基于VISSIM的城市道路交叉口信號(hào)控制

北京理工大學(xué)珠海學(xué)院2020屆本科生畢業(yè)論文基于VISSIM的城市道路交叉口信號(hào)控制研究基于VISSIM的城市道路交叉口信號(hào)控制研究摘要隨著全國(guó)機(jī)動(dòng)車保有量的上升，城市道路的擁堵問(wèn)題日益嚴(yán)重，優(yōu)化道路交叉口信號(hào)控制是解決擁堵問(wèn)題的關(guān)鍵。本文介紹了城市道路交叉口信號(hào)控制的研究現(xiàn)狀，交通信號(hào)控制的基本參數(shù)和評(píng)價(jià)指標(biāo)，詳細(xì)闡述并針對(duì)位于珠海市香洲區(qū)的梅華西路-敬業(yè)路交叉口，依據(jù)韋伯斯特算法設(shè)計(jì)了定時(shí)控制方案，通過(guò)VISSIM建立了定時(shí)控制的交通仿真模型；設(shè)計(jì)了感應(yīng)控制邏輯規(guī)則，通過(guò)COM接口建立了感應(yīng)控制仿真模型?；赩ISSIM的仿真結(jié)果對(duì)比了定時(shí)信號(hào)控制和感應(yīng)信號(hào)控制方法對(duì)該交叉口的信號(hào)控制效果，在高峰時(shí)間下的感應(yīng)控制比定時(shí)信號(hào)控制效果好。關(guān)鍵詞：城市道路交叉口；信號(hào)控制；定時(shí)控制；感應(yīng)控制ResearchonsignalcontrolofUrbanRoadintersectionbasedonVISSIMAbstractWiththeincreaseofthenumberofmotorvehiclesinChina,theproblemofurbanroadcongestionisbecomingmoreandmoreserious.OptimizingsignalcontrolofRoadintersectionisthekeytosolvetheproblemofcongestionThispaperintroducestheresearchstatusofsignalcontrol,basicparametersandevaluationindexesoftrafficsignalcontrolaturbanroadintersections,expoundsanddesignstimingcontrolschemebasedonWebsteralgorithmforMeihuaWestRoadJingyeRoadintersectionlocatedinXiangzhouDistrict,ZhuhaiCity,establishestimingcontroltrafficsimulationmodelthroughVISSIM,designsinductioncontrollogicrulesandbenefitsThesimulationmodelofinductioncontrolisestablishedwithCOMinterfacetechnology.BasedonthesimulationresultsofVISSIM,thesignalcontroleffectoftimingsignalcontrolandinductionsignalcontrolmethodontheintersectioniscompared,andtheeffectofinductioncontrolisbetterthanthatoftimingsignalcontrolinpeaktime.Keywords:UrbanRoadintersection;signalcontrol;timingcontrol;inductioncontrol目錄1緒論 緒論1.1研究背景城市道路交通是影響城市經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的因素之一。隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，機(jī)動(dòng)車的保有量在持續(xù)增加。日前,公安部交管局公布了上半年全國(guó)機(jī)動(dòng)車和駕駛?cè)俗钚聰?shù)據(jù)。截至2019年6月,全國(guó)機(jī)動(dòng)車保有量達(dá)3.4億輛,其中汽車2.5億輛;在汽車保有量中,私家車保有量為1.98億輛。[1]隨著社會(huì)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，人們的生活水平不斷地提高，汽車逐漸成為一些家庭的必需品，隨之帶來(lái)了日益嚴(yán)重的交通擁堵問(wèn)題和一系列附帶的交通事故問(wèn)題、燃油損耗增加以及環(huán)境污染問(wèn)題。1.2意義平面道路交叉口對(duì)城市路網(wǎng)的通行效率有著巨大的影響力，相關(guān)調(diào)查表明：道路交叉口往往是城市路網(wǎng)中出現(xiàn)擁堵最頻繁的地方，同時(shí)也是交通事故發(fā)生最頻繁的地方。由此可見(jiàn)，緩解城市交通擁堵問(wèn)題，減少事故發(fā)生的關(guān)鍵在于提高交叉口的通行效率。城市道路交叉口的管理由信號(hào)控制實(shí)現(xiàn)，因此研究交叉口的信號(hào)控制技術(shù)是改善城市交通的重要手段。信號(hào)控制方法主要有定時(shí)控制和感應(yīng)控制，其中定時(shí)控制通過(guò)分析交叉口的歷史交通數(shù)據(jù)制定一套或多套固定配時(shí)方案對(duì)交叉口進(jìn)行控制；感應(yīng)控制通過(guò)鋪設(shè)在停車線前一定區(qū)域內(nèi)的車輛檢測(cè)器來(lái)檢測(cè)車輛的到達(dá)情況，再將信息傳輸給信號(hào)控制機(jī)用于分析并實(shí)時(shí)分配各入口的通行權(quán)。定時(shí)控制相比感應(yīng)控制因?yàn)椴恍枰囕v檢測(cè)器所以更加經(jīng)濟(jì)，而感應(yīng)控制相比定時(shí)控制能更靈活地應(yīng)對(duì)交通流。兩者在城市道路交叉口中都有廣泛的應(yīng)用，因此研究它們對(duì)改善道路交叉口乃至城市路網(wǎng)具有重要意義。2交通控制的基本理論2.1單交叉口信號(hào)控制中常用概念2.1.1單點(diǎn)信號(hào)控制單點(diǎn)信號(hào)控制是指對(duì)交叉口單獨(dú)進(jìn)行信號(hào)控制的控制方式，特點(diǎn)是一條干線或一個(gè)區(qū)域內(nèi)的每個(gè)交叉口都獨(dú)立運(yùn)行。單點(diǎn)控制的主要目的是提供通行能力的同時(shí)減少車輛通過(guò)交叉口時(shí)產(chǎn)生的延誤，主要參數(shù)是信號(hào)周期長(zhǎng)度和綠信比。[2]2.1.2固定信號(hào)配時(shí)控制固定信號(hào)配時(shí)控制通過(guò)分析交叉口的歷史交通數(shù)據(jù)，依據(jù)一定的算法制定一套或多套固定配時(shí)方案，信號(hào)燈按照這些方案運(yùn)行，對(duì)交叉口進(jìn)行控制。其中單時(shí)段定時(shí)控制一天只使用一套配時(shí)方案，多時(shí)段定時(shí)控制在一天的多個(gè)時(shí)段中使用不同的配時(shí)方案。[3]2.1.3感應(yīng)控制感應(yīng)控制是一種在某個(gè)相位顯示綠燈時(shí)，配時(shí)方案根據(jù)交通流的變化而變化的控制方式。感應(yīng)控制通過(guò)鋪設(shè)在停車線前一定區(qū)域內(nèi)的車輛檢測(cè)器來(lái)檢測(cè)車輛的到達(dá)情況，再將信息傳輸給信號(hào)控制機(jī)用于分析并實(shí)時(shí)分配各入口的通行權(quán)。[4]2.2交通控制參數(shù)與評(píng)價(jià)指標(biāo)交通信號(hào)控制遵循交通流的客觀規(guī)律，通過(guò)設(shè)計(jì)合理的信號(hào)配時(shí)方案來(lái)引導(dǎo)車流的運(yùn)行和停止，幫助來(lái)自不同方向的車流高效地通過(guò)交叉口，由此來(lái)改善城市交通的擁堵。交通信號(hào)控制的基本參數(shù)主要有：周期時(shí)長(zhǎng)、相位、有效綠燈時(shí)間和綠信比等。2.2.1交通信號(hào)控制的基本參數(shù)（1）周期時(shí)長(zhǎng)是指信號(hào)燈亮起紅燈、綠燈、黃燈一次循環(huán)所需的時(shí)間。通常用字母C來(lái)表示，單位是秒。周期時(shí)長(zhǎng)是固定配時(shí)方案設(shè)計(jì)的主要對(duì)象，也是交通信號(hào)控制的關(guān)鍵參數(shù)。合理的周期時(shí)長(zhǎng)有利于提高交叉口的通行效率，讓車流高效地通過(guò)交叉口。[5]一般情況下，周期時(shí)長(zhǎng)和交叉口的飽和度有關(guān)：在飽和度高的交叉口中，周期時(shí)長(zhǎng)長(zhǎng)；在飽和度低的交叉口中，周期時(shí)長(zhǎng)短。（2）相位是指在一個(gè)信號(hào)周期內(nèi)同時(shí)在一個(gè)方向或多個(gè)互不沖突方向的交通流組合獲得通行權(quán)的時(shí)間帶。[6](3)有效綠燈時(shí)間是指實(shí)際被車輛用于通行的時(shí)間。它等于信號(hào)燈的綠燈顯示時(shí)間加上黃燈顯示時(shí)間再減去汽車啟動(dòng)損失時(shí)間。[7](4)綠信比是指對(duì)一指定相位的有效綠燈時(shí)間與信號(hào)周期長(zhǎng)度之比。2.3交通信號(hào)控制的評(píng)價(jià)指標(biāo)學(xué)者們?cè)O(shè)置了信號(hào)控制的評(píng)價(jià)指標(biāo)用于描述信號(hào)控制的控制效果，常用的評(píng)價(jià)指標(biāo)有通行能力、延誤時(shí)間、停車次數(shù)和排隊(duì)長(zhǎng)度。[8]根據(jù)交叉口的實(shí)際情況，設(shè)計(jì)者可以選擇不同的評(píng)價(jià)參數(shù)來(lái)設(shè)計(jì)配時(shí)方案或策略。（1）通行能力是指在實(shí)際的道路條件下，單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)每條車道的最大流量。[9]這項(xiàng)參數(shù)并不是越大越好，當(dāng)交叉口的交通量較小時(shí)，為提高通行能力而增加信號(hào)周期時(shí)長(zhǎng)不僅不會(huì)提高交叉口的通行效率，反而會(huì)增加車輛的延誤，停車時(shí)間和油耗。這樣不僅污染環(huán)境還可能影響駕駛員的駕駛體驗(yàn)，產(chǎn)生煩躁情緒進(jìn)而引起交通事故。（2）延誤時(shí)間是指交通控制信號(hào)和交通管理對(duì)交叉口中機(jī)動(dòng)車的影響所造成的額外總行車時(shí)間。[10]它能很大程度上反應(yīng)車輛在交叉口的受阻程度因此通常采用延誤時(shí)間來(lái)評(píng)價(jià)信號(hào)控制交叉口的通行效率并通過(guò)計(jì)算公式來(lái)優(yōu)化信號(hào)配時(shí)，找到適當(dāng)?shù)膬?yōu)化策略來(lái)完成最佳的信號(hào)定時(shí)方案。（3）停車次數(shù)是指在一個(gè)信號(hào)周期內(nèi)，當(dāng)車輛行駛到交叉口后受交通信號(hào)燈限制時(shí)，所有進(jìn)口道車輛停車次數(shù)之和。停車次數(shù)不僅反映交叉口的通行能力，還反映了車輛在該交叉口產(chǎn)生的尾氣排放對(duì)環(huán)境的影響。停車次數(shù)多會(huì)導(dǎo)致車輛在交叉口排放較多尾氣，對(duì)城市的環(huán)境造成污染。因此，減少停車數(shù)量不僅可以提高道路通行能力，還可以減少汽車尾氣排放對(duì)環(huán)境的污染。（4）飽和度在道路交叉口中，通常用車流量與車道通行能力之比來(lái)表示飽和度。交叉口的飽和度有三種情況：飽和狀態(tài)表示來(lái)自各個(gè)方向的車流量小于交叉口各車道通行能力的總和；臨界飽和狀態(tài)表示車流量等于交叉口各車道通行能力的總和；過(guò)飽和狀態(tài)表示來(lái)自各個(gè)方向的車流量大于交叉口各車道通行能力的總和，這種狀態(tài)下會(huì)導(dǎo)致車輛排隊(duì)，在高峰期當(dāng)交通量遠(yuǎn)大于交叉口通行能力時(shí)甚至?xí)绊懙缴弦粋€(gè)交叉口的車輛通行，進(jìn)而影響整條干線甚至區(qū)域路網(wǎng)的交通情況。[11]（5）平均排隊(duì)長(zhǎng)度是指以一個(gè)信號(hào)周期為單位計(jì)算的各個(gè)入口車道上車輛排隊(duì)長(zhǎng)度的平均值。3定時(shí)控制方案分析3.1定時(shí)控制基本理論定時(shí)信號(hào)控制是最簡(jiǎn)單，也是經(jīng)濟(jì)成本最低的一種信號(hào)控制方式，因此在信號(hào)控制的交叉口中應(yīng)用最廣泛。固定信號(hào)配時(shí)控制通過(guò)分析交叉口的歷史交通數(shù)據(jù)，依據(jù)一定的算法預(yù)設(shè)相位、周期時(shí)長(zhǎng)、相位轉(zhuǎn)換時(shí)間和綠信比等參數(shù)制定一套或多套固定配時(shí)方案，信號(hào)燈按照這些方案運(yùn)行，對(duì)交叉口進(jìn)行控制。單點(diǎn)定時(shí)控制根據(jù)單獨(dú)交叉口的路況和各個(gè)入口駛?cè)氲能嚵髁亢蛙嚵鞣较?、車速等交通流信息制定合理的定時(shí)信號(hào)配時(shí)方案來(lái)控制交叉口。我國(guó)主要使用停止線法和沖突點(diǎn)法確定固定配時(shí)方案。[12]3.2定時(shí)控制方案分析本章中對(duì)位于珠海市一實(shí)例交叉口進(jìn)行了詳細(xì)的實(shí)地調(diào)查，采集了該交叉口在高峰期各個(gè)方向入口的車流量、飽和車頭時(shí)距、車速、損失時(shí)間等交通流信息并做出了定時(shí)控制方案。梅華西路-敬業(yè)路交叉口位于珠海市中心繁華地段，車流量非常之大。本方案分析目的在于的改善交叉口的信號(hào)控制，減少延誤和停車次數(shù)，使車流安全順暢地通行，對(duì)改善敬業(yè)路甚至整個(gè)城市的交通狀況具有重要意義。敬業(yè)路是該交叉口的南北方向，雙向3車道包括了1條直行左轉(zhuǎn)車道、1條直行車道和1條右轉(zhuǎn)專用車道。梅華西路是該交叉口的東西方向，雙向5車道包括了左轉(zhuǎn)專用車道、右轉(zhuǎn)專用車道各1條和直行車道3條。實(shí)地調(diào)查的主要內(nèi)容：1.車頭時(shí)距：測(cè)量每個(gè)進(jìn)口車道中通行的機(jī)動(dòng)車車頭時(shí)距，用于確定車輛起步損失時(shí)間。2.交通量調(diào)查：觀測(cè)并記錄交叉口每個(gè)進(jìn)口車道在15:00-16:00這一個(gè)小時(shí)內(nèi)的交通量，用3600除以車頭時(shí)距得到每個(gè)進(jìn)口車道的飽和流量，再用這一個(gè)小時(shí)內(nèi)調(diào)查所得的交通量數(shù)據(jù)除以飽和流量，結(jié)果即為每個(gè)進(jìn)口車道的流量比。每個(gè)相位內(nèi)的最大流量比相加所得即為流量比總和Y。3.地點(diǎn)車速：測(cè)量進(jìn)口車道的車輛通過(guò)一定路段花費(fèi)的時(shí)間，路段長(zhǎng)度與這些時(shí)間數(shù)據(jù)的比值即為車速，統(tǒng)計(jì)分析得到每個(gè)進(jìn)口車道的15%位車速和85%位車速。

圖3.1梅華西路與敬業(yè)路交叉口衛(wèi)星圖圖3.2梅華西路與敬業(yè)路車道功能圖

梅華西路-敬業(yè)路現(xiàn)狀高峰交通量數(shù)據(jù)及相位數(shù)據(jù)見(jiàn)表3-1、表3-2所示：表3.1梅華西路交通量數(shù)據(jù)敬業(yè)路-梅華西路交通量數(shù)據(jù)進(jìn)口道轉(zhuǎn)向車道一小時(shí)交通量(折算后)小計(jì)飽和車頭時(shí)距飽和流量y東進(jìn)口直行148213272.3s15650.3直行24450.28直行34000.25左轉(zhuǎn)42692690.17小計(jì)1596西進(jìn)口直行140213342.3s15650.28直行24570.32直行34750.33左轉(zhuǎn)42382380.17小計(jì)1572北進(jìn)口直行12152152.3s15650.13左轉(zhuǎn)22102100.13小計(jì)425南進(jìn)口直行12822822.0s18000.15左轉(zhuǎn)22452450.13小計(jì)527表3.2各相位數(shù)據(jù)梅華西路各相位數(shù)據(jù)進(jìn)口道轉(zhuǎn)向V15(m/s)V85(m/s)相位全紅時(shí)間(取整后)前損失時(shí)間總損失時(shí)間南進(jìn)口直行6.67m/s11.71m/s第一相位2s2.1s17.6s北進(jìn)口直行5.01m/s7.91m/s南進(jìn)口左轉(zhuǎn)6.67m/s11.71m/s第二相位2s2.7s北進(jìn)口左轉(zhuǎn)5.01m/s7.91m/s東進(jìn)口直行6m/s8.58m/s第三相位2s2s西進(jìn)口直行7.81m/s10.95m/s東進(jìn)口左轉(zhuǎn)6m/s8.58m/s第四相位2s2.8s西進(jìn)口左轉(zhuǎn)7.81m/s10.95m/s圖3.3設(shè)計(jì)相位圖3.2.1配時(shí)計(jì)算方法1.最佳周期c=1.5L+51?Y（3-1C——最佳周期時(shí)長(zhǎng)，s;L——周期總損失時(shí)間，s;Y——組成周期的全部信號(hào)相位的最大流量比。2.總損失時(shí)間L=i=1nlsilsi——車輛損失時(shí)間，s;ri3.最大流量比Y=i=1nyiyi——qj——第j條車道實(shí)際交通量，pcusj——設(shè)計(jì)飽和交通量，pcu4.有效綠燈時(shí)間Ge=C?Lyi5.綠燈顯示時(shí)間g=Ge+l?AA——黃燈時(shí)間，s.6.綠信比λ=GeC7.全紅時(shí)間r=w+LV15（r——全紅時(shí)間,s;w——停車線和對(duì)向沖突車道之間的距離，m;L——機(jī)動(dòng)車標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度，通常取5~6m;V158.黃燈時(shí)間A=t+v852a+19.6g（A——黃燈信號(hào)時(shí)長(zhǎng)，s;t——駕駛員反應(yīng)時(shí)間，s一般取值1s;v85——85%車速，或合理的速度限制值。ma——汽車減速度，m/s2,一般取值g——進(jìn)口道坡度，用小數(shù)表示。最佳周期：C=各相位有效綠燈時(shí)間：第一相位：G第二相位：G第三相位：G第四相位：G各相位綠燈顯示時(shí)間：第一相位：g第二相位：g第三相位：g第四相位：g黃燈時(shí)間和全紅時(shí)間取2秒圖3.4梅華路與敬業(yè)路交叉口配時(shí)圖

圖3.5梅華路與敬業(yè)路交叉口優(yōu)化配時(shí)圖3.2.2定時(shí)控制VISSIM仿真分析（1）為仿真繪制道路交叉口仿真背景圖。（2）將背景圖導(dǎo)入VISSIM，設(shè)置正確的比例尺后精確描繪組成交叉口的路段、車道數(shù)和車道寬度等幾何要素（3）將交通調(diào)查收集到的交通量、車輛組成、車速和分析設(shè)計(jì)出的信號(hào)相位，固定配時(shí)方案等數(shù)據(jù)輸入VISSIM仿真軟件。（4）定義靜態(tài)路徑?jīng)Q策，按交通調(diào)查所得的交通流轉(zhuǎn)向分配各路徑交通量。（5）設(shè)置交通沖突點(diǎn)處的讓路規(guī)則。（6）選擇VISSIM的交通仿真結(jié)果輸出項(xiàng)目，如：交通流量、平均延誤、停車次數(shù)、排隊(duì)長(zhǎng)度等。（7）分別對(duì)各指標(biāo)進(jìn)行VISSIM系統(tǒng)交通仿真評(píng)價(jià)。圖3.6定時(shí)控制仿真界面

圖3.7原方案定時(shí)控制評(píng)價(jià)文件圖3.8優(yōu)化方案定時(shí)控制評(píng)價(jià)文件繪制折線圖能單獨(dú)對(duì)比仿真結(jié)果中的延誤、停車時(shí)間和平均排隊(duì)長(zhǎng)度并更好地體現(xiàn)兩種方案的控制效果，由于信號(hào)燈沒(méi)有對(duì)四個(gè)入口方向的右轉(zhuǎn)做出通行限制，這四個(gè)右轉(zhuǎn)車流均可流暢通行，對(duì)結(jié)果分析的參考意義不大，故不參與對(duì)比。圖3.9仿真結(jié)果延誤折線圖圖3.10仿真結(jié)果停車時(shí)間折線圖

圖3.11仿真結(jié)果平均排隊(duì)長(zhǎng)度折線圖在三張折線圖中優(yōu)化方案的延誤折線、停車時(shí)間折線和平均排隊(duì)長(zhǎng)度折線大體上均處于原方案折線的下方，直觀地體現(xiàn)了優(yōu)化方案在控制效果上的優(yōu)勢(shì)。詳細(xì)對(duì)比原配時(shí)方案和優(yōu)化方案的評(píng)價(jià)文件，優(yōu)化方案在絕大多數(shù)方向上的車流的停車次數(shù)，延誤，停車時(shí)間和排隊(duì)長(zhǎng)度均小于原配時(shí)方案，可以認(rèn)為優(yōu)化方案的控制效果比原方案的控制效果好。4感應(yīng)控制方案分析感應(yīng)控制是通過(guò)鋪設(shè)在停車線前一定區(qū)域內(nèi)的車輛檢測(cè)器來(lái)檢測(cè)車輛的到達(dá)情況，再將信息傳輸給信號(hào)控制機(jī)用于分析并實(shí)時(shí)分配各入口的通行權(quán)的信號(hào)控制方式。[16]這種控制方式不存在固定的配時(shí)方案，優(yōu)點(diǎn)是可以靈活應(yīng)對(duì)交叉口的交通量變化，提高交叉口的通行效率。本章以實(shí)例分析了感應(yīng)信號(hào)控制。4.1感應(yīng)控制基本理論信號(hào)控制機(jī)中，預(yù)設(shè)了初始綠燈時(shí)間（gi），當(dāng)某個(gè)相位的綠燈亮起時(shí)，信號(hào)控制器判斷該相位的綠燈時(shí)長(zhǎng)是否達(dá)到gi，如果達(dá)到且在一定的時(shí)間（單位綠燈延長(zhǎng)時(shí)間g0）內(nèi)沒(méi)有后續(xù)車輛到達(dá)，就切換到下一個(gè)相位。最短綠燈時(shí)間（gmin）就是初期綠燈時(shí)間（gi）與單位綠燈延長(zhǎng)時(shí)間（g0圖4.1感應(yīng)信號(hào)控制原理感應(yīng)控制的參數(shù)主要有：初期綠燈時(shí)間、單位綠燈延長(zhǎng)時(shí)間、最短綠燈時(shí)間以及綠燈極限延長(zhǎng)時(shí)間。[18]（1）初始綠燈時(shí)間（gi初始綠燈時(shí)間是指當(dāng)某一相位綠燈啟亮后，無(wú)論該相位對(duì)應(yīng)的入口車道內(nèi)是否有車輛駛?cè)攵急仨氉屝盘?hào)燈保持的綠燈時(shí)間長(zhǎng)度。初始綠燈時(shí)間的長(zhǎng)度在確保停車線-檢測(cè)器這段區(qū)間內(nèi)的所有車輛安全駛出停車線同時(shí)也要讓交叉口中的行人和非機(jī)動(dòng)車安全過(guò)街。因?yàn)闄z測(cè)器只能檢測(cè)到達(dá)斷面上一點(diǎn)的車輛，不能追蹤車輛在通過(guò)這一點(diǎn)后在進(jìn)口車道的后續(xù)行駛情況，所以檢測(cè)器的設(shè)定位置對(duì)初始綠燈時(shí)間的長(zhǎng)度取值影響很大。；當(dāng)進(jìn)口車道停止的車輛之間的平均車頭距離為6米時(shí)，初始綠燈時(shí)間的設(shè)置可以參考表4.1。[19]表4.1初始綠燈時(shí)間參考檢測(cè)器位置（m）初期綠燈時(shí)間（s）0~12813~181019~241225~301431~3616（2）單位綠燈延長(zhǎng)時(shí)間（g0是判斷是否中斷相位中綠燈的一個(gè)參數(shù)，也是對(duì)感應(yīng)控制的控制效果影響最大的一個(gè)參數(shù)。檢測(cè)器在某個(gè)相位的綠燈延長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)檢測(cè)到車輛到達(dá)時(shí)，信號(hào)控制機(jī)將即時(shí)為當(dāng)前相位增加一個(gè)單位綠燈延長(zhǎng)時(shí)間，否則將切換至下一相位。（3）最短綠燈時(shí)間（gmin設(shè)置最短綠燈時(shí)間的目的是讓后續(xù)到達(dá)的車輛在初始綠燈時(shí)間結(jié)束時(shí)安全通過(guò)停車線，它的長(zhǎng)度等于初始綠燈時(shí)間加一個(gè)單位綠燈延長(zhǎng)時(shí)間。（4）綠燈極限延長(zhǎng)時(shí)間（gmax設(shè)置綠燈極限延長(zhǎng)時(shí)間的目的是保持交叉口的最佳綠信比，當(dāng)某個(gè)相位綠燈時(shí)間達(dá)到這個(gè)長(zhǎng)度時(shí)信號(hào)控制機(jī)將通行權(quán)交給下一個(gè)相位。[20]4.2感應(yīng)控制方案全感應(yīng)控制是一種在交叉路口的每個(gè)進(jìn)口道上都安裝檢測(cè)器的感應(yīng)控制方式。它的控制機(jī)理是：當(dāng)交叉路口沒(méi)有來(lái)車時(shí)，信號(hào)控制機(jī)按最小周期運(yùn)行定時(shí)控制。當(dāng)某一方向有來(lái)車時(shí)，信號(hào)控制機(jī)對(duì)該方向亮起綠燈，開(kāi)始運(yùn)行感應(yīng)信號(hào)控制。其運(yùn)行流程圖如圖4.2所示。[21]圖4.2全感應(yīng)信號(hào)控制原理本節(jié)對(duì)基于全感應(yīng)控制原理對(duì)梅華西路-敬業(yè)路交叉口設(shè)計(jì)了一套全感應(yīng)控制方案，并做出以下創(chuàng)新：優(yōu)先給飽和度大進(jìn)口車道（同時(shí)匹配與該方向不產(chǎn)生沖突的進(jìn)口車道并組成一個(gè)相位）通行權(quán)；引入最大紅燈時(shí)間作為相位切換的約束條件，防止飽和度不夠大的車道長(zhǎng)時(shí)間得不到通行權(quán)。信號(hào)控制算法步驟及流程如圖4-3所示。圖4.3感應(yīng)方案設(shè)計(jì)

主要步驟為：1）初始化控制時(shí)間T=0和綠燈時(shí)間g=0，隨機(jī)選擇某一相位Sa,b2）控制時(shí)間和綠燈時(shí)間過(guò)1秒加1：T=T+1，g=g+1；3）判斷T＞T′？，是則轉(zhuǎn)31)，否則轉(zhuǎn)4)；4）檢測(cè)交叉口各個(gè)方向車流qi5）判斷是否g＞gmin？，是則轉(zhuǎn)6）判斷是否存在Ri≥1？，是則轉(zhuǎn)7)7）令a=match(max(Ri))，b=match(max(qj))，Sa,b8）控制時(shí)間和綠燈時(shí)間過(guò)1秒加1：T=T+1，g=g+19）判斷T＞T′？，是則轉(zhuǎn)31)，否則轉(zhuǎn)10)；10）檢測(cè)交叉口各個(gè)方向車流qi11）判斷是否g＞gmin？，是則轉(zhuǎn)12)，否則轉(zhuǎn)812）判斷是否g＞gmax？，是則轉(zhuǎn)17)，否則轉(zhuǎn)1313）判斷是否la=0？，是則轉(zhuǎn)17)，14）判斷是否lb=0？，是則轉(zhuǎn)15)，15）判斷是否la＞3？，是則轉(zhuǎn)16)，16）令b=match(max(qj))，Sa,b=1，更新17）判斷是否存在Ri≥1？，是則轉(zhuǎn)7)18）判斷是否存在ti≥tmax？，是則轉(zhuǎn)20)，否則轉(zhuǎn)19）令a=match(max(qi))，b=match(max(qj))，Sa,b=1，20）令a=match(max(ti))，b=match(max(qj))，Sa,b=1，21）判斷是否存在ti≥tmax？，是則轉(zhuǎn)22)，否則轉(zhuǎn)22）令a=match(max(ti))，b=match(max(qj))，Sa,b=1，23）判斷是否la=0？，是則轉(zhuǎn)27)，24）判斷是否lb=0？，是則轉(zhuǎn)25)，25）判斷是否la＞3？，是則轉(zhuǎn)26)，26）令b=match(max(qj))，Sa,b=1，更新27）判斷是否lb=0？，是則轉(zhuǎn)30)，28）判斷是否lb＞3？，是則轉(zhuǎn)29)，29）令a=b，b=match(max(qj))，Sa,b=1，更新30）令a=match(max(qi))，b=match(max(qj))，Sa,b=1，31）結(jié)束控制。交叉口信號(hào)控制算法符號(hào)說(shuō)明及參數(shù)設(shè)置表4.2符號(hào)說(shuō)明表控制的初始時(shí)間綠燈時(shí)長(zhǎng)相位選擇狀態(tài)，，共有8種，相位選擇狀態(tài)包含如圖所示的8種情況，按（南直，北直，東直，西直，南左，北左，東左，西左）順序，0為紅燈，1為綠燈，即，Sa,b=1則表示信號(hào)燈切換為和方向亮綠燈的相位相位的其中一個(gè)綠燈方向相位除外的另一綠燈方向控制結(jié)束時(shí)間為交叉口某一車流方向車流量，一個(gè)方向的qi為車道上兩檢測(cè)器之間交叉口某一車流方向，i=｛南直，北直，東直，西直，南左，北左，東左，西左｝為能夠與組成相位的車流方向最小綠燈時(shí)長(zhǎng)路段飽和度，Ri=qiri紅燈時(shí)長(zhǎng)最大紅燈時(shí)長(zhǎng)獲取括號(hào)內(nèi)最大值的序號(hào)或車道車流排隊(duì)數(shù)量：紅燈等待時(shí)速度為0的車輛數(shù)最大綠燈時(shí)長(zhǎng)實(shí)驗(yàn)參數(shù)設(shè)置：最小綠燈時(shí)長(zhǎng)gmin最大綠燈時(shí)長(zhǎng)gmax=60最大紅燈時(shí)長(zhǎng)tmax4.3感應(yīng)控制VISSIM仿真分析圖4.4感應(yīng)控制仿真界面

圖4.5感應(yīng)控制仿真評(píng)價(jià)文件本節(jié)將對(duì)控制感應(yīng)效果與定時(shí)控制的效果進(jìn)行對(duì)比分析，沿用第三章的方法，繪制折線圖可以直觀的看到兩種控制方法下交叉口在停車時(shí)間、延誤時(shí)間和平均排隊(duì)長(zhǎng)度上的差異。圖4.6停車時(shí)間折線圖

圖4.7延誤時(shí)間折線圖圖4.8平均排隊(duì)長(zhǎng)度折線圖

在三張折線圖中感應(yīng)控制仿真結(jié)果的延誤折線、停車時(shí)間折線和平均排隊(duì)長(zhǎng)度折線均處于定時(shí)控制仿真折線的下方，在北往南方向中兩種控制方法的控制效果差距尤為明顯，直觀地體現(xiàn)了感應(yīng)控制在控制效果上的優(yōu)勢(shì)。詳細(xì)對(duì)比感應(yīng)控制和定時(shí)控制的評(píng)價(jià)文件，感應(yīng)控制在絕大多數(shù)方向上的車流的停車次數(shù)，延誤，停車時(shí)間和排隊(duì)長(zhǎng)度均小于定時(shí)控制，可以認(rèn)為在敬業(yè)路-梅華西路交叉口中，感應(yīng)控制的控制效果比定時(shí)控制的控制效果好。5結(jié)論單點(diǎn)信號(hào)控制是城市交通中最基本的信號(hào)控制形式，本文通過(guò)以位于珠海市香洲區(qū)的梅華西路-敬業(yè)路交叉口作為實(shí)例，分別設(shè)計(jì)了以韋伯斯特算法為基礎(chǔ)的固定配時(shí)方案和以最小綠燈時(shí)間、最大綠燈時(shí)間、最大紅燈時(shí)間為相位切換的約束條件的感應(yīng)控制方案。通過(guò)VISSIM仿真運(yùn)行的結(jié)果對(duì)比了其控制效果，發(fā)現(xiàn)在高峰時(shí)段內(nèi)感應(yīng)控制的控制效果比定時(shí)控制的控制效果更優(yōu)。由于感應(yīng)控制能更靈活地應(yīng)對(duì)交通量變化而給出合理的控制策略，在未來(lái)使用感應(yīng)控制將成為城市道路交叉口單點(diǎn)信號(hào)控制的趨勢(shì)。是感應(yīng)控制相較于定時(shí)控制需要更高的運(yùn)行維護(hù)成本，因此如何平衡經(jīng)濟(jì)成本和控制效果是城市交通管理者需要思考的一個(gè)問(wèn)題。

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附錄附錄1感應(yīng)控制二次開(kāi)發(fā)源代碼DimvisAsvissimDimnetAsnetDimsimstopAsBooleanDimsimtimeAsIntegerDimvehs(1To14)AsVehiclesDimsGroups(1To8)AsSignalGroupDimcols(1To8,1To4)Dimti(1To8)AsIntegerDimRMAXDimVmaxDimdelDimmAsIntegerDimnAsIntegerDimRRAsIntegerDimrAsIntegerDimde(1To5)AsIntegerDimz1()Dimz2()DimgMinAsIntegerDimgMaxAsIntegerDimtMaxAsIntegerDimtiMaxAsIntegerDimp1AsIntegerDimreSubcom1_click()DimpathAsStringpath=Application.ThisWorkbook.pathSetvis=NewvissimCallvis.LoadNet(path+"\vissim.inp")'加載路網(wǎng)Callvis.LoadLayout(path+"\vissim.ini")'加載配置文件Fori=1To12Setvehs(i)=.Links.GetLinkByNumber(i).GetVehiclesNextiFori=1To8SetsGroups(i)=.SignalControllers(1).SignalGroups(9-i)Ifi=1Ori=2ThensGroups(i).AttValue("TYPE")=2ElsesGroups(i).AttValue("TYPE")=3EndIfNextiEndSubSubcom2_click()gMax=60tMax=90gMin=15tiMax=0re=vis.Simulation.Resolutionz1=Array(3,4,1,2,6,5,8,7)z2=Array(2,1,4,3,7,8,5,6)m1=1:n1=2:b1=1:c1=1simstop=FalseFori=1To8'配置關(guān)聯(lián)相位cols(i,3)=z1(i-1)cols(i,4)=z2(i-1)NextiWhilesimtime<vis.Simulation.Period*vis.Simulation.ResolutionAndNotsimstop'循環(huán)語(yǔ)句，vissim以單步運(yùn)vis.Simulation.RunSingleStep'單步運(yùn)行simtime=simtime+1IfsimtimeModre=0Then'仿真秒換算成秒g=g+1tiMax=0Fori=1To8'記錄紅燈時(shí)間ti(i)=ti(i)+1Ifti(i)>tiMaxThentiMax=ti(i)p1=iEndIfNextiti(m1)=0ti(n1)=0EndIfIfg>gMinThen'步驟5CallA1bbb:IfRMAX>1Andb1<>0Then'6-7sGroups(m1).AttValue("TYPE")=3sGroups(n1).AttValue("TYPE")=3sGroups(m).AttValue("TYPE")=2sGroups(n).AttValue("TYPE")=2m1=mn1=ng=0b1=0ElseIftiMax>tMaxAndb1<>0Then'21sGroups(m1).AttValue("TYPE")=3sGroups(n1).AttValue("TYPE")=3sGroups(p1).AttValue("TYPE")=2Ifcols(cols(p1,3),1)>cols(cols(p1,4),1)ThensGroups(cols(p1,3)).AttValue("TYPE")=2sGroups(cols(p1,4)).AttValue("TYPE")=3n1=cols(p1,3)ElsesGroups(cols(p1,4)).AttValue("TYPE")=2sGroups(cols(p1,3)).AttValue("TYPE")=3n1=cols(p1,4)EndIfm1=p1b1=1g=0ElseIfcols(m1,1)=0Then'23Ifcols(n1,1)=0Then'27sGroups(m1).AttValue("TYPE")=3'30sGroups(n1).AttValue("TYPE")=3sGroups(m).AttValue("TYPE")=2sGroups(n).AttValue("TYPE")=2m1=mn1=nb1=1g=0ElseIfcols(n1,1)>3Then'28-29sGroups(m1).AttValue("TYPE")=3sGroups(n1).AttValue("TYPE")=3m1=n1sGroups(m1).AttValue("TYPE")=2Ifcols(cols(m1,3),1)>cols(cols(m1,4),1)ThensGroups(cols(m1,3)).AttValue("TYPE")=2sGroups(cols(m1,4)).AttValue("TYPE")=3n1=cols(m1,3)ElsesGroups(cols(m1,4)).AttValue("TYPE")=2sGroups(cols(m1,3)).AttValue("TYPE")=3n1=cols(m1,4)EndIfb1=1g=0EndIfEndIfElseIfcols(n1,1)=0Andcols(m1,1)>3Then'24-26Ifcols(cols(m1,3),1)>cols(cols(m1,4),1)ThensGroups(cols(m1,3)).AttValue("TYPE")=2sGroups(cols(m1,4)).AttValue("TYPE")=3n1=cols(m1,3)ElsesGroups(cols(m1,4)).AttValue("TYPE")=2sGroups(cols(m1,3)).AttValue("TYPE")=3n1=cols(m1,4)EndIfg=0b=1EndIfEndIfEndIfEndIfIfb1=0Andg>gMinThen'11Ifg>gMaxThen'12ccc:IfRMAX>1Then'17b1=1GoTobbbElseIftiMax>tMaxThen'18sGroups(m1).AttValue("TYPE")=3sGroups(n1).AttValue("TYPE")=3sGroups(p1).AttValue("TYPE")=2Ifcols(cols(p1,3),1)>cols(cols(p1,4),1)ThensGroups(cols(p1,3)).AttValue("TYPE")=2sGroups(cols(p1,4)).AttValue("TYPE")=3n1=cols(p1,3)ElsesGroups(cols(p1,4)).AttValue("TYPE")=2sGroups(cols(p1,3)).AttValue("TYPE")=3n1=cols(p1,4)EndIfm1=p1b1=1g=0ElsesGroups(m1).AttValue("TYPE")=3sGroups(n1).AttValue("TYPE")=3sGroups(m).AttValue("TYPE")=2sGroups(n).AttValue("TYPE")=2m1=mn1=nb1=1g=0EndIfEndIfElseIfcols(m1,1)=0Then'13