网站地图985论文网
主要服务：硕士论文、论文发表、论文修改服务 
道路交通论文：基于VISSIM的桂林绕城高速与金鸡路交叉口优化研究
来源：985论文网 添加时间：2020-06-07 15:33
第一章绪论
1.1课题来源
城市道路交叉口是城市道路系统的重要组成部分,是城市道路上各类交通汇合、转换、通过的地点,是管理、组织道路各类交通的控制点。在整个道路网中,交叉口成为通行能力与交通安全上的瓶颈。据统计,在交叉口上发生的交通事故占总交通事故的20%左右,有些国家甚至高达40%,其原因是多方面的，比如交叉口的进口道设置不合理,缺乏恰当的交通渠化设施，信号配置不合理。城市主干道沿线的大型交叉口，对存在拥堵的城市道路网，影响较大。
Xx线(航空路――大东门)多年来一直是联系桂林三镇中的汉口和武昌的交通动脉，xxx四路交叉路口是航大线向东延伸的一个较大的平面交叉口，它东接关山口，西至街道口，南至楚雄大道，北接东湖路，目前为平面渠化加信号控制，信号控制为四相位控制，路幅东西向（珞瑜路方向）为三块板形式，南北向（xxx南、北路方向）为一块板形式；红线宽度东西向为64米，南北向为22米。该交叉口高峰期间的机动车交通量非常大，高峰期间延续的时间比较长，形成了每日长时间的交叉口拥堵，尤其在上下班车流高峰期间，一般直行和/或左转车辆需要等候三四个信号周期（每个周期平均3.5分钟）才能通过，节假日极端情况下几乎白天大部分时间四个进口道后面都能看到长长的车流排队。
1.2研究背景
随着社会经济的发展,交通拥堵、交通事故、交通相关问题如环境污染和能源短缺已经成为全球面临的一个常见问题,无论是发达国家还是发展中国家,无一例外的是,受到越来越多的交通问题,交通问题已经成为世界城市,尤其是大城市的主要问题之一。尽管各国政府已经投入了大量的资金在道路建设和建造大量的交通设施及周边城市交通拥堵仍然是非常严重的在全世界许多国家和全球已成为一个非常突出的问题和城市可持续发展的主要瓶颈。
解决城市交通拥堵问题的实质是处理好城市交通供需关系。当然，增加道路供应是一个非常重要的环节。从理论上讲，城市道路的持续建设最终总是能够满足所有的交通需求，因此城市管理者往往依靠道路建设来解决城市交通问题。然而，在实践中，由于两个原因，很难达到这一目标:首先，新的道路基础设施诱导了交通量，造成了新的交通拥堵。唐斯是美国著名的交通管理专家，他指出，沿着交通走廊建设道路，减少了出行时间的消耗，但同时也吸引了来自其他道路和其他方式的交通。随着时间的推移，它最终会回到最初的拥塞水平。一般来说，新建道路不会改变原有的拥堵程度。诱导的交通流量将很快占据新增的道路设施，这部分潜在的交通量是由于道路供应不足的限制，之前没有实现的交通量。他的判断也符合中国许多城市道路建设和交通状况的客观现实。其次，城市道路建设受到资金、时间、人力、运营环境等诸多因素的制约，不可能无限制的投资。特别是道路建设所需建设资金大，建设周期长，难以在近期内提供必要的供应。
随着收入、人口和机动化水平的提高，车辆流量将继续增长，道路建设充其量也只能防止交通状况恶化。每个城市在重视道路基础设施建设、积极完善城市道路网络的同时，都应该寻求其他更经济、更现实的道路来解决交通问题。因此,如何采取有效的管理和控制手段在现有道路网络条件下,优化的空间和时间分布交通量道路网络,充分利用现有道路网络容量,并达到良好的道路网络的主要方向是缓解大城市的交通拥堵。
1.3目的及意义
通过对xxx交叉口的道路、交通和控制现状，主要是对其机动车通行能力，行车延误，行车速度，信号周期，和高峰小时的交通需求等进行定性和定量的分析，寻找干扰机动车通行的因素和拥堵的原因，提出综合性的改造措施和相应的改造方案，进行有关效益评价。
1.4国内外基本研究情况
Xxx路口属于四路交叉十字路口，进口道的交通量在1000—7000pcu/h时，比较适合采用信号灯控制。国外发达国家信号交叉口的研究设计已经比较成熟，有相关规范和手册，对于单个交叉口的信号控制设计，有美国的MUTCD(ManualonUniformTrafficControlDevices)其介绍了各种路口渠化措施及相应设施的尺寸、颜色和使用时注意的问题。还有日本的《平面交叉路口的规范与设计》。对于区域的信号控制设计，有澳大利亚开发的SCATS系统以及英国交通与道路研究所在TRANSYT系统的基础上研制的自适应控制系统SCOOT。[15]
国内也有一系列的规范和手册，比如桂林出版的《城市道路平面交叉口规划与设计规程》，同济大学自行研制的TRANSTAR系统，天津大学研制开发的城市交通控制系统TICS。
1.4关键理论和技术，技术指标
本设计主要利用调查的交通量数据与根据相关规范计算的道路平面交叉口的通行能力对比，信号交叉口信号周期的配置、交叉口各个进口道的行车速度、以及行车总延误，行人对机动车的干扰、公交车交通对普通机动车交通量的干扰，利用信号交叉口交通组织优化设计理论、交叉口渠化理论、信号交叉口信号配时理论等等进行探讨和设计，提出了包括路口渠化、公交专用道和公交优先、左转待行区等改造方案，同时也充分考虑路口的交通需求状况，运用交通需求管理理论在行车高峰时刻考虑限制某些进口道的交通量等措施。最后利用效益评价指标对改造后的工程可行性进行相关论证。主要的技术指标为交通量、延误时间、通行能力、交叉口的饱和度、信号周期、红灯时间等。
1.6完成课题的主要方案和措施
在本课题中，研究与设计主要为以下几个方面
1、利用调查的相关数据分析交叉口现状，找出交叉口拥堵的主要原因
2、根据拥堵原因，设计出合理的改造方案
3、对选定的方案进行效益评价，确定该项目的工程可行性。
4、本文各章节的内容如下：第一章为文献综述；第二章介绍xxx交叉口的地理区位；第三章主要对xxx交叉口现状交通进行分析，主要包括周围土地利用情况，路口交通现状，路口控制现状，现状服务水平以及交叉口拥堵的原因分析。第四章对平面交叉口线形设计和控制方法进行理论阐述。第五章主要为交叉口的改造方案设计，并进行相关效益评价。
第二章相关概述
2.1地理区位
航大线(航空路――大东门)多年来一直是联系桂林三镇中汉口和武昌的交通动脉，xxx四路交叉路口是航大线向东延伸的一个比较大的平面交叉口，东西向为航大线方向的珞瑜路，是主要交通方向，路幅为三块板形式，路段机动车道为双向6车道，红线宽度为64米；南北向分别为卓道泉南路和北路方向，是次要交通方向，为一块板形式，路段机动车道为双向4车道，红线宽度为30米（见图2.1）。目前为平面渠化加信号控制，信号控制为四相位控制。
图2.1xxx交叉口区位示意图（单位：m）
2.2车辆流量
珞瑜路为武昌地区最重要的城市主干道之一，机动车交通量大，机动车流中公共汽车占的比例高；xxx北路为沿湖景观路，路段部分只有四个车道，但因为路面质量很好，吸引了大量的私人小汽车；xxx南路在四条进口道路中路况和线形最不理想，路面质量和两边环境比较差，但因为是连接南面另一条东西向主干线（雄楚大道）的必经之路之一，公共汽车的交通量很大，最近与其平行的另一条连接珞瑜路和雄楚大道的珞狮南路正在进行路面改造，因而经过xxx南路的机动车辆比往常又增加了不少。
xxx交叉口高峰期间的机动车交通量非常大，据我们的调查，高峰小时交通流量有6802辆，高峰期间延续的时间比较长，主要集中在上下班的时间段内，形成了每日长时间的交叉口拥堵，尤其在上下班车流高峰期间，一般直行和/或左转车辆需要等候两三个信号周期（每个周期平均3.5分钟）才能通过，节假日极端情况下白天大部分时间四个进口道后面都能看到长长的车流排队。
桂林市政府以及相关交通部门从2003年开始就对该交叉口进行了相应的改造和控制，主要有进口道的渠化，交通管制，信号周期优化等等，但是效果都不是很理想。最近交通规划部门又规划在该交叉口修建一座三层立交，期望彻底改变xxx交叉路口长期拥堵的局面。
2.3桂林市交通数据分析
2.3.1数据分析与分组
桂林中心城区以全市20%的面积聚集43%的人口，提供49%的岗位，生成76%的出行量；现有道路703条，现有机动车保有量80.9万辆，年均增长12%。面对城市功能集中、交通要素快速增长的现状，“大数据”成为桂林交通治理的重要决策。“要运用大数据分析等现代科技手段，不断提升交通智慧化应用水平。”市委、市政府高度重视治堵保畅工作，“大数据”是市领导多次强调的关键词。在市交警支队，有一个超级“大脑”——交通大数据平台，融合4500个地磁、752个视频线圈、78台微波、4335辆公交车和6553辆出租车浮动车GPS、539个卡口、600个电子警察、226路事件监控、24处雷达测速等多源异构交通数据，编织出一张大网，将全市交通情况尽收其中。
通过大数据平台的大屏幕可以看到，市区“亮黄路段”为5.04%，总体情况良好。同时，屏幕上还实时显示最拥堵的10个路口和10条路段状态数据。“平台每秒可分析1万条数据，每天不间断计算8.6亿条数据。”市交警支队相关负责人介绍，平台对市区道路交通数据自动采集存储、分析研判、发布预警，准确率达95%，“数据经过采集分析后，转变为信息，如平台上显示的红、黄、绿等颜色就代表不同的拥堵程度”。有了数据分析，再通过路面1977路、高空123路高清视频手段，可视化精确掌握道路拥堵成因和突发事件情况成为现实。点对点调度交通警情5分钟内快速处置。分析研判数据的目的，是为了精准指挥排堵。
3日9时，魁岐互通往马尾匝道通行缓慢，交通指挥中心值班民警调用周边探头发现有车辆故障，迅速指挥最近的执勤民警前往。9时6分，民警到达现场指挥疏导。9时10分，拖车到达现场拖移故障车辆。9时12分，交通恢复正常。
二环之内5分钟、二环与三环之间10分钟快速处置交通警情，这是桂林交警使用大数据排堵的日常。“我们全面实行网格化综合勤务和动态定位管理。”市交警支队相关负责人介绍，100名骑警专班和30辆拖车分布在市区重要节点，对于路面各种交通警情，第一时间“点对点”调度，确保交通警情得到快速处置。
“点对点”排堵保畅6302次，数据优势正转化为决策优势、管理优势。
532个信号灯一键式远程控制、信号灯智能配时也是大数据精准指挥排堵的生动反映。“目前城区有532个路口信号灯，某个路口车流量猛增时，如无法及时疏解，便会牵一发而动全身。”市交警支队相关负责人说，以前靠人工手动调节信号灯，费时又费力。
如今，通过大数据平台，路口信号灯实现中心控制、中心优化、智能配时，实现一键式远程控制全线绿灯通行、自动调控信号灯配时、实时预警流量变化等功能。同时，在城区浦上大道、福飞路等126条主次干道498个路口设置了绿波通行信号，机动车红灯等待时间缩短20%~40%；在城区工业路乌山路口等34个信号灯路口设置了平峰和夜间自适应方案，路口通行延误减少了9%。
“以二环路乌山路口为例，晚高峰时段东往西方向车辆时常排队至乌山路省气象局门口。”经过智能优化配时，采取一个信号灯周期内两次放行东往西绿灯，有效缓解了路口的排队压力。
2.3.2数据分析结果
（1）二环路乌山路口高峰小时流量：
表2.1高峰小时各流向流量表（pcu/h）
流向
进口 直行 左转 右转 合计
东进口 637 305 324 1266
西进口 379 169 204 752
南进口 127 249 122 498
北进口 569 213 400 1182
2.4单个交叉口定时信号控制参数计算
2.4.1计算参数准备
本组调查的交叉口为主干道二环路乌山路口，道路条件满足规划要求，有关交叉口的基本交通条件如下：
（1）根据该交叉口交通量实测数据的对比分析，并对实测交通量进行系数换算得到各个进口道高峰小时流量（）各个交叉口直行车大车率：最高15分钟流率换算的高峰小时流率如下表所示：
表2.2长安大道与和谐路交叉口高峰小时各流向流量表（pcu/h）
进口道
西进口 直行 318 106
左 165 55
右 147 49
总计 630 210
东进口 直行 540 180
左 264 88
右 270 90
总计 1074 358
北进口 直行 486 162
左 168 56
右 345 115
总计 999 333
南进口 直行 117 39
左 231 77
右 114 38
总计 462 154
2.4.2配时参数计算
（1）韦伯斯特法计算周期时长，周期时长宜取40~180秒。
（2）信号总损失时间，按下式计算：
式中：—启动损失时间，取3s；
—黄灯时长，可定为3s；
—绿灯间隔时间，3s；
—一个周期内的绿灯间隔数。
(3)车道饱和流量
表各类进口车道的基本饱和流量
车道 基本饱和流量
直行车道 1400-2000平均1650
左转车道 1300-1800平均1550
右转车道 1550
(1)总损失时间=2x(3+3-3)=6(s)
q1=999/2=499.5(pcu/h),q2=1074/2=537(pcu/h)
交通流量比：Y1=499.5/825=0.605，Y2=537/825=0.651,Y总=0.605+0.651=1.210
计算周期长度：C0=(1.5L+5)/(1-Y)=(1.5x6+5)/(1-1.210)为负值。周期取180s。
(2)计算有效绿灯时间：Ge=Co-L=180-6=174(s)
ge1=174x0.605/1.210=87(s),ge2=174x0.651/1.21=94(s)
(3)各相位显示绿灯时间：G1=ge1-A1+l0=87+3-3=87(s),
G2=ge2-A2+l0=94+3-3=94(s)
(4)确定各相灯时
第一相，绿灯G1=87s,黄灯A1=3s；第二相，绿灯G1=94s,黄灯A1=3s,周期长C=187(s)
图3.2信号配时图
2.4.3干线交通信号协调控制设计
1.根据各交叉口平面布置和交通量计算，根据单点定时控制的定时方法确定各交叉口的周期长度。
2.以所需最大循环长度的交叉口为关键交叉口，以该循环长度为线控系统备选系统的循环长度。
3.根据各交叉口所需的循环时间和主次道路的流量比，计算各交叉口在各阶段的绿灯信号比和绿灯时间。依次给交点编号，并将其标记为A、B、C、D和E。
4.上面的计算给出了关键交叉口主干道相位的绿灯时间，这是每个交叉口主干道方向必须保持的最小绿灯长度。
(4.1)
（4.2）
式中，—关键交叉口上主干道方向显示绿灯时间，s；
—关键交叉口上主干道方向有效绿灯时间，s；
—关键交叉口绿灯间隔时间，s；
—起动损失时间，s；
—系统周期时长，s；
—关键交叉口总损失时间，s；
—关键交叉口上主干道两向的流量比；
—关键交叉口上最大流量比之和。
5.经第三步算得非关键交叉口上次要道路方向显示绿灯时间，是该交叉口对次要道路所必须保持的最小绿灯时间。显示绿灯时间以表示，有效绿灯时间以表示
（4.3）
（4.4）
式中各符号的意义，是在非关键交叉口上次要道路方向相应于上述关键交叉口各有关项的意义。
6.当系统的循环时间大于非关键交叉口所需的循环时间时，系统的循环时间将变为非关键交叉口，各阶段的绿灯时间将随着时间的增加而增加。非关键交叉口二次道路方向绿灯时间只需保持其最小绿灯时间即可。为了方便协调双向时差的控制系统,下一个方向的最小绿灯时间应保持在非关键路口,和额外的绿色时由于系统周期应该添加到主要道路的方向。这样可以适当地拓宽线路控制系统的通过带宽。
7.时差计算，确定绿波带带速和带宽。a=89,计算b列，将实际新号位置与理想信号的挪移量，按顺序排列（从小到大）并计算各相应挪移量之差，将此差值最大者计入b列，计算如下:
ABECD
027495482
2722528
则最大差值28为b值，按上述方法，依次计算各行b值，计算结果如下表：
ABCDE
间距 27 27 28 56 b
a
89 27 54 82 49 28
90 27 54 82 48 28
91 27 54 82 47 28
92 27 54 82 46 28
93 27 54 82 45 28
94 27 54 82 44 28
95 27 54 82 43 28
96 27 54 82 42 28
97 27 54 82 41 28
98 27 54 82 40 28
99 27 54 82 39 28
100 27 54 82 38 28
101 27 54 82 37 28
102 27 54 82 36 28
103 27 54 82 35 28
104 27 54 82 34 28
105 27 54 82 33 28
106 27 54 82 32 28
107 27 54 82 31 28
108 27 54 82 30 28
109 27 54 82 29 28
确定最合适理想信号位置。当a=89时，b=28为最大值，对应a的值，即可得A~E各信号到理想信号的挪移量最小，即当vC/2=890m时，可以得到最好的系统协调效率。如图所示图上C~A(D)同理想信号间的挪移量之差最大，为28，则理想信号同C间的挪移量为：（a-b）/2=30.5
因此，各实际信号距理想信号的挪移量最大为30.5。
理想信号距离C为305米，则距离A为315米，自A前移315米即为第一理想信号，然后按次每890m间距将各理想信号列在各实际信号间，如图所示：
计算绿时差
交叉口 A B C D E
理想信号No. 1 2 2 3
各信号位置 右 左 右 左
绿信比/% 48 52 52 47 70
损失比/% 35 0 4 31 10
有效绿信比/% 13 52 48 36 60
绿时差/% 76 24 24 26.5 65
确定绿波带带速和带宽
如保持原定周期时长，则系统带速须调整为V=2s/C=2×890/180=9.8m/s=35km/h。
以上计算结果，用时间---距离图示于图：
第三章过饱和区域管控策略分析评价
针对我国大城市日益严重的交通拥堵问题，本文主要研究了两种过度饱和的区域管控策略:过度饱和的交通信号管控方法和交通拥堵收费。其中，在过饱和区交通信号控制研究中，分别研究了过饱和区的单层主动控制方法、多层主动控制方法和多层动态主动控制方法。在拥堵定价中，分别研究了区域拥堵定价和基于链的拥堵定价。上述措施各有利弊。此外，作为一项交通需求管理措施，在实施前必须考虑公平性和可接受性。因此，本章将从以上几个方面对本文研究的过饱和区域管控策略进行综合分析和评价，为交通管理人员选择实施模式提供依据。
3.1适用范围分析
虽然过饱和区域边界主动控制方法和拥挤定价都是交通需求管理措施，但需求管理主要从三个方面进行。
信号控制方法在过度饱和区主要是管理和控制的需求空间,防止过量的交通需求进入过度饱和区,导致队列溢出和死锁和其他过度饱和的严重交通拥堵区域,避免交通拥堵的扩散和整个城市交通瘫痪。虽然通过过度饱和的交通量的地区,过度饱和的边界地区的主动控制的角色扮演了削减高峰和低谷,但从整个城市的角度来看,它并没有扮演这样一个角色,而仅仅是控制多余的其他地区的交通需求。
区域拥堵收费与停车换乘相结合的主要目的是优化出行结构(在高峰时段出行需求刚性的情况下)，促进旅客选择公交、地铁等更高效的出行方式。
对于基于路段的拥堵定价，其主要目的也是在城市中心完全拥堵的情况下，促进出行结构的调整。拥挤的城市,然而,未能充分,它也可以扮演优化交通需求的空间分布,即高额费用在拥挤的严重的道路,没有拥挤的道路上拥挤或低低收费甚至不收费,引导旅游者选择旅游路线合理平衡交通需求的空间分布。
综上所述，过饱和区域的主动边界控制方法主要适用于因临时交通需求超过部分交通瓶颈容量而导致的交通拥堵，其在总交通需求中所占比例不太大。这种交通拥堵现象在我国一些大中城市较为常见，也是交通管理人员主要研究和解决的问题。该方法能较好地适应这种情况，取得了较好的效果。
实施区域拥堵收费与停车换乘相结合的措施，需要将实施的障碍降到最低，即将实施后旅客的一般出行成本降到最低，将社会和空间不公平降到最低。因此，收费区域的选择、收费区域的拥堵现状、公共交通服务水平、停车换乘站点的安排、停车收费政策等都将影响综合措施的效果。因此，综合措施的具体应用应综合考虑以上因素，进行系统的评价和分析。一般情况下，当总交通需求较大，交通拥堵严重时，采用这种组合措施比较合适。
与区域拥堵收费和停车换乘相结合的措施相比，考虑基于路段的拥堵收费措施的适用范围时，由于收费形式较为灵活，考虑的因素相对较少。
重要提示：转载本站信息须注明来源：985论文网，具体权责及声明请参阅网站声明。
阅读提示：请自行判断信息的真实性及观点的正误，本站概不负责。
论文服务
专科论文咨询
