synchro學(xué)習(xí)報(bào)告.doc

目錄第一章 概述21.1 背景21.2 交通信號控制系統(tǒng)簡介31.3信號燈控制方法41.3.1定時控制41.3.2感應(yīng)控制51.3.3自適應(yīng)控制51.4 交叉口基本情況51.4.1交叉口位置和周邊.51.4.2 相交道路7第二章 數(shù)據(jù)調(diào)查與分析72.1 交叉口基本情況72.2 交通量92.2.1 調(diào)查方案和范圍92.2.2 調(diào)查時間與地點(diǎn)的選擇102.2.3 交通量調(diào)查方法10第三章 synchro運(yùn)用及仿真143.1對交通仿真軟件Synchr的介紹143.2 Synchro系統(tǒng)主要功能143.3 Synchro方法與模型153.3.1 優(yōu)化方法介紹153.3.2交叉口信號相位周期時長優(yōu)化163.4 仿真過程173.3.1 相位設(shè)置173.3.2 創(chuàng)建交叉口模型183.3.3 交通仿真223.5仿真數(shù)據(jù)及評價233.5.1 信號配時優(yōu)化模型233.5.2 排隊(duì)計(jì)算模型233.5.3 延誤計(jì)算模型243.5.4 停車計(jì)算方法253.5.5 服務(wù)水平定義253.6優(yōu)化結(jié)果及分析27第四章 結(jié)語294.1 總結(jié)294.2 個人心得體會29附：龍山路天竺路交叉口現(xiàn)狀調(diào)查圖30第1章 概述1.1 背景 城鎮(zhèn)道路交通在現(xiàn)代社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中起著重要的作用，城市道路交通的良好發(fā)展，可以給社會帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益，和社會效益。19世紀(jì)60年代西方許多發(fā)達(dá)國家中的大型城市就出現(xiàn)了許許多多的嚴(yán)重的交通問題。隨著我國經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展和城市化進(jìn)程的加快，許多大中型城市機(jī)動車保有量急劇增長，城市交通需求和城市道路設(shè)施之間的矛盾日益加劇，城市交通問題已成為城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展和經(jīng)濟(jì)增長中不可忽視的問題。僅靠增加城市道路建設(shè)不能很好的解決城市的交通問題，尤其是在城市中心地帶，大中型城市的路網(wǎng)密度已經(jīng)相當(dāng)大，而且已趨近于飽和狀態(tài)！再加上社會對環(huán)境的重視程度越來越大，土地資源的限制，石油危機(jī)以及當(dāng)時的財(cái)政狀況等很多因素的影響；同時，在科學(xué)技術(shù)上，系統(tǒng)工程，計(jì)算機(jī)技術(shù)的成就，給交通管理系統(tǒng)提供了強(qiáng)大的技術(shù)支持。所以，只有通過科學(xué)的交通管理與控制才是充分發(fā)揮路網(wǎng)通行能力的重要舉措，才是解決城市交通擁堵問題的有效途徑。目前國內(nèi)外交通管理部門都已將城市交通管理與控制放在提高城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要位置上，針對城市路網(wǎng)的擁堵問題，各種城市交通管理及控制系統(tǒng)都已經(jīng)投入了使用，將對城市交通進(jìn)行科學(xué)的管理和控制。這些年，國內(nèi)在城市道路交通方面的管理和優(yōu)化中，城市道路交叉口進(jìn)口道的信號周期時長和相位控制是對城市交叉口交通問題控制的手段之一。對城市道路交叉口信號時長，綠信比和相位等的信號控制能很好的分配交叉口的各個進(jìn)口道交通流，緩解城市道路交叉口的擁堵問題。達(dá)到提高城市區(qū)域交通路網(wǎng)的控制和各個路網(wǎng)通行能力的運(yùn)行效益的目的。而城市內(nèi)的交通問題都集中在交叉口地帶，因此交叉口是一個城市交通問題的瓶頸地帶，是城市解決道路交通問題的關(guān)鍵部位。各種交通運(yùn)動體（各種機(jī)動車流，非機(jī)動車流和行人流）在城市交叉口不斷交叉，發(fā)生沖突不斷地地分離，合并，讓本來就很復(fù)雜城市交叉口變得使得更繁瑣，交通狀況更加的復(fù)雜，因此，現(xiàn)代城市的交通擁堵問題就集中表現(xiàn)在城市道路交叉口處，然而通過信號控制和優(yōu)化提高城市道路交叉口的通行能力就成為解決城市交通道路交通擁堵問題的重要前提。城市道路交叉口信號控制是提高城市道路交通通行能力必必要的交通控制手段之一，是提高城市交叉口通行能力的重要手段之一。眾所周知，先進(jìn)的城市道路交通交叉口信號控制系統(tǒng)受到國際各大城市青睞并得到了快速的發(fā)展且起到了很好的效果。一方面，它有利于保障交通的安全性，維持交通的有序性，并且可以有效提高交通流的通行效率；另一方面，他關(guān)系到土地資源的合理利用，環(huán)境污染的改善乃至過面經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展和社會經(jīng)濟(jì)效益的提高。單個交叉口的控制策略會對其上游及下游道路交叉口的車流量產(chǎn)生很大的影響，上游和下游交叉口距離越近交通流量越大的情況下，影響會越大。交通信號“點(diǎn)控制”就是把單獨(dú)的交叉口拿出來進(jìn)行單獨(dú)的分析，對其進(jìn)行單獨(dú)的信號優(yōu)化和道路控制策略，而不考慮該交叉口對其上下游交叉口的影響。城市道路交通信號區(qū)域協(xié)調(diào)控制的就是研究在一個城市道路子區(qū)內(nèi)，對各個道路交叉口進(jìn)行的信號周期時長、交叉口的綠信比以及路口間的相位差進(jìn)行優(yōu)化，以減小交叉口的停車延誤、提高城市路網(wǎng)的通行能力的交通區(qū)域信號協(xié)調(diào)控制方法。 隨著城市道路區(qū)域信號協(xié)調(diào)控制理論的發(fā)展，研究者發(fā)現(xiàn)，可以把一個較大的城市的道路交通區(qū)域路網(wǎng)看成一個大的整體，對其進(jìn)行交通信號協(xié)調(diào)控制及優(yōu)化，由于道路路網(wǎng)及機(jī)動車流量的復(fù)雜性，但是對其優(yōu)化結(jié)果對其通行能力的提高不是很理想。因此，從20世紀(jì)70年代，許多研究者開始嘗試將龐大、復(fù)雜繁瑣的道路路網(wǎng)按照一定的原則和方法模型進(jìn)行劃分，劃分成若干個信號控制子區(qū)，然后再對信號控制子區(qū)域內(nèi)進(jìn)行協(xié)調(diào)信號控制，用以提高城市里整個道路路網(wǎng)的協(xié)調(diào)控制效果。 目前，城市道路交通擁堵問題己經(jīng)成為全國乃至全世界都普遍關(guān)注問題。城市道路及交叉口作為城市交通道路的基本服務(wù)設(shè)施，主要包括道路交叉口與路段，其服務(wù)性能的良好運(yùn)行直接影響到城市交通的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。 城市道路交叉口是道路系統(tǒng)的重要組成部分，城市道路通過交叉口這個節(jié)點(diǎn)把各條道路互相連接構(gòu)成城市的道路路網(wǎng)，來協(xié)調(diào)交叉口各個進(jìn)口方向上的車流量需要；同時在城市道路網(wǎng)絡(luò)中各種各樣的交通流（機(jī)動車，非機(jī)動車，行人）在此相互交叉通過、分流轉(zhuǎn)向，可見交叉口是城市道路網(wǎng)絡(luò)最為重要的位置。但交叉口也是交通堵塞和交通事故的多發(fā)地點(diǎn)。城市道路運(yùn)輸機(jī)動車的效率、道路安全度、交叉口通行能力、道路的服務(wù)水平對環(huán)境和能源的影響基本上取決于城市道路交叉口的通行能力。 在對城市道路交叉口中控制和優(yōu)化中最為常見的是信號控制，在信號控制中單點(diǎn)信號交叉口是城市道路控制與優(yōu)化的基礎(chǔ)。對城市道路交叉口進(jìn)行科學(xué)合理的信號控制與優(yōu)化，是提高城市交叉口的交通安全和通行能力、減少交叉口停車延誤的有效措施，可以緩解城市擁堵的交通問題。1.2 交通信號控制系統(tǒng)簡介交叉口信號燈的不斷發(fā)展和控制技術(shù)是隨城市道路交通的大力發(fā)展而發(fā)展起來的。開始的交叉口信號燈就兩種顏色（紅，綠），綠色讓機(jī)動車輛通過，紅色不允許通過。都安放在道路交叉口上，人為控制，哪條路來車就給那條路亮綠燈，控制車輛順利通過交叉口；同時給另外的車流方向亮紅燈，控制該方向的車流，等候綠燈，用來維持平面相交叉口車流量安全有序的通行。到二十世紀(jì)九十年代年，信號燈變?yōu)榧t，黃，綠三種顏色，而且被世界各大城市得以應(yīng)用，由于車輛和道路的不斷增加，在道路交叉口上，各方向上的車流量的沖突，車輛與行人的沖突越來越復(fù)雜，對于車流，行人需要更加科學(xué)合理的時間分離。為了減少各種沖突所帶來的不安全因素，需要交叉口信號配時的設(shè)計(jì)和優(yōu)化方法不斷地進(jìn)步；同時，也需要電子信息技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展給信號交通的發(fā)展提供支持，這樣就能不斷提高交叉口及道路的信號控制方法。我國對交叉口信號燈的開發(fā)與應(yīng)用研究方面起步較晚，20世紀(jì)80年代國家研制出了了定點(diǎn)信號周期的控制機(jī)。20世紀(jì)80年代我國又研制出了感應(yīng)式信號機(jī)，環(huán)形線圈式、磁感應(yīng)式和超聲波等車輛檢測器，能識別出機(jī)動車輛，非機(jī)動車輛和行人。 伴隨著城市道路交通的不斷發(fā)展，城市范圍的不斷擴(kuò)大和城市交通量增多。人們已經(jīng)不單單滿足于在單點(diǎn)交叉口孤立地進(jìn)行單點(diǎn)交通信號控制，因?yàn)檫@種“點(diǎn)控制”的是要把單個交叉口看做控制對象，控制的范圍和對整個區(qū)域交通流的控制和影響起到的作用較小。經(jīng)過不斷地探索研究，人們把兩個信號燈甚至某一條路上的多個交叉口信號燈聯(lián)結(jié)起來，進(jìn)行協(xié)調(diào)控制，從而出現(xiàn)了“線控”的控制模式，即城市道路交通信號干線協(xié)調(diào)控制。這種控制模式擴(kuò)大了對城市交通流空間和時間的控制范圍。在一定程度上起到了良好的控制效果?！懊婵亍钡某霈F(xiàn)將交通的時空控制范圍不斷地?cái)U(kuò)大，這種控制模式將城市所在區(qū)域內(nèi)的信號交叉口作為本論文研究的對象。交交叉口區(qū)域協(xié)調(diào)控制從單個交叉口到整個區(qū)域，硬件設(shè)施也有所提高?？刂苾?yōu)化的范圍不斷擴(kuò)大，而且所需要的硬件設(shè)施也有所增加，因此現(xiàn)在計(jì)算機(jī)水平，信息技術(shù)，通信技術(shù)的不斷發(fā)展也需要交叉口信號控制在該方面也能有所提高，加大交叉口在這方面的控制功能。1.3信號燈控制方法1.3.1定時控制城市道路交叉口信號配時按人為設(shè)計(jì)好的方案進(jìn)行，稱為定周期控制。一整天信號配時方案都不變的控制方式稱為單段式定時控制；按照高峰小時交通量和平常時段交通量的差別而在一天內(nèi)運(yùn)用不同配時方案的為多段式定時控制。最常用的交叉口控制方式是單點(diǎn)交叉口的定時控制。線控制，面控制也可以采用定時控制方式。1.3.2感應(yīng)控制 感應(yīng)控制是在城市道路交叉口進(jìn)口道前面的相應(yīng)位置上設(shè)置車輛檢測器，信號燈配時設(shè)計(jì)由于信息技術(shù)和計(jì)算機(jī)的發(fā)展由計(jì)算機(jī)控制。檢測結(jié)果由按照動態(tài)信息傳遞給計(jì)算機(jī)。道路感應(yīng)控制是由多個單點(diǎn)交叉口控制組成的，稱為單點(diǎn)交叉口感應(yīng)控制。單點(diǎn)交叉口感應(yīng)控制由道路檢測器的放置位置不同而不同，分為：半感應(yīng)控制:在交叉口一個方向上進(jìn)口道上設(shè)置車輛檢測器的感應(yīng)控制。全感應(yīng)控制：在道路交叉口各個方向上所以的進(jìn)口道上都設(shè)置檢測器的感應(yīng)控制。用感應(yīng)控制方式的線控制，面控制就是交通信號自動控制系統(tǒng)。1.3.3自適應(yīng)控制 把城市交通當(dāng)成一個大的動態(tài)信息平臺，能夠?qū)崟r動態(tài)傳遞道路交叉口的交通信息，如道路交叉口的機(jī)動車流量，交叉口的停車次數(shù)，交叉口進(jìn)口道的停車延誤，進(jìn)口道車輛的車輛排隊(duì)長度，慢慢了解交叉口道路對象，把得到的結(jié)果和預(yù)期的動態(tài)交通信息進(jìn)行比較，運(yùn)用比較結(jié)果改變交叉口控制系統(tǒng)的相關(guān)參數(shù)來優(yōu)化交叉口現(xiàn)狀交通情況。從而保證不論交通狀況如何改變，都可可以使道路交叉口通行能力有所提高交通狀況有所好轉(zhuǎn)。1.4 交叉口基本情況1.4.1交叉口位置和周邊.龍山路位于重慶市渝北區(qū)龍山街道冉家壩片區(qū)，道路西起江北盤溪路交叉，東至渝北龍華大道，全長2.40km，全路段為雙向四車道中央隔離帶設(shè)計(jì)，分別與天竺路、旗山路、余松路、龍山大道、松石支路、松石北路等區(qū)域內(nèi)主要道路相交，是渝北龍山街道冉家壩片區(qū)內(nèi)東西橫向交通主干道，是連接江北南橋寺地區(qū)、渝北龍山街道冉家壩地區(qū)、渝北松樹橋地區(qū)的主要道路之一。其中與龍山路立體式交叉的余松路是直接接入G75蘭海高速、重慶市內(nèi)環(huán)快速路出口的市級重點(diǎn)監(jiān)控道路，道路通行能力要求較高。龍山路作為消散余松路交通流的主要道路之一，道路的通行能力要求同樣較高。此次交通分析改善的交叉口選在龍山路西起第二個交叉口“龍山-天竺”交叉口，該交叉口為正方位形十字交叉口（龍山路東西向、天竺路南北向），占地面積約為2576.1 m2，交叉口四周分布有醫(yī)院、居民住宅區(qū)、商業(yè)區(qū)、以及公共交通?？空尽⒅貞c市建筑改擴(kuò)建工地等?，F(xiàn)目前交叉口交通主要由信號配時協(xié)調(diào)控制，但交叉口周邊情況較為復(fù)雜，醫(yī)院、居民住宅區(qū)、以及公共交通停靠站點(diǎn)較多，交叉口行人出行過于旺盛，由于交叉口都采用的人行橫道線過街方式，導(dǎo)致人車混行情況嚴(yán)重；交叉口東南、東北向都為改擴(kuò)建建筑工地，由此而來的工程車輛較多，工程車輛頻繁出入道路、使用交叉口調(diào)頭，給交叉口行人，以及車輛通行帶來不小安全隱患?！叭唷边^街行人多、道路上行駛車輛多、工程車輛出入多，直接導(dǎo)致現(xiàn)有交叉口交通出行混亂，交叉口通行能力下降，道路交通事故頻發(fā).所以，交通分析改善迫在眉睫該交叉口位于重慶市渝北區(qū)，周邊為繁華街區(qū)，車流量較大，行人出行率高圖1.4.1 交叉口及周邊1.4.2 相交道路 該交叉口為十字信號交叉口，相交道路龍山路、天竺路。龍山路為城市干道，進(jìn)口道為四車道，設(shè)有中央分隔帶；天竺路為城市次干道，進(jìn)口道為三車道，未設(shè)中央分隔帶。龍山路東連武松西路、盤溪路大交叉口，西連龍山立交至輕軌六號線，為車輛出入的主要干道。圖1.4.2 交叉口相交道路第2章 數(shù)據(jù)調(diào)查與分析2.1 交叉口基本情況 對交叉口的基本道路情況進(jìn)行調(diào)查，得到數(shù)據(jù)，如下表：表2.1.1 交叉口道路基本情況表項(xiàng)目龍山路天竺路東路西路南路北路道路等級主干道主干道次干道次干道斷面形式兩塊板兩塊板一塊板三塊板車道數(shù)5555車道寬（m）3.5 3.53.53.5過街設(shè)施斑馬線斑馬線斑馬線斑馬線過街信號燈有道路限速40km/h 該交叉口為信號控制的普通十字交叉口，信號情況見下表：表2.1.1 各方向信號配時表（單位：s）道路轉(zhuǎn)向綠燈黃燈紅燈周期時長龍山路（東）直行17394114左轉(zhuǎn)17394龍山路（西）直行17394左轉(zhuǎn)17394天竺路（南）直行34377左轉(zhuǎn)34377天竺路（北）直行34377左轉(zhuǎn)34377圖2.1.1 現(xiàn)狀相位圖圖2.1.2 現(xiàn)狀相序圖圖2.1.3 現(xiàn)狀相位圖2.2 交通量 在選定的時間段內(nèi)，通過道路某橫斷面的車輛和行人的數(shù)量，定義為交通量。該斷面交通量可以作為包含它在內(nèi)的某一長度的路段交通量。在研究車行道的交通狀況時，一般所說的交通量如果未加特別說明，則指車流量。實(shí)施交通量調(diào)查時，首先應(yīng)根據(jù)調(diào)查的目的要求，制定調(diào)查方案、選擇與布 署，使調(diào)查工作取得預(yù)期的成果。2.2.1 調(diào)查方案和范圍 調(diào)查時，對匯龍路-雙龍路環(huán)形交叉口的四條入口道路均設(shè)立觀測點(diǎn)，進(jìn)行觀測，記錄駛?cè)?、駛出交叉口的各路段斷面總交通量及右轉(zhuǎn)和直行的車輛數(shù)。2.2.2 調(diào)查時間與地點(diǎn)的選擇一周內(nèi)各日交通量是不同的，一般是各工作日(星期一至星期五)變化不大，而在星期六、星期日或節(jié)假日交通量變化較大。一天內(nèi)24小時的交通量分布也不均勻，由于白天工作和夜晚休息對交通的需求不同，交通量呈現(xiàn)出周期性變化規(guī)律。一天內(nèi)有兩個高峰值，一個在上午，一個在下午。所以我們采用“峰值時間觀測”。綜上考慮，調(diào)查時間選取在12月24日(周四上午7:30至8:00對環(huán)形交叉口的4個入口進(jìn)行交通量調(diào)查。觀測地點(diǎn)應(yīng)選擇在交通量大小具有代表性及觀測視野良好的路段。 2.2.3 交通量調(diào)查方法調(diào)查采用人工觀測法。安排人員分五天在指定地點(diǎn)按調(diào)查工作計(jì)劃進(jìn)行交通量觀測。觀測時用原始記錄表格以劃“正”字記錄來往車輛，統(tǒng)計(jì)的時間單位為5min。交通量調(diào)查記錄表如表2.2.1所示。表2.2.1 交通量調(diào)查記錄表（單位：輛）小客車出租車公交車大客車小貨車大貨車龍山路(東)直行17:30-17:3510913712017:35-17:4012315600017:40-17:4511012501117:45-17:5010015610117:50-17:5510213412017:55-18:001121220006568030352左轉(zhuǎn)17:30-17:35285310117:35-17:40252203017:40-17:45293101017:45-17:50218601017:50-17:55237221117:55-18:0035521011613016463右轉(zhuǎn)17:30-17:35103210017:35-17:4081200017:40-17:45112100017:45-17:5090201117:50-17:55104002017:55-18:00146010062167231龍山路(西)直行17:30-17:3510011511017:35-17:409414303117:40-17:4510410301117:45-17:5010115410017:50-17:551088702017:55-18:001141561016217328373左轉(zhuǎn)17:30-17:35279201017:35-17:40258300017:40-17:45273500017:45-17:50355101017:50-17:55308211017:55-18:00201310011644614131右轉(zhuǎn)17:30-17:3593210017:35-17:4071300117:40-17:4552100017:45-17:50100212017:50-17:5571000017:55-18:001442000521110221龍山路(東)直行17:30-17:356411922117:35-17:406210603217:40-17:45607700017:45-17:506581012017:50-17:5561101011117:55-18:0071201002138366526125左轉(zhuǎn)17:30-17:35174210017:35-17:40152210017:40-17:45133401117:45-17:50192102017:50-17:55205111017:55-18:0018621001022212441右轉(zhuǎn)17:30-17:35111101017:35-17:4092000017:40-17:45101000017:45-17:50122110017:50-17:55111200017:55-18:007010106075120龍山路(東)直行17:30-17:356710501017:35-17:406913610017:40-17:457112601017:45-17:506415700017:50-17:556214411017:55-18:00701250014037633231左轉(zhuǎn)17:30-17:35144200017:35-17:40133100117:40-17:45162101017:45-17:50176000017:50-17:55150300017:55-18:001714000921611011右轉(zhuǎn)17:30-17:35103100017:35-17:40114101017:40-17:45126210017:45-17:50145000017:50-17:55142101017:55-18:00113000072235120 將調(diào)查得到的各種車型流量換算為標(biāo)準(zhǔn)車型。經(jīng)查詢，采用了下表的換算系數(shù)：表2.2.2 標(biāo)準(zhǔn)車型換算系數(shù)表車型小客車大客車公交車小貨車大貨車大客車換算系數(shù)11.51.51.522.5 將標(biāo)準(zhǔn)車型的單位流量換算為小時流量。換算方法為取半小時流量的二倍。得到如下的調(diào)查統(tǒng)計(jì)匯總表：表2.2.3 交通量調(diào)查數(shù)據(jù)換算匯總表（單位：pcu/h）龍山路（東）左轉(zhuǎn)480直行1600右轉(zhuǎn)200龍山路（西）左轉(zhuǎn)480直行1520右轉(zhuǎn)178天竺路（南）左轉(zhuǎn)320直行1140右轉(zhuǎn)160天竺路（北）左轉(zhuǎn)256直行1080右轉(zhuǎn)216第三章 synchro運(yùn)用及仿真3.1對交通仿真軟件Synchr的介紹 軟件介紹：Synchr系統(tǒng)軟件是美國開發(fā)的專門運(yùn)用于信號配時控制及優(yōu)化的交通仿真軟件，它的信號配時優(yōu)化模型事以HCM2000為理論基礎(chǔ)，Synchr軟件是進(jìn)行交通信號配時和優(yōu)化的理想工具，具有交叉口交通流，服務(wù)水平仿真，協(xié)區(qū)域協(xié)調(diào)控制仿真等等，感應(yīng)信號，自適應(yīng)信號仿真等多種功能，Synchro系統(tǒng)是對交叉口信號進(jìn)行配時與優(yōu)化，并對控制優(yōu)化結(jié)果進(jìn)行系統(tǒng)仿真為主的交通軟件。該軟件對所需的硬件（如SCOOT等系統(tǒng)需要接入實(shí)際信號系統(tǒng)）沒有太大要求。而且和傳統(tǒng)的交通流仿真軟件CORSIM TRANSYT-7F HCS 的接口基本相同。該軟件操作簡單，具有很高的對實(shí)際交通流的分析仿真實(shí)能力。Synchr交通信號協(xié)調(diào)及配時設(shè)計(jì)軟件包含的組件有：Synchr SimTranffic SimTranfficCI.3D Viewer Warrants。 3.2 Synchro系統(tǒng)主要功能 1）創(chuàng)建網(wǎng)絡(luò)方便容易，可以很容易的設(shè)置調(diào)查的道路和交叉口數(shù)據(jù)，比如交叉口相位、交叉口各進(jìn)口道交通流調(diào)查、車道數(shù)、道路寬度、道路交叉口大小、道路高峰小時系數(shù)、進(jìn)口車道數(shù)、轉(zhuǎn)彎車速等 2）對調(diào)查交叉口進(jìn)口道車道數(shù)進(jìn)行劃分，并輸入相應(yīng)各進(jìn)口道方向的計(jì)算飽和流量、實(shí)際調(diào)查交通量、道路名稱等相關(guān)信息； 3）輸入設(shè)計(jì)或現(xiàn)狀調(diào)查的信號控制方案，包括交叉口信號控制方式、各個方向上的相位、周期長度、綠燈時間，黃燈時長、全紅時等； 4）通過Synchr的相關(guān)仿真軟件，通過模擬仿真計(jì)算可以獲得道路交叉口的V/C、各進(jìn)口道的延誤、進(jìn)口道排隊(duì)長度、各個方向停車次數(shù)、交叉口總的服務(wù)水平等數(shù)據(jù)， 用于來對現(xiàn)狀和優(yōu)化方案進(jìn)行分析評價。 Synchr系統(tǒng)中的標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)是根據(jù)車輛狀況，常見駕駛員心理和行為習(xí)慣，道路交通法律法規(guī)等規(guī)定設(shè)計(jì)的。計(jì)算出來的結(jié)果（如各進(jìn)口道的延誤時間，交叉口服務(wù)水平，各進(jìn)口道排隊(duì)長度，停車次數(shù)，廢氣排放等）作為對交叉口各個信號配時方案比較的參數(shù)之一。具有重要的參考價值，信號配時方案也科學(xué)合理，能提高交叉口的通行能力和服務(wù)水平。 總體來說， Synchro系統(tǒng)對信號交叉口的配時方案及優(yōu)化程序主要針對交叉口信號周期時長、相位方案和交叉口綠信比等進(jìn)行總體綜合優(yōu)化。該系統(tǒng)能充分考慮到該區(qū)域道路的各項(xiàng)性質(zhì)（交叉口范圍內(nèi)的公交站點(diǎn)、公共交通的影響，交叉口范圍內(nèi)的路邊停車、自行車和行人等各種外在因素對交叉口通行能力和服務(wù)水平的影響， 其適用能力強(qiáng)， 是一種專業(yè)針對信號交叉口使用較為簡便的信號控制優(yōu)化配時軟件。 3.3 Synchro方法與模型3.3.1 優(yōu)化方法介紹Synchro信號配時系統(tǒng)中提供了各種相關(guān)的交叉口信號周期時長、交叉口的綠信比、相位等的優(yōu)化方法和模型。1）信號周期時長優(yōu)化 自然信號周期是單個信號控制交叉口可能接受的最小信號周期時長。Synchro信號配時系統(tǒng)信號周期時長優(yōu)化程序就是選擇自然信號周期。自然信號周期包含了三種可能情況：a）可以放行道路上所有車輛的的最短周期；b）最低績效周期，它比a）的周期時間要短，但它是在V/C1時最科學(xué)合理的周期時長；c）如果沒有足夠長的的周期時長能夠把道路上的所有車輛放行，但有一個可以滿足道路交叉口V/C要求的周期時長，則這個較短的周期將被應(yīng)用。 在城市道路網(wǎng)絡(luò)中交叉口信號周期可以設(shè)定最長和最短周期。但進(jìn)行交叉口信號優(yōu)化時，Synchro系統(tǒng)將會以道路網(wǎng)絡(luò)里最短的信號周期開始運(yùn)算，依據(jù)交叉口的交通量對信號相位周期進(jìn)行優(yōu)化。如果交叉口相位周期不能放行交叉口道路上的所有交通量，Synchro系統(tǒng)將改變信號周期，會自動調(diào)整一個更長的信號周期，直到滿足百分率臨界交通量。當(dāng)信號周期不斷變大，大于90s時，V/C應(yīng)該小于1。如果沒有找到合適的周期，系統(tǒng)將會自動選擇最低績效周期。 若存在一個或多個相位，且V/C1。Synchro信號配時系統(tǒng)將自動把信號周期不斷變大，由于黃燈時間和全紅時間只占整個信號周期時間的很小部分，剩余出來的時間會額外增加交叉口的通行能力。 當(dāng)信號周期時長超過120s時，再不斷增加信號周期時長，就會對交叉口通行能力的增加起到很小作用，但卻對交叉口的延誤的增加很快。Synchro系統(tǒng)在選擇周期時依賴最低績效PI，即： PI=D+ST10/3600 式中：D交叉口總體延誤； ST停車數(shù)。 總體上說，在多個不同的信號周期平均延誤后發(fā)現(xiàn)，較短的信號周期將產(chǎn)生較短的平均延誤。在擁擠的交叉口，信號周期延誤推薦采用較長的信號周期。 以前，對于交叉口的服務(wù)水平V/C1的都用該主干道上周期最長的信號時長。在一些情況下，交叉口的信號周期時長都比較短，盡量減少交叉口通行能力的損失來減少交叉口的停車延誤。較短的信號周期還有好多好處，如減少交叉口進(jìn)口道的排隊(duì)長度，能有效地利用交叉口的轉(zhuǎn)彎半徑。 在允許左轉(zhuǎn)的情況下，通行能力也可能隨著信號周期的增加而減少。有時當(dāng)較長的信號周期失效時，短的周期時長將會提供更好的交叉口通行能力。所以Synchro也可能會采用沒有滿足要求的短周期。通過優(yōu)化后的周期可以滿足車流量要求，如果交通波動有額外能力，Synchro將采用短周期。以前，周期的優(yōu)化只是找到更好的V/C要求。在交通量較低的進(jìn)口道，交通流波動較大，需要較低的V/C。為了滿足額外車輛的要求，需要更長的綠燈時長。通過對百分位交通量的調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，在應(yīng)用短周期長度時，Synchro在高峰時段會更好地處理全部車輛。3.3.2交叉口信號相位周期時長優(yōu)化 在考慮交叉口道路網(wǎng)絡(luò)最小相位周期的情況下，Synchro信號配時系統(tǒng)基于交通流量與該相位飽和流量的比，自動為每個相位設(shè)置周期時長。 在優(yōu)化交叉口周期時長時，Synchro首先會提供足夠的綠燈時間服務(wù)第90百分位的相位流量。如果沒有足夠的信號周期長度滿足這一要求，就會為第70、50百分位的交通量提供足夠的綠燈時間。所有的額外的時間會被分配到主路相位。 通過嘗試滿足第90百分位相位流量，Synchro系統(tǒng)分配足夠的綠燈時間放行90%的道路車輛。由于車輛較少的進(jìn)口道比車輛較多的進(jìn)口道的車輛更不穩(wěn)定，這一理論更偏向于低交通量的進(jìn)口相位。 實(shí)際上，每個百分比道路交叉口的信號控制與優(yōu)化都留有多余的綠燈時間來緩解交通情況。這時交叉口信號周期時長變得更加長。但總時間較短。對于各種不同情況下，交叉口控制與優(yōu)化的應(yīng)該采取不同的方法：a）如果道路實(shí)際車流量超過道路的設(shè)計(jì)通行能力，在考慮最短的相位時長的情況下，Synchro將先平衡其他各個相位的V/C；b）如果一個相位中包含多個方向的的交通流同時流動，相位時長將會由各個相位中最大交通流量與本相位飽和流量的比確定其時長；c）如果信號相位采用雙循環(huán)，則這個相位將被采用的總數(shù)比率最大；d）全部相位都分配了大于等于最小相位時長，周期時長優(yōu)化中通過不斷地反復(fù)計(jì)算周期時長以保證最小流量，如果所有最小相位超過信號周期長度，那么全部相位時長會按相應(yīng)比例減少，為使行人過街的時間小于周期時長，要保證最小周期時長小于步行時間、閃爍但停止步行的時間、黃燈時間、全紅時間四項(xiàng)之和；。e）如果平面交叉口允許左轉(zhuǎn)，控制優(yōu)化運(yùn)用上面的方法重復(fù)進(jìn)行一遍，運(yùn)用交叉口專用左轉(zhuǎn)相位，在交叉口信號控制中加上專用的左轉(zhuǎn)綠燈時間，在運(yùn)用專用左轉(zhuǎn)相位進(jìn)行計(jì)算左轉(zhuǎn)保護(hù)相位，最后使用新相位時長計(jì)算左轉(zhuǎn)因素；f）如果該交叉口進(jìn)口道為多相位控制，可以劃分它在所服務(wù)的相位的交通流量；g）如果該交叉口進(jìn)口道有直左，直右或者專用拐彎車道的話，上述的計(jì)算過程將被再次重復(fù)使用，對于各個交叉口服務(wù)水平的不同，把交通量按照不同比例分配到各個路口上，但這樣會影響交叉口進(jìn)口道的左轉(zhuǎn)車流量和進(jìn)口道的飽和交通流，如果改變最科學(xué)合理的信號周期交通流就會面臨從新分配。h）在交通量較低的交叉口，信號周期時長很容易就可以滿足大部分的交通流，其余的額外綠燈的時間，會被分配到其他相位。3.4 仿真過程3.3.1 相位設(shè)置本設(shè)計(jì)為四相位設(shè)置，相位設(shè)置如下圖所示圖3.3.1 相位設(shè)置圖3.3.2 創(chuàng)建交叉口模型1） 創(chuàng)建路段點(diǎn)擊添加路段按鈕， 或按下A鍵。在地圖視圖中， 將鼠標(biāo)移至至路段起始點(diǎn)上， 然后單擊鼠標(biāo)左鍵。在設(shè)置的右下角將顯示狀態(tài)提示， 以英尺（ 米） 為單位顯示東南方向坐標(biāo)。注意： 按下ESC鍵可取消添加路段操作。釋放鼠標(biāo)鍵， 將指針移至路段終止點(diǎn)。再次點(diǎn)擊鼠標(biāo)左鍵。在底部狀態(tài)欄中可以查看路段長度和方向信息。當(dāng)添加一個路段時， 并不需要知道其精確長度?？稍谲嚨涝O(shè)置中調(diào)整該路段長度。然而，為了在仿真中確保準(zhǔn)確性， 新添加到網(wǎng)絡(luò)中的路段應(yīng)和實(shí)際路段的長度誤差不超過50 英尺。按照上述方法創(chuàng)建兩條十字相交的道路，形成一個十字型的交叉口。圖3.3.2 創(chuàng)建路段圖2）輸入調(diào)查數(shù)據(jù)在地圖中選擇好交叉口，在道路屬性中輸入所需要的各種道路參數(shù)：（1） 車道寬度。經(jīng)過調(diào)查該交叉口出口道為3.5m，所以在路網(wǎng)設(shè)置對話框中設(shè)置道路寬度。在車道寬度欄里輸入3.5，然后點(diǎn)擊“Set All”，讓所有車道寬度變?yōu)?.5m。同時把道路交叉口進(jìn)口道寬度變?yōu)?m，完成輸入圖3.3.3 輸入調(diào)查數(shù)據(jù)（2)車道分布。根據(jù)調(diào)查結(jié)果把道路現(xiàn)狀的進(jìn)出口車道數(shù)分布在圖上圖3.3.4 車道設(shè)置圖（3）車道坡度。把交叉口的道路坡度按照實(shí)際調(diào)查數(shù)據(jù)輸入進(jìn)去，沒有坡度的就輸入0。（4）存儲車長度。如果在交叉口有加寬車道，就輸入加寬車道長度。（5）儲存車輛數(shù)。在對應(yīng)的加寬車道長度選項(xiàng)下填寫車道數(shù)。（6）交叉口道路限速。在交叉口車道限速窗口中填寫限制速度（7）輸入調(diào)查交通量在流量窗口中輸入下面輸入交通流量。在交叉口每個進(jìn)口方向輸入整理好的交通流量。按照東、西、南、北和左轉(zhuǎn)、直行、右轉(zhuǎn)方向依次 輸入452 1520 178 480 1600 200 320 1140 160 256 1080 216。（8）輸入高峰小時系數(shù)。在每個對應(yīng)的交通流向上輸入交通高峰小時系數(shù)。為0.92（9）大車所占比例。在對應(yīng)的流向上輸入大車比例。為2% 圖3.3.5 車道、流量等基本數(shù)據(jù)輸入圖3）信號配時在信號配時窗口輸入調(diào)查數(shù)據(jù)1） 控制類型。在配時窗口控制類型中選定周期配時。調(diào)查結(jié)果所選控制類型為 定時控制。2） 轉(zhuǎn)彎類型。根據(jù)調(diào)查結(jié)果在選項(xiàng)中選擇左轉(zhuǎn)及右轉(zhuǎn)相位類型，該交叉路口為 四相位控制。因此在左轉(zhuǎn)選項(xiàng)中選擇“split”選項(xiàng)，即為分道行駛。3） 黃燈時間/全紅時間。在窗口黃燈時間中填寫3s，在全紅時間里=填寫0s。圖3.3.6 信號配時輸入圖3.3.3 交通仿真 運(yùn)用Synchro軟件的SimTraffic功能進(jìn)行仿真，得到動態(tài)仿真圖像，利用生成報(bào)告功能得到仿真報(bào)告預(yù)覽，由此可以知道對道路交叉口進(jìn)行哪方面的優(yōu)化。圖3.3.7 SimTraffic仿真演示圖3.5仿真數(shù)據(jù)及評價評價方法與模型介紹：3.5.1 信號配時優(yōu)化模型 單點(diǎn)交叉口信號配時的主要設(shè)計(jì)參數(shù)是信號周期和相位時間, Synchro 系統(tǒng)信號配時模型就是對上述 兩個主要參數(shù)進(jìn)行的優(yōu)化計(jì)算。Synchro 系統(tǒng)首先會 分析各相位提供的綠燈時間是否滿足90% 的車道組 交通流量。如果沒有足夠長的周期達(dá)到此目的, 則分析是否能滿足70% 的車道組流量和50% 的車道組流量。相位綠燈時間滿足90% 的車道組流量, 意味著所有周期的90% 的車隊(duì)長可以清空。優(yōu)化周期的方法是Synchro 在自然周期( 即最短周期) 的基礎(chǔ)上優(yōu)化相位, 調(diào)整相位時間。如果滿足一定的百分比車道組交通量( 例如90% 、70%、50% 的車道組流量) ,則采用該周期, 否則增大信號周期, 不斷重復(fù)上述步驟。在此過程中, 需要計(jì)算性能指標(biāo), 如果沒有滿足百分比車道組交通量的信號周期, 則選用性能指標(biāo)P最低的信號周期長度。計(jì)算性能指標(biāo)為:P =D 1+ St 10+ Qp100/3 600 , ( 1) 式中, P 為綜合性能指標(biāo); D 為百分信號延誤; St 為停車次數(shù); Qp 為排隊(duì)長度另外,Synchro 系統(tǒng)除了信號周期長度滿足大于自然周期( 即最短周期) 之外每個信號相位的綠燈時間要能夠滿足行人通行的需要, 即要對Synchro 中的每個相位設(shè)置對應(yīng)的最小綠信比。具體的行人過街最短綠燈時間按下式計(jì)算:tP= 7+Lp/vp- I , ( 2) 式中, Lp 為行人過街道長度; vp 為行人過街步行速度,取112 m/ s; I 為綠燈間隔時間。3.5.2 排隊(duì)計(jì)算模型 排隊(duì)長度是在一個信號周期時長里，道路車輛的最大排隊(duì)距離。下圖為車輛到達(dá)離開示意圖。 圖中每個字母代表的含義： R代表信號周期內(nèi)的有效紅燈時間； V代表交叉口的實(shí)際交通量（vph）； S代表路口的飽和交通流量（vph）； Q為進(jìn)口道最大排隊(duì)長度（由于車輛經(jīng)過交叉口速度只有下降但沒有停車， 所以Synchro把延誤小于6s的車輛不不認(rèn)為是排隊(duì)）； Q2是紅燈時間進(jìn)入進(jìn)口道的車輛數(shù)。由圖可得到交叉口進(jìn)口道的車輛排隊(duì)長度： （3-1）式中： L車頭間距； n車道數(shù)； Fn車道利用系數(shù)。另外， Q、R、S、V的含義與上面相同。當(dāng)交叉口的道路實(shí)際交通量與道路的設(shè)計(jì)通行能力的比值：V/C1時， Synchro把完成了兩個信號周期時長后的進(jìn)口道車輛排隊(duì)長度定義為飽和流量下的排隊(duì)長度Q， 可按下式計(jì)算：Q=V（C-6）+（V-SG/C）/3600 （3-2）式中各參數(shù)的含義同上3.5.3 延誤計(jì)算模型Synchro信號配時系統(tǒng)運(yùn)用Webster延誤模型，而且還運(yùn)用了一種更加繁瑣的百分位進(jìn)口道停車延誤計(jì)算方法（Percentile Delay Method， PDM）。以PDM方法為例介紹，分兩個步驟進(jìn)行： 第一先計(jì)算某一百分位車流量下的周期時長的延誤和車道組中各個車輛的延誤， 第二計(jì)算百分位車流量和平均百分位的平均延誤。PDM方法更適用于的延誤計(jì)算：a） 信號配時的調(diào)整； b）自適應(yīng)和半適應(yīng)信號； c）交叉口道路交通飽和與不飽和信號計(jì)算。 每個周期時長內(nèi)的車輛延誤VD（vehs）由上圖中三角形的面積表示，PDM方法對延誤的計(jì)算可由下面公式求得；此外各個車輛的停車延誤Dp可由公式（4）求得， 分別如下： （3-3） （3-4） 式中， C代表周期長度（s）， 其他參數(shù)同上。 在現(xiàn)狀交叉口交通條件下，機(jī)動車流量是隨時隨地不斷變化的，不是一成不變的， 可以運(yùn)用泊松分布進(jìn)行運(yùn)算。Synchro對實(shí)際的現(xiàn)狀交叉口車輛流分為五類情況，為90%、70%、50%、30%、10%的交叉口車輛流。每種狀況下運(yùn)用的計(jì)算對應(yīng)于實(shí)際周期的五分之一。實(shí)際狀況P下的流量Vp可按公式（5）計(jì)算： （3-5）式中， Z為百分位車流量系數(shù)， 百分位車輛系數(shù)取值為1.28， 0.52， 0、-0.52、-1.28。百分位交叉口進(jìn)口道延誤可以運(yùn)用于計(jì)算交叉口進(jìn)口道不飽和車流量的基本停車延誤。 計(jì)算方法如公式（6）所示： (3-6) 式中， VDp為百分位小時進(jìn)口道車輛停車延誤，計(jì)算方法為（7）： (3-7)3.5.4 停車計(jì)算方法道路交叉口停車計(jì)算與交叉口延誤的計(jì)算方法相同。在交叉口進(jìn)口道產(chǎn)生停車延誤的車輛數(shù)與排隊(duì)車輛數(shù)相同，如上圖中的Q。同時Synchro系統(tǒng)認(rèn)為10s以內(nèi)延誤的車輛沒有完全停車，對這些車輛，Synchro通過計(jì)算每個車輛每次在進(jìn)口道延誤的時間，對延誤在10s以內(nèi)的車輛按照定好的相應(yīng)比例確定停車數(shù)。3.5.5 服務(wù)水平定義Synchro同步系統(tǒng)使用HCM2000級別定義的服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)，并充分考慮到道路通行能力的交叉口自行車和行人交通的影響。道路交叉口控制延誤評價交叉口服務(wù)，交叉口控制延誤和服務(wù)的對應(yīng)關(guān)系的水平級別：小于10秒，沒有擁擠，服務(wù)水平;10S-20S，輕微擁擠，服務(wù)水平之類的乙類20S-35S，不擁擠，只是擁擠，服務(wù)水平為E級C級的服務(wù)水平;35S-55S，正常情況下，沒有擁擠，服務(wù)水平為D級;55S-80， ;在80年代，超過負(fù)載能力，為F服務(wù)水平。表3.5.1 服務(wù)水平劃分表 應(yīng)用Synchro 系統(tǒng)對龍山路與天竺路交叉口的信號配時現(xiàn)狀進(jìn)行仿真分析。該交叉口的最大車流量/通行能力( V/ C) 為6.32, 最大控制延誤為2412 s,交叉口的整體服務(wù)水平為F。詳細(xì)數(shù)據(jù)見表3.5.2 所示。由表3.5.2可知, 各路口直行進(jìn)口的服務(wù)水平較低, 都達(dá)到最低水平F 級; 而且V/ C 比、控制延誤、95% 排隊(duì)長度遠(yuǎn)高于其他進(jìn)口, 大大影響了整個交叉口的通行效率。尤其是東、西直行進(jìn)口的延誤比較大。這說明信號分配給東進(jìn)口的有效綠燈時間不足以滿足通車需求, 因此需要通過Synchro 系統(tǒng)來優(yōu)化、均衡各相有效綠燈時間。表3.5.2 現(xiàn)狀仿真參數(shù)表車道組v/c ratiocontrol delaytotal delayapproach delaystops(vph)queue length 95th(m)LOSapproach LOS西進(jìn)口左轉(zhuǎn)1.88439.4439.4308242.4F直行 6.012270.82270.81702.31613825.5FF右轉(zhuǎn)0.749.349.312564D東進(jìn)口左轉(zhuǎn)2490.5490.5322259F直行 6.322412.62412.61801.31775868FF右轉(zhuǎn)0.78565614177.2E南進(jìn)口左轉(zhuǎn)0.6742.442.4278105.1D直行 2.26594.1594.1428.3749554.3FF右轉(zhuǎn)0.3420.420.47337.7C北進(jìn)口左轉(zhuǎn)0.5337.937.921082.3D直行 2.14542.1542.1386.4712522FF右轉(zhuǎn)0.4421.121.110048.8C3.6優(yōu)化結(jié)果及分析Synchr