淮海南路渠化及交通组织优化方案设计
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 1
1.3 本文研究思路 3
2 交通渠化及交通组织优化理论 5
2.1 干线信号协调控制理论 5
2.2 交叉口渠化设计理论 5
2.3 路段渠化理论 6
3 淮海南路交通调查与分析 8
3.1 基础设施调查 8
3.2 交通现象调查 12
3.3 各交叉口交通数据调查 12
4 交通渠化及组织优化方案设计 16
4.1 道路横断面优化设计 16
4.2 交叉口渠化设计 17
4.3 干线交通信号协调控制 18
5 优化方案的仿真评价 28
结 论 30
致 谢 31
参 考 文 献 32
1 绪论
1.1 课题研究背景
淮海南路作为淮安城区主干道，随着交通量的增加，逐渐暴露出诸多问题。针对这些问题，解放路交叉口以北已经做出相关优化，而以南路段没有得到优化，仍然存在着以下问题：
1）交叉口信号配时的问题：
此问题最为突出的交叉口为前进路交叉口，此交叉口东西方向车流量比较小，而所给信号配时相对太大，导致东西方向绿灯时间浪费严重、南北方向车辆等待时间较长、交通延误较大、交叉口拥堵严重、甚至于由此衍生出了比较严重的闯红灯抢黄灯等交通安全问题。
2）交叉口渠化问题：
由于延安路交叉口附近商业的发展，延安路交叉口的交通量，尤其是行人与非机动车流量空前增大，以至于目前的渠化设计已经不能适应现在的交 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5`1^9`1^6^0`7^2#
通需求，出现了机非混行严重、行人过街时间过长、行人与非机动车闯红灯现象增加、机动车通行效率低等交通问题。
3）路段渠化及交通组织问题：
大运河桥建成于上世纪60年代，改建于1996年，双向两车道的设计已经完全不能适应现在的交通需求，导致大运河桥路段经常存在拥堵现象，并且已成为制约整个淮海南路交通效率的瓶颈，整体的设计优化问题亟待。整个淮海南路未优化路段均存在道路标志、标线不清晰，指路警告标志缺失等问题。
基于此，本文首先查阅道路渠化及优化相关资料，其次通过实地调查掌握淮海南路存在的行车延误、拥堵、机非混行、交通安全等问题；信号配时、交通量、几何设计、道路横断面组成要素、车速、车种比例等基础信息。分析问题并找出原因，从横断面优化设计、交通流组织优化、信号交叉口的几何设计、信号配时等方面实现淮海南路进行改善优化，以提升整体交通效率。并运用VISSIM仿真软件进行通盘仿真，从而得到改进措施的评价结果，以确定其是否优于之前的方案。
1.2 国内外的研究现状
1.2.1 国外研究现状
1）交叉口信号配时方面
Purdy提出了一种简易的、适用于新建交叉口群的干线相位差计算法，只需输入各交叉口的间距、绿信比、周期时长和车辆平均行驶时间便能得到相关结果[1]。
J.D.C.Little和W.D.Brooks等人利用最大绿波带相位差优化方法开发了MAXBAND的协调控制模型。MAXBAND把周期时长处理成在一定规范内的连续变量，设计车速也可在规定范围内连续变化，可根据不同的交通条件提供不同的最佳宽带。MAXBAND主要用于干线网路，其优化目标是获得最大绿波带[2]。
德克萨斯运输研究所(texas transportation institute)开发了PASSERⅡ(绿波分析与信号系统评价程序)软件,该软件把W.D.Brooks的“相互影响算法”和John D.C.Litter的“不等宽优化模型”结合起来,可以处理多相位配时的线控系统。相比MAXBAND，它还可分析线控系统中多相位次序的信号配时[3,4]。
Park等提出了一种针对固定周期的随机信号优化方法，使用一种GA的接口与仿真模型相结合来对周期长度、绿信比、相位差同时进行优化[5]。接着，Park和schneeberger扩展了他们于2001年提出的方法，使之可以协调控制自动交通信号控制系统和优化相位差[6]。
Shenoda和Machemehl使用启发式算法来得到信号配时方案。A Warberg、J Larsen和RM Jorgensen对当前的几种线控系统进行分析，详细阐述了DOGS干线配时方法。
2）交通渠化及交通组织优化方面
美国的MUTCD(Manual on Uniform Traffic Control Devices)介绍了各种渠化措施以及设施的尺寸、颜色和使用时需注意的问题，系统地对渠化做出了深刻地阐述使得道路渠化开始有章可循[7]。
美国学者J.T. Fruit对行人速度、密度和流量进行了相关研究，并对行人过街与机动车交通状况之间的关系进行了深入分析，以道路交通效率最大化为目标，提出行人过街中人行横道地点设置、几何形状设置等相关优化方式，使得行人过街组织优化有了理论依据[8]。
荷兰的自行车协研对非机动车运行空间占有率与交通流运行的关系进行了研究，提出针对于非机动车交通流优化的相关措施[8]。
1.2.2 国内研究现状
1）交叉口信号配时方面
天津大学1989-1991年研究开发的城市交通控制系统TICS(Traffic Intelligent Control System)首次成功地把自学习智能原理应用于交通信号控制系统中，其产生也是受到人工智能和知识工程在其它领域成功应用的启发[9]。
吉林大学于2000-2002年在杨兆升主持下开发了自适应信号控制系统及其软件——混合交通自适应信号控制系统，纳入了对自行车交通流量的检测，在进行信号配时优化时考虑自行车流量对配时方案的影响，是符合我国交通实际的系统。
曾静康对平面交叉口进行了综合控制实验，以每一交通流通过路口可能遇到的“冲突点串”为单位提出了“综合模式”的控制方法，在实际应用上比较符合我国交通状况，但是相对复杂，实际应用难度较大[10]。
谭惠丽、黄乒花等用元胞自动机模型模拟二维交通流，通过交叉口设置的红绿灯，研究主干路上交通激波的形成和传播，从而得出线控的有关规律[11]。
2）交通渠化及交通组织优化方面
90年代初期我国台湾学者对路边停车组织的优化进行了系统的研究，对路边停车建立了数量模型，对路边停车数量最优化做出了相应的规定。
2.1 干线信号协调控制理论
干线信号协调控制系统也称“线控制”，就是把一条主干道上一批相邻的交通信号灯联动起来，进行协调控制，以便提高整个干道的通行能力。根据道路交叉口所采用信号灯控制方式的不同，线控制可分为干线交通信号定时式协调控制和干线交通信号感应式协调控制两种，本文所采用的是定时式协调控制。
干线信号协调控制系统的基本参数有：1）周期长度 2）绿信比 3）相位差，其中相位差又分为a）绝对相位差和b）相对相位差。
图3-8 正大路口至大运桥路段道路标线
图3-9 交叉口入口道前左转导向线
1 绪论 1
1.1 课题研究背景 1
1.2 国内外的研究现状 1
1.3 本文研究思路 3
2 交通渠化及交通组织优化理论 5
2.1 干线信号协调控制理论 5
2.2 交叉口渠化设计理论 5
2.3 路段渠化理论 6
3 淮海南路交通调查与分析 8
3.1 基础设施调查 8
3.2 交通现象调查 12
3.3 各交叉口交通数据调查 12
4 交通渠化及组织优化方案设计 16
4.1 道路横断面优化设计 16
4.2 交叉口渠化设计 17
4.3 干线交通信号协调控制 18
5 优化方案的仿真评价 28
结 论 30
致 谢 31
参 考 文 献 32
1 绪论
1.1 课题研究背景
淮海南路作为淮安城区主干道，随着交通量的增加，逐渐暴露出诸多问题。针对这些问题，解放路交叉口以北已经做出相关优化，而以南路段没有得到优化，仍然存在着以下问题：
1）交叉口信号配时的问题：
此问题最为突出的交叉口为前进路交叉口，此交叉口东西方向车流量比较小，而所给信号配时相对太大，导致东西方向绿灯时间浪费严重、南北方向车辆等待时间较长、交通延误较大、交叉口拥堵严重、甚至于由此衍生出了比较严重的闯红灯抢黄灯等交通安全问题。
2）交叉口渠化问题：
由于延安路交叉口附近商业的发展，延安路交叉口的交通量，尤其是行人与非机动车流量空前增大，以至于目前的渠化设计已经不能适应现在的交 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5`1^9`1^6^0`7^2#
通需求，出现了机非混行严重、行人过街时间过长、行人与非机动车闯红灯现象增加、机动车通行效率低等交通问题。
3）路段渠化及交通组织问题：
大运河桥建成于上世纪60年代，改建于1996年，双向两车道的设计已经完全不能适应现在的交通需求，导致大运河桥路段经常存在拥堵现象，并且已成为制约整个淮海南路交通效率的瓶颈，整体的设计优化问题亟待。整个淮海南路未优化路段均存在道路标志、标线不清晰，指路警告标志缺失等问题。
基于此，本文首先查阅道路渠化及优化相关资料，其次通过实地调查掌握淮海南路存在的行车延误、拥堵、机非混行、交通安全等问题；信号配时、交通量、几何设计、道路横断面组成要素、车速、车种比例等基础信息。分析问题并找出原因，从横断面优化设计、交通流组织优化、信号交叉口的几何设计、信号配时等方面实现淮海南路进行改善优化，以提升整体交通效率。并运用VISSIM仿真软件进行通盘仿真，从而得到改进措施的评价结果，以确定其是否优于之前的方案。
1.2 国内外的研究现状
1.2.1 国外研究现状
1）交叉口信号配时方面
Purdy提出了一种简易的、适用于新建交叉口群的干线相位差计算法，只需输入各交叉口的间距、绿信比、周期时长和车辆平均行驶时间便能得到相关结果[1]。
J.D.C.Little和W.D.Brooks等人利用最大绿波带相位差优化方法开发了MAXBAND的协调控制模型。MAXBAND把周期时长处理成在一定规范内的连续变量，设计车速也可在规定范围内连续变化，可根据不同的交通条件提供不同的最佳宽带。MAXBAND主要用于干线网路，其优化目标是获得最大绿波带[2]。
德克萨斯运输研究所(texas transportation institute)开发了PASSERⅡ(绿波分析与信号系统评价程序)软件,该软件把W.D.Brooks的“相互影响算法”和John D.C.Litter的“不等宽优化模型”结合起来,可以处理多相位配时的线控系统。相比MAXBAND，它还可分析线控系统中多相位次序的信号配时[3,4]。
Park等提出了一种针对固定周期的随机信号优化方法，使用一种GA的接口与仿真模型相结合来对周期长度、绿信比、相位差同时进行优化[5]。接着，Park和schneeberger扩展了他们于2001年提出的方法，使之可以协调控制自动交通信号控制系统和优化相位差[6]。
Shenoda和Machemehl使用启发式算法来得到信号配时方案。A Warberg、J Larsen和RM Jorgensen对当前的几种线控系统进行分析，详细阐述了DOGS干线配时方法。
2）交通渠化及交通组织优化方面
美国的MUTCD(Manual on Uniform Traffic Control Devices)介绍了各种渠化措施以及设施的尺寸、颜色和使用时需注意的问题，系统地对渠化做出了深刻地阐述使得道路渠化开始有章可循[7]。
美国学者J.T. Fruit对行人速度、密度和流量进行了相关研究，并对行人过街与机动车交通状况之间的关系进行了深入分析，以道路交通效率最大化为目标，提出行人过街中人行横道地点设置、几何形状设置等相关优化方式，使得行人过街组织优化有了理论依据[8]。
荷兰的自行车协研对非机动车运行空间占有率与交通流运行的关系进行了研究，提出针对于非机动车交通流优化的相关措施[8]。
1.2.2 国内研究现状
1）交叉口信号配时方面
天津大学1989-1991年研究开发的城市交通控制系统TICS(Traffic Intelligent Control System)首次成功地把自学习智能原理应用于交通信号控制系统中，其产生也是受到人工智能和知识工程在其它领域成功应用的启发[9]。
吉林大学于2000-2002年在杨兆升主持下开发了自适应信号控制系统及其软件——混合交通自适应信号控制系统，纳入了对自行车交通流量的检测，在进行信号配时优化时考虑自行车流量对配时方案的影响，是符合我国交通实际的系统。
曾静康对平面交叉口进行了综合控制实验，以每一交通流通过路口可能遇到的“冲突点串”为单位提出了“综合模式”的控制方法，在实际应用上比较符合我国交通状况，但是相对复杂，实际应用难度较大[10]。
谭惠丽、黄乒花等用元胞自动机模型模拟二维交通流，通过交叉口设置的红绿灯，研究主干路上交通激波的形成和传播，从而得出线控的有关规律[11]。
2）交通渠化及交通组织优化方面
90年代初期我国台湾学者对路边停车组织的优化进行了系统的研究，对路边停车建立了数量模型，对路边停车数量最优化做出了相应的规定。
2.1 干线信号协调控制理论
干线信号协调控制系统也称“线控制”，就是把一条主干道上一批相邻的交通信号灯联动起来，进行协调控制，以便提高整个干道的通行能力。根据道路交叉口所采用信号灯控制方式的不同，线控制可分为干线交通信号定时式协调控制和干线交通信号感应式协调控制两种，本文所采用的是定时式协调控制。
干线信号协调控制系统的基本参数有：1）周期长度 2）绿信比 3）相位差，其中相位差又分为a）绝对相位差和b）相对相位差。
图3-8 正大路口至大运桥路段道路标线
图3-9 交叉口入口道前左转导向线
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