]。相对于其他交通工具，现代有轨电车是一种介于公共汽车和地铁之间的新型轨道交通方式。其较好地填补了地铁/轻轨和公交/BRT之间的空白区域，它的特点包括建设费用适当、建设周期短、运量大、控制灵活、运行速度快、绿色环保等，非常符 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: %3^5`1^9`1^6^0`7^2#
合国内公共交通运输的需求[2]。
现代有轨电车与地面其他交通方式在路口共享路权，其要求运行速度快，并且作为公共交通的一种，需考虑其他交叉路口及车辆的通行需求，因此基于是否允许其通过交叉路口应统筹路口的交通状况综合考虑，由此提出路口信号优先控制系统就十分重要。
城市交通网络是由大量相关的路段和交叉口组成，而对交叉口的信号控制是在整个城市交通网络控制中担当着最重要的角色，因此交叉口的信号控制是解决整个城市道路网交通流冲突的重要手段之一[3]。目前，城市的“畅通工程”建设已经在我国各大中城市普遍实施，这有利于整个城市道路的交通控制水平得到提高。与此同时，现代有轨电车的环保和大运量等优点使得大力发展现代有轨电车成为一种新趋势[4]。在我国，混合交通是城市交通各特点中最为显著的，容易造成拥堵问题的是多种交通流在交叉口交汇。所以，当现代有轨电车与其他车辆存在冲突时，为保证现代有轨电车的高效运行，需为现代有轨电车提供信号优先，以实现现代有轨电车的相对优先信号。本文以淮安市现代有轨电车一期工程为例展开研究。
在翔宇大道、淮海东路、交通路等地块，现代有轨电车与社会车辆共同行驶在道路上，其在地面路段行驶时虽然享有专用路权，但仍与其他车辆之间存在着平面交叉的问题，因此，为了保障整条线路运营的安全和畅通，保证现代有轨电车与社会车辆有序运行，于是就不可避免地需要采用交叉路口信号优先控制系统。综上所述，本文首先需要收集和整理资料，其次通过实地调查后，根据现代有轨电车的优先通行原则，运用数解法建立现代有轨电车交叉口优先通行算法，并通过运行VISSIM的VAP模块对优先方案进行仿真和评价，观察现代有轨电车线路车辆的运行状态以及优先信号对交叉道路的影响。
1.2 国内外的研究现状
1.2.1 国外研究现状
目前，国外规划和在建的现代有轨电车项目不胜枚举，现代有轨电车的飞速发展，不仅体现在该交通方式被各类大中城市普遍选用的高使用率，还体现在其形式的多样化以及技术的进步与革新。
Hongchao Liu通过对现有交通状态、排队长度和公交车辆的权重模型进行分析，建立了基于车流流量到达率和驶离流量的公交信号优化模型[5]。
Meenakshy等基于单路口的公交信号优先，提出了公交信号优先协调控制系统的框架，以公交准时性的人均延误最小为优化目标，以社会交通的车流绿波带和相位最小绿灯时间为限制条件，建立了干线协调控制下的公交信号优先配时优化模型[6]。
Houseman等在SCOOT系统中，公交优先信号计算模块嵌入在车辆定位技术、信号优先策略，采取绿灯延长或红灯缩短的信号优先策略，并提出及时响应的信号优先。
美国Arizona State University建立了一种具有分布式特征的交通信号控制系统，该系统不仅能够根据公交车辆的运行状况确定公交车辆的重量，而且能够保证公交车辆通过交叉口的同时可以减少其对社会车辆的影响[7]。
1.2.2 国内研究现状
现代有轨电车现阶段在我国公共交通系统中的应用仍处于起步阶段。目前，国内的部分大中城市多地已陆续开通现代有轨电车线路，其中沈阳市浑南新区现代有轨电车成网运行。还有京、沪等经济发达地区以及多数新兴城市都正在建设和规划现代有轨电车。据统计，我国国内现阶段已经在建或计划建设的现代有轨电车线路已经达50多条，规划总里程超过2000公里。
隋悦家分析现代有轨电车的特点，并给出现代有轨电车的交通安全控制方案，针对现代有轨电车高效、廉价的特点，并通过信号系统之间数据的计算和分析，得出其信号系统采用站间闭塞行车间隔控制方案较为合理[8]。
现代有轨电车在交叉口的优先策略大体可分为空间优先和时间优先两个方面。卫超在空间上的优先权方面，提到路权形式的选择、交叉口路口的处理、车道的布设方式等。王力将现代有轨电车在交叉路口的系统控制模式分为绝对优先控制和相对优先控制，并指出具体的设计需结合现代有轨电车道口性质和线路布设情况[9]。
王舒祺对现代有轨电车在交叉路口处的优先管理与控制研究进行了多方面的综合分析，就空间优先和时间优先两个大的方向给出了现代有轨电车在交叉路口处的总体思路，并针对现代有轨电车在交叉路口处优先控制研究的不足之处和未来发展方向两方面进行了详细的阐述和分析探讨[10]。
吴迪介绍由前人提出的两种现代有轨电车在交叉口处主动优先的控制方法，即绝对优先控制（top-priority）和条件优先控制（semi-priority）。李胜、杨晓光等对现代有轨电车在交叉口的信号优先控制进行相应补偿。卫超将条件优先控制分为两类：完全优先控制和部分优先控制。并对两类控制进行优先种类和优先方法的探讨，指出各自特点和适用范围[11]。
交叉口信号优先是为了提高某种类型的公共交通车辆运行效率，使其更加快速有效的通过某一信号交叉口的一种有效策略。信号优先控制的优先策略主要分为被动优先、主动优先和实时优先。
2）相对优先：现代有轨电车信号优先是相对优先，不是现代有轨电车到了路口立即给其开放信号，现代有轨电车也可能会等红灯，只是概率相对较低，等待时间相对要缩短很多。
3.2 现代有轨电车交叉口信号优先控制现状条件分析
3.2.1 对淮海东路与交通路交叉口交通现状的分析
（2）
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