短连线交叉口信号配时优化

发布时间：2019-07-26 11:18

【摘要】：针对短连线交叉口传统信号配时方案造成的车队排队超过路段距离,车流上溯诱发上游交叉口拥堵的难题,建立信号周期模型。以通行能力与车均延误时间之比最小为目标函数,以进口道车辆最大排队长度为约束条件,利用线性规划理论求解,同时探讨模型成立条件。最后选取实例,进行验证,仿真后提出相应评价参数与传统信号配时方案进行对比。
【图文】：

短连线交叉口信号配时优化

探讨，得到只有交通流达到一定条件时（ｋｉｊ、ｋ′ｉｊ、Ｌ、ｙｉ、ｖｉｊ、Ｙ均与交通流状态相关），本文所建模型成立，短连线交叉口配时方案才有存在意义。２算例分析选取某一个实际的单点交叉口作为算例，对本文方法进行验证。此信号交叉口是典型的短连线交叉口，通过实地考察其各进口道的排队情况，发现短连线进口道因排队长度过大，出现上溢引发上游交叉口拥堵现象。本交叉口各进口道均为１个混行车道：１个直左右混行车道。采用两相位控制，与邻近交叉口的连线距离如图１，其各相位车流到达率的具体情况如表１。图１交叉口与邻近交叉口的连线距离表１交叉口各相位车流到达率情况进口道东西南北到达率５４０５４０５４０５４０饱和流率１８００１８００１８００１８００流量比０．３０．３０．３０．３最大流量比０．３０．３依据上表，得到ｙ１＝ｙ２＝０．３，Ｙ＝０．６，取Ｌ＝１４，ｋｉｊ＝１５０，ｋ′ｉｊ＝５０，依据式（６）可以求得ｌ＞３３．６时模型才有意义，，观测此交叉口与其余交叉口的路段距离最小值是１００ｍ，即ｌ＝１００。依据式（５）可以求得信号周期的变化范围是Ｃ≤６９．３３３３，在此范围内求得使目标函数取值最大的解。通过观测本交叉口车流构成，取定ｔ０＝２．３，ｔｉ＝２．５依次代入上述辅助公式，计算目标函数。得到目标函数是关于Ｃ的函数，对其求导，令导数等于０，可以求得Ｃ１＝３７．４，Ｃ２＝－３．６（舍去）。最后取整得到信号周期时长为３８ｓ，依次计算各相位的绿灯时间。利用交通工程学上的周期公式Ｃ＝１．

短连线交叉口信号配时优化

２０１７年第１期李伟：短连线交叉口信号配时优化用，特此提取３００１～３６００ｓ时间段内，各个方向进口道的最大排队长度与传统信号配时方案控制的同时间段内各方向进口道的最大排队长度进行对比，得到图３。图３两种信号配时方案各方向进口道最大排队长度对比分析图３，采用本文周期求解的信号配时方案时东进口道的最大排队长度降幅最大，西进口道及北进口道的最大排队长度略有降低，而南进口道的最大排队长度成持平状态。由于信号交叉口的东进口道的路段距离最小，最大排队长度的减小，有效缓解了交通拥堵现象，避免车流上溯现象的发生，其余进口道最大排队长度远远小于邻近交叉口路段距离。保证了车流在每个周期内都能顺利通过交叉口，提高了通行效率。为探究两种信号配时方案控制时车流运行的稳定性问题，提取各个方向进口道各时间节点的最大排队长度进行比较分析，得到图４。图４两种方案各进口道各个时间节点处的最大排队长度对比由图４进行分析，可以看出东进口道方向，即短连线方向最大排队长度各个时间节点都得到一定程度的优化；西进口道最大排队长度最初与传统信号配时方案控制时持平，之后时间节点处得到优化；南北进口道最大排队长度处于波动状态，时而优于传统信号配时方案的最大排队长度，时而劣于传统信号配时方案的最大排队长度，但均小于路段距离，明显稳定性低于采用传统信号配时方案。综上所述，本文方法得到的信号配时方案，可以大幅度降低短连线方向进口道车辆的最大排队长度，对于非短连线方向进口道车辆的最大排队长度影响不大，但对于这些方向的进口道车流运行稳定性造成影响，极易造成车辆排队长度的波动。在最大排队长度远远小于与之相邻交叉口的路
【作者单位】：北京工业大学城市交通学院;石家庄铁路职业技术学院;
【基金】：国家自然科学基金项目,项目编号61273006 河北省教育厅青年基金项目,项目编号Q2012138
【分类号】：U491.54

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