车道共用方式下的通行能力分析与信号配时优化方法研究

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1、中国科学技术大学博士学位论文车道共用方式下的通行能力分析与信号配时优化方法研究作者姓名：学科专业：导lI币姓名：完成时间：庄宏斌管理科学与工程华中生教授周亚平副教授二O一三年四月二十日UniversityofScienceandTechnologyofChinaAdissertationfordoctor’SdegreeTrafficperformanceinsignalizedintersectionwithlane·-sharing一●●■COnflgUratIOn'，Author’SName：HongbinZhuangSpeciality：ManagementScienc

2、eandEngineeringSupervisor：Prof．ZhongshengHuaAssoc．Prof．YapingZhouFinishedtime：Apr．20m，2013中国科学技术大学学位论文原创性声明本人声明所呈交的学位论文，是本人在导师指导下进行研究工作所取得的成果。除已特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含任何他人已经发表或撰写过的研究成果。与我一同工作的作者对本研究所做的贡献均已在论文中作了明确的说明。作者签名：签字Ft期：溺f)·玉还中国科学技术大学学位论文授权使用声明作为申请学位的条件之一，学位论文著作权拥有者授权中国科学技术大学拥有学位论文的部分使用

3、权，即：学校有权按有关规定向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅，可以将学位论文编入《中国学位论文全文数据库》等有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。本人提交的电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。保密的学位论文在解密后也遵守此规定。o签开口保密(——年)作者签名：导师签名钐。)／＼、、-_—一多，／划珧摘要捅要随着我国交通需求的持续增加，交通拥堵日益成为道路设计和管理者关注的焦点。如何有效地降低出行耗费、缓解交通拥堵、提高通行效率变得日益重要。由于道路空间和资金的约束，许多城市的交叉口并不能够兴建立交路口。而平面

4、交叉口作为不同车流冲突点密集的地方，有效的信号控制以确保车流有序安全地放行就显得很重要。本文提出了基于车道共用的思路，旨在动态利用交叉口的车道资源，通过与几类车流引导方式相结合，实现车道资源在时间或空间上的共用，达到提高通行能力或降低延误的目的。由于车道共用方式与信号配时方案密切相关，因此将两者作为共同优化的变量是实现交叉口优化的基础。根据车流引导方式的不同，车道共用可以以不同的形式出现。本文提出了三种与车道共用相结合的车流引导方案，以动态利用车道。(1)对于具有待转区的灯控交叉口，本文将传统交叉口的待转区进行规则引导，将待转区作为缓冲区，实现保护相位下车流的分离和放行，并在此

5、基础上构建了车道分配和信号优化的模型。结果证明了这种车道共用的方法，相当于提供了额外的车道给车辆放行，因此通行能力得到提高。但是单方向增加的车道数事实上并不足一条，因此提升的空间相对有限。(2)带前置信号的串行交叉口则可以完全共用交叉口的车道，理论上相当于将所有的车道都服务于具有通行权的车流。但是该方法需要前置信号和主信号的恰当协调，会不可避免地产生附加延误。本文对于这种车道共用方式的车道分配、信号配时、相序选择等进行了详细的分析并建立了优化模型。优化的结果验证了这类车道共用方式的优势。(3)带前置信号的灯控远引掉头方法通过设立前置信号，达N--次放行的目的，实现了车道的共用。

6、这种方法降低了交叉口主信号的相位数，因此可以明显降低车辆的延误。通过约束车道分配、通行能力匹配、等待区容量限制等，实现车流安全有序放行。将这种方法与普通交叉口的比较，证明了该方法甚至优于车道数更多的普通交叉口。将车道共用与交叉口信号配时相结合，能够有效地提升通行能力或降低延误，丰富和发展了交叉口控制理论和实践。但是如何将车流引导与车道共用相结合，甚至与非传统交叉口相结合，仍需要道路设计和管理者因地制宜地选择和应用。关键词：车道共用，信号配时，车道分配，延误优化．摘要IlABSTRA(了ABSTRACTWiththecontinuedincreaseofurbantrafficd

7、emand．theaccompanyingtrafficcongestionincreasinglybecomesthefocusoftheroaddesignandmanagers．Howtoeffectivelylowertravelcost，reducetrafficcongestionandimprovetrafficefficiencyisincreasinglyimportant．Consideringtheroadspaceandconstructionlimits，inter