信号交叉口公交优先信号配时方法研究

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1、第1章绪论1.1研究背景随着经济和社会的发展，我国城市化进程迅速推进，城市人口急剧增长，城市范围不断扩展，而城市交通基础设施的建设却跟不上城市交通快速发展的步伐。城市人多地少、车多路少、设施集屮、用地紧张、活动频繁的特点决定城市可用于交通的土地资源极其有限，于是，城市交通需求与供给之间日益突出的矛盾导致城市“乘车行车难”的局面加剧，交通阻塞也由点及线、由线及面的扩张。同时，由交通问题所引发的坏境问题也严重影响着城市居民的正常生活以及社会经济的健康快速发展。即使j些大屮城市的交通基础设施现状能够满足交通需求，但由于经济的快速发展，汽车工

2、业的发展，城市交通机动化趋势越发明显，这些城市也同样存在着交通隐患，在城市化和机动化的双重压力下，城市交通问题亟待解决。城市交通问题已成为全球各大城市关注的屮心，“公交优先”尤其是交叉口的公交优先措施被奉为解决城市拥挤问题的有力手段。然而目前公共交通在运行中存在如下问题：运行速度低，行程时间长，缺乏公交专用的快速通道，且准时性差，服务质量不高等，其中公交车辆延误严重,与其他社会车辆相互影响较大的现彖尤其普遍。这些都导致人们不愿意选择公交出行，因此有必要在不同城市因地制宜的实行适当的公交优先通行措施。公交优先的实质就是改变当前城由交通系

3、统资源分配的不合理状况，减少出行者在路上的延误时间，以休现交通资源利用的经济合理性。城市交通屮车辆的延误包括路段延误和交叉口延误两部分，在整个城市交通结构屮，交叉口是路网结构屮重要的节点，也是事故多发，交通拥挤以及交通延误等交通问题最严重的地点。根据理论计算和调查分析可知，交叉口延误所占比例要远远大于路段延误，处理和解决好交叉口公交优先通行的问题，对于城市路网结构调整，更加合理实现公交优先有着重要的意义。设计研究出对车辆影响较小的交叉11公共交通优先通行方案对实现公交优先能起到很重要的作用。1.2研究目的及意义木文的研究目的在于，通过

4、对信号交叉口公交优先信号配时优化方法的研究，提出一种最优化的信号配时方法，以提高公交优先的效率，达到公交优先的目的。公交优先信号配时的目的是减少公交车辆在信号交叉11的延谋。交叉11信号配时的主要设计参数是信号周期和绿信比，传统的交叉11信号配时方法中周期时长是以车总延误最小为目标来确定的，而绿信比是按照相位车辆流量比分配的。也就是说，传统的信号配时方法将公交车俩与其他社会车俩同等对待。由于公交车单车载客量明显大于社会车辆的单车载客量，这对于交通流量中公交车辆比例较大的相位來说是不公平的，不能体现“以人为木”的思想。为此,本文提岀了两

5、种能体现公交优先的信号配吋优化方法，以达到减少公交车辆通过交叉口的延误。1.3国内外研究状况131国外研究状况法国最早在1960年提出“公交优先”的概念，之后，许多专家和学者在这方面进行了研究。公交优先从技术上讲，包括时间上的优先和空间上的优先。本文就从吋间上的优先来进行着重研究。公交车“时间优先”体现在公交优先信号控制上。在控制策略上包括：公交车感应信号、调整信号周期、增加公交车通行次数和公交车放行专用信号灯。而本文则是从调整信号周期、增加公交车通行次数上来进行研究的。口前，一般交叉口信号配时方法有很多种，具有代表性的英国的TRRL

6、方法、澳大利亚的ARRB方法。下面将这两种方法做一个简单介绍。这两种方法都存在共同的前提假设，先假设如下：设某交叉口的相位方案共包含n个相位，相位总损失吋间为L（在信号周期的这部分吋间里，所有的相位均为非绿灯显示，对与信号显示的安全更迭确保绿灯阶段通过停车线的尾车真正通过交叉口是必不可少的），相位中第几相位用i（i=l,2,...n）表示，第i相位冇m条车道，且相应的绿信比（i相位饱和流量所能获得的冇效绿灯时间与周期时长的比值）为&第儿车道用j（j=l,2,...m）表示；则第i和位第j车道的车辆到达率为如（pcu/h）o1.TRRL

7、方法在所有假设的基础上，TRRL方法是采用了韦伯斯特（Webster）提出的交叉口车均延课公式为基础的。实际交叉口屮，车辆的到达率在不同周期Z间是会随机波动的，尽管在整个时间段内总平均饱和度（车辆到达率与交叉口通行能力Z比）未超过1,但却不排除在个别周期内由于车辆到达率的随机波动而导致暂时的过饱和情况。韦伯斯特（Webster）用模拟方法给出了这种情况下的车均延误公式：cd-g/cF2(1—g/S)兀（2+5Q2g(l—兀)(2-1)式中，d——每辆车的平均延误；c周期时长（s）；g——有效绿灯时间（S）；X——饱和度；q到达率（pc

8、u/h）；S——饱和流率（pcu/h）。式（2・1）中，第一项为车辆到达率恒定吋的正常相位延误，第二、三项表示车辆到达率随机波动吋产生的附加延误。当饱和度较低时，第二、三项所占的比重很小，但随着饱和度的壇加，第二、三项对