信號控制交叉口行人信號配時方法研究目錄901_WPSOffice_Level1摘要 134056_WPSOffice_Level2關(guān)鍵詞：信號交叉口；行人交通流；信號配時； 144056_WPSOffice_Level1Abstract 1526596_WPSOffice_Level1第1章緒論 1626596_WPSOffice_Level21.1研究的背景 1612633_WPSOffice_Level21.2研究的意義 182398_WPSOffice_Level21.3國內(nèi)外交通信號控制研究現(xiàn)狀 192398_WPSOffice_Level31.3.1國外交通信號控制研究現(xiàn)狀 1922448_WPSOffice_Level31.3.2國內(nèi)交通信號控制研究現(xiàn)狀 2110380_WPSOffice_Level21.4論文的主要內(nèi)容 2212633_WPSOffice_Level1第2章平面交叉口行人信號配時基本理論 2318427_WPSOffice_Level22.1平面交叉口簡介 2323219_WPSOffice_Level22.2信號控制的基本參數(shù) 2328260_WPSOffice_Level32.2.1時間參數(shù) 232631_WPSOffice_Level32.2.2交通流參數(shù) 2526359_WPSOffice_Level32.2.3性能指標參數(shù) 2622448_WPSOffice_Level22.3行人交通 2818065_WPSOffice_Level32.3.1行人交通設(shè)施 285474_WPSOffice_Level32.3.2行人過街心理特征及影響因素 2926712_WPSOffice_Level32.3.3行人交通流基本特性 302398_WPSOffice_Level1第3章交叉口交通信號控制方法分析 3126815_WPSOffice_Level23.1交通信號控制概述 3126413_WPSOffice_Level23.2定時信號控制配時方法分析 3111529_WPSOffice_Level33.2.1Webster算法 3219485_WPSOffice_Level33.2.2人行信號燈的設(shè)置 3314848_WPSOffice_Level23.3感應(yīng)信號控制方法分析 3412458_WPSOffice_Level33.3.1半感應(yīng)控制 347559_WPSOffice_Level33.2.2全感應(yīng)式控制 3528260_WPSOffice_Level23.4各類信號控制的優(yōu)點 3628383_WPSOffice_Level33.4.1定時控制優(yōu)點 3616702_WPSOffice_Level33.4.2感應(yīng)控制的優(yōu)點 3610380_WPSOffice_Level1第4章模型建立與實際調(diào)查分析 3717683_WPSOffice_Level24.1搭接相位 373165_WPSOffice_Level34.1.1行人綠燈提前截止 3725596_WPSOffice_Level34.1.2行人綠燈提前啟亮 3813857_WPSOffice_Level24.2信號配時模型 3928211_WPSOffice_Level34.2.1確定配時依據(jù) 3918636_WPSOffice_Level34.2.2信號配時參數(shù)計算 4020885_WPSOffice_Level24.3案例分析 4118427_WPSOffice_Level1總結(jié)與展望 4423219_WPSOffice_Level1致謝 4522448_WPSOffice_Level1參考文獻 46摘要長期以來，隨著我國人口增長、經(jīng)濟的高速進步，城市規(guī)模日益加、城市人口密度越來越大，城市交通的需求及其壓力也隨著急劇增加。同時，機動車輛的數(shù)量也顯著增加，導致了道路承擔的工作越來越重。道路交叉口作為城市交通中的瓶頸環(huán)節(jié)，一般情況下其承受的通行壓力也較其他路段更為嚴峻，交叉口處的交通擁堵也成為日益增多、隨處可見的景象。我們對城市交通中交叉口的通行情況進行分析，可以知道，交叉口指示信號燈的配置是否合理、其協(xié)調(diào)和控制方式是否有效以及能否應(yīng)對交通流的變化作出及時有效的應(yīng)對等是影響交叉口交通秩序和效率的重要技術(shù)原因。基于此，信號控制交叉口行人信號配時方法研究具有重要意義。在本次課題研究活動中，筆者以道路交叉口信號配時為著眼點，對交叉口通行情況的改善做了較為系統(tǒng)的分析研究。主要工作內(nèi)容有一下幾點：1、筆者對國外交通信號控制研究現(xiàn)狀及國內(nèi)相關(guān)研究進展進行了相關(guān)資料的收集整理和簡要闡述。同時對交通信號的控制中的相關(guān)的基本理論概念和參數(shù)進行了細致分析，并且對行人的交通管理控制進行分析。2、基于對現(xiàn)有技術(shù)現(xiàn)狀的充分分析研究，筆者提出了一種優(yōu)化的模型應(yīng)用于交叉口信號配時設(shè)計，同時對行人過街道路交叉口信號配時進行了實際案例分析在分析中從以行人交通流為關(guān)鍵交通流的角度，確定信號配時關(guān)鍵車流的流量臨界值，進而計算信號配時參數(shù)，并以長春市某交叉口為例進行驗證。關(guān)鍵詞：信號交叉口；行人交通流；信號配時；AbstractFor

a

long

time,

with

China's

population

growth

and

rapid

economic

progress,

the

urban

scale

is

increasing

and

the

urban

population

density

is

increasing,

and

the

demand

and

pressure

of

urban

transportation

are

also

increasing

rapidly.At

the

same

time,

the

number

of

motor

vehicles

has

also

increased

significantly,

leading

to

heavier

work

on

the

roads.As

the

bottleneck

of

urban

traffic,

road

intersections

bear

more

severe

traffic

pressure

than

other

sections

in

general,

and

the

traffic

congestion

at

intersections

has

become

a

growing

and

ubiquitous

scene.By

analyzing

the

traffic

situation

of

intersections

in

urban

traffic,

we

can

know

that

the

important

technical

reasons

affecting

the

traffic

order

and

efficiency

of

intersections

are

whether

the

allocation

of

intersections

indicating

signals

is

reasonable,

whether

its

coordination

and

control

mode

is

effective,

and

whether

it

can

deal

with

the

changes

of

traffic

flow

in

a

timely

and

effective

manner.Based

on

this,

it

is

of

great

significance

to

study

the

timing

method

of

pedestrian

signals

at

signal-controlled

intersections.In

this

research

activity,

the

author

makes

a

systematic

analysis

and

research

on

the

improvement

of

intersection

traffic

condition

by

starting

from

the

signal

timing

of

road

intersections.The

main

job

contents

are

as

follows:

The

author

collected

and

summarized

the

relevant

data

on

the

current

research

status

of

traffic

signal

control

in

foreign

countries

and

related

research

progress

in

China.At

the

same

time,

the

basic

theoretical

concepts

and

parameters

related

to

traffic

signal

control

are

analyzed

in

detail,

and

the

traffic

management

and

control

of

pedestrians

are

analyzed.based

on

the

full

analysis

of

the

status

of

existing

technology

research,

the

author

puts

forward

an

optimization

model

is

applied

to

the

design

of

intersection

signal

timing,

at

the

same

time

for

pedestrians

crossing

the

road

intersection

signal

timing

on

the

actual

case

analysis

in

this

paper

from

the

Angle

of

pedestrian

traffic

flow

as

the

key

traffic

flow,

the

flow

of

traffic

signal

timing

key

threshold,

the

signal

timing

parameters

are

calculated,

and

a

intersection

in

changchun

city

as

an

example

for

validation.

Key

words:

signalized

intersection;Pedestrian

traffic

flow;Signal

timing;第1章緒論1.1研究的背景密度越來越大，城市交通的需求及其壓力也隨著急劇增加。同時，機動車輛的數(shù)量也顯著增加，導致了道路承擔的工作越來越重。同時人民群眾的出行需求也在逐漸加大,而道路資源顯得越發(fā)緊張,道路堵塞發(fā)生在城市中的頻率也越發(fā)頻繁。道路交叉口作為城市交通中的核心關(guān)鍵和瓶頸的環(huán)節(jié)，一般情況下其承受的通行壓力也較其他路段更為嚴峻，交叉口處的交通擁堵也成為日益增多、隨處可見的景象。面對道路堵塞的壓力,最初希望通過規(guī)劃新的馬路、加寬馬路、禁行等措施來增加馬路的通行能力以緩解交通堵塞壓力,但事實上機動車的保有量遠大于馬路的通行能力。通過研究近年來，隨著我國人口增長、經(jīng)濟的高速進步，城市規(guī)模日益加、城市人口可發(fā)現(xiàn),只有通過調(diào)整出行結(jié)構(gòu)而不是僅僅依靠提高路面通行能力，才能大大緩解交通擁堵。另外，我們漢子道，在機、非和行人的混合交通情況下，必然會存在各類交通流之間的互相干擾的交互現(xiàn)象。同時，這種混合通行也是眾多交通事故頻頻發(fā)生的重要原因之一，對人們的人身安全帶來了較大程度上的威脅。國家和政府也在積極尋求道路拓寬、城市道路高架橋等各種解決措施，以緩解交通通行壓力，在一定時期內(nèi)使城市交通問題有了一定程度上改善。然而，近年來，我們卻發(fā)現(xiàn)隨著車輛保有量的快速增加，城市交通問題又呈現(xiàn)出了愈演愈烈的態(tài)勢。此外，城市交通擁堵情況的加劇也在一定程度上造成了步行、非機動車出行人員的人身受到威脅，導致了一些弱勢群體的出行權(quán)力受到侵犯。隨著人們對和諧社會、民生情況、對美好生活的需要等理念和原則的關(guān)注越來越高，城市交通成了一定程度上制約和限制人們生活質(zhì)量的關(guān)鍵因素之一。越來越多的有識之士開始意識到這一問題，對一直以來的我們在道路交通規(guī)劃和設(shè)計理念中的“以車為本”進行了思考和提出異議。我們過去的“以車為本”的理念在機動車輛飽和度低、通行壓力較小的情況下對保證車輛通行便利、提高出行效率和降低出行成本以及節(jié)能減排等方面有正向貢獻。但是，這種“以車為本”的道路交通規(guī)劃和設(shè)計理念以不能應(yīng)對近年來的城市道路交通出行的需要，愈發(fā)捉襟見肘，“路怒癥”這一出行病癥也愈演愈烈。通過對城市道路交叉口以往數(shù)據(jù)進行收集和分析，我們知道絕大部分的交通事故、出行延遲都發(fā)生在道路交叉口。故而，道路交叉口的通行暢通程度很大程度上決定了車輛運行及行人的安全舒適性等出行體驗。查閱相關(guān)統(tǒng)計資料，到2010年，我國的人口數(shù)量超過一百萬大城市已激增至42個之多，當前，我國的城市化已經(jīng)到達百分之五十的水平。隨之伴生的就是對城市道路帶來的快速增加的通行需求和壓力，通行阻塞現(xiàn)象也愈發(fā)劇烈[1]。同時，惡劣的通行條件導致了交通延遲、延誤，車輛通行速度和行人出行體驗大幅下降[2-4]。當下，城市中惡劣的道路通行情況已經(jīng)成為影響其可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵性因素之一，交通堵塞問題在經(jīng)濟、環(huán)境、安全等方面的不利影響已經(jīng)得到愈來愈多有識之士的重視和更多的關(guān)注[3]。1、交通阻塞對安全的影響。我們知道，世界上第一輛汽車誕生于1885年，依據(jù)相關(guān)資料統(tǒng)計[5]，截至2010年，在全球范圍內(nèi)已經(jīng)有400000000多人因車禍失去生命，這個令人觸目驚心的巨大數(shù)字已經(jīng)超過2次世界大戰(zhàn)的喪生人數(shù)總和的十倍多！尚且還有更大數(shù)量的非死亡人身傷害發(fā)生于交通事故中，給眾多家庭帶來了傷痛！而這個悲劇還在持續(xù)上演著，并有著愈演愈烈的態(tài)勢！2、交通阻塞對能源的影響。根據(jù)相關(guān)資料統(tǒng)計[8]，全世界能源總耗用量的1/4以上發(fā)生在發(fā)達國家，而其中超過25%~33%的能源耗用都發(fā)生在交通運輸業(yè)中。而交通運輸業(yè)的能源耗用中80%使用于公路運輸中。相關(guān)資料表明[9]，在2001年度，我們國家發(fā)生于交通運輸?shù)氖秃挠昧吭谌珖秃挠每倲?shù)的約1/4，達五千六百多萬噸，其中超過四千三百萬噸的石油耗用發(fā)生在道路交通中。3、交通阻塞對土地資源的影響。有關(guān)資料顯示[10-11]，在一些西方發(fā)達國家，大約總開發(fā)土地的30%被用于交通道路，城市用地的空間被嚴重壓縮，然而即便是這樣，城市道路的通行需求和壓力仍然日益加劇?？v觀近十幾年的發(fā)展歷程，車輛的增加速度遠遠高于可用于城市道路的開發(fā)土地的增長速度，因此，利用增加城市道路開發(fā)占比無異于飲鴆止渴，無法從根源上解決交通阻塞的問題，反而是對居民生活、工作用地的一步步擠壓和威脅，這也是致使人們生活幸福指數(shù)受到不利影響的因素之一。4、交通阻塞對環(huán)境的影響。我們知道，在道路交通中，不可避免的存在噪聲污染和廢氣污染。相關(guān)資料顯示[12]，在西方發(fā)達國家，大約有15%的人在超過65分貝的環(huán)境中生活，而在我國，這個比重更高。此外，在機動車的尾氣中，存在相當數(shù)量和比重的一氧化碳和臭氧，其對全球氣候的影響和對臭氧層的破壞威脅著人類的生存環(huán)境；與此同時，機動車尾氣中的煙塵顆粒物是PM2.5的元兇之一，在一定程度上威脅著人們的身體健康，是一些呼吸道疾病的誘因之一。查閱有關(guān)資料[13]，我們可以了解，機動車尾氣污染已經(jīng)成為我國城市最大的污染源頭，有超過4/5的污染由其產(chǎn)生。目前，各地區(qū)通過增大城市道路的投資規(guī)模以解決交通阻塞，但經(jīng)驗表明，這一舉措無法從根本上解決甚至是無法顯著緩解道路的通行壓力，交通阻塞情況也越來越嚴重，尤其是在城市道路的交叉口，擁堵導致的交通事故頻頻發(fā)生[4]。國內(nèi)外眾多科研工作者，以城市道路通行情況為著眼點開展了很多研究活動，以期能從根源上探索到解決城市交通阻塞、提高出行效率的手段。從上世紀50年代開始，許多西方發(fā)達國家通過對交通阻塞的特點研究，定義了相關(guān)指標，找到了一些有效的對交通阻塞進行評價和表征的指標。這些研究成果被用于評判已經(jīng)發(fā)生的交通阻塞情況及其程度時，有良好的表現(xiàn)，但是在應(yīng)對交通阻塞情況的發(fā)展動態(tài)評估和預測方面還存在不足和缺陷。相較而言，在我國，基于國家經(jīng)濟高速發(fā)展得背景，城市道路阻塞問題來的過于兇猛和快速，人們對城市道路通行阻塞的分析和研究的重要性的認識較晚，相關(guān)的理論分析研究和數(shù)據(jù)收集工作開始的也比較晚，亟待更深入和細致的探索和研究。1.2研究的意義相關(guān)調(diào)查研究報告表明[15]：同發(fā)達國家相比較，在發(fā)展中國家中，城市道路通行情況為：擁有更少數(shù)量的機動車，但卻有著較大程度上更為嚴重的交通阻塞情況。分析其原因，主要是由于在發(fā)展中國家的城市中，在道路基礎(chǔ)設(shè)施投入大量投資的同時對道路交通的管理和管控沒有同步發(fā)展，還較為落后，道路的有效使用率更低。該研究報告認為：通過使用合理和有效的道路通行管理和協(xié)調(diào)措施，可以在較大程度上改善道路阻塞情況，這些措施的使用效果和價值已經(jīng)在很多西方發(fā)達國家被證實。查閱相關(guān)資料，我們知道[26]，城市道路的交通阻塞最主要的發(fā)生地是城市道路的交叉口，我們隊交叉口的道路阻塞情況進行分析，其引發(fā)原因主要有交通指示信號燈的配時設(shè)計存在很大的不合理。主要有設(shè)置了不適用的信號周期、信號相位以及對行人和非機動的通行配時不合理等，我們分別闡述如下：1、設(shè)置了不適用的信號周期。作為城市道路交叉口控制和協(xié)調(diào)的關(guān)鍵，信號周期的設(shè)定是否合理十分重要，其直接關(guān)系到交叉口的通行順暢性和人們的出行體驗。如果我們將城市道路交叉口的信號設(shè)置過段的周期，指示信號變化頻繁，則車輛通行需要相應(yīng)的頻繁的加速、減速和停車等待，損失時間大大增加，導致增加交通阻塞的情況；如果我們調(diào)整城市道路交叉口的信號設(shè)置的周期不當，將其調(diào)整的過長，那么將引起單向等待時間過長，車輛淤積。另外，交叉口的指示信號的相位配時也對道路各向的通行能力有直接影響。2、沒有進行正確合理的的信號相位設(shè)計。我們在進行城市道路交叉口的通行信號相位設(shè)計時，需要根據(jù)各地的實地的情況進行，如果我們設(shè)計的信號相位與實地道路情況及通行車流等情況不相符，那么該交叉口的通過能力比將被嚴重降低。同時，我們還需要根據(jù)城市道路交叉口的交通流的變化情況對該交叉口的信號配時進行適時調(diào)整，以應(yīng)對不同的交通流的通行需求，提高交叉口的通過效率和人們的出行體驗。3、設(shè)計分配的非機動車和行人的信號配時太少。我們知道，行人過交叉口的相位時間包含綠燈過時間和道路行人的清空時間兩個部分，其中綠燈通過時間是其主要部分。通常，行人過交叉口的道路清空時間大約為三秒。我們需要根據(jù)城市道路車流的大小分配設(shè)計合理的綠信比，以保障行人的通行權(quán)力，保障行人的出行體驗。綜上所述，在解決城市道路阻塞、提高其通過能力方面，合理設(shè)計交叉口的指示信號燈的各項參數(shù)將是一個重要二有效的手段。1.3國內(nèi)外交通信號控制研究現(xiàn)狀1.3.1國外交通信號控制研究現(xiàn)狀固定的交叉口指示信號燈的配時方案，該方案追求的是車流的最小延誤，并給出了模型的計算公式。的以車輛平均延誤為最小目標的信號配時模型及其計算方法。十九世紀末期，Kim等發(fā)明了一種用于城市道路交叉口模糊控制的方法，利用該方法可以對車流量的變化對指示信號燈的配時作出相應(yīng)調(diào)整[8-9]。在同一時期，Mohamed等人更近一步，發(fā)明了兩級的模糊規(guī)則用于交叉口的指示信號配時設(shè)計[10]。到了20世紀初期，Park等人發(fā)明了的一種優(yōu)化模型，對城市交叉口的信號配時設(shè)計進行了更進一步的優(yōu)化和改善[11]。Nataksuji[12]、Anthone[13]、Abdulhailly[l4]，Wieringgesige[l5]等人早在十九世紀五十年代，Webste[6]創(chuàng)建了一種信號配時的模型，設(shè)計了周期在前人研究的基礎(chǔ)上，又提出了遺傳算法在道路通行控制中的應(yīng)用，使得交叉口的信號配時在針對車流變化的實時、精確控制和調(diào)整方面取得了較大的進步。另外，我們知道，在科研研究中在仿真模擬技術(shù)是個重要的工具和手段，通過仿真模擬可以大幅度的提高研究效率和降低研究成本。對于城市道路交通的仿真模擬研究，國外的相關(guān)工作開展的比較早，也有了一些喜人的成果。國外的城市道路交通的仿真模擬研究可以分為三個發(fā)展階段[16-22]。1、1940~1960，誕生階段。在這一個時期，一些宏觀的城市道路仿真模型應(yīng)用廣泛，被用于對城市道路的指示信號燈的優(yōu)化。但基于模型的輸出能力和這一時期計算機的發(fā)展程度的限制，輸出的仿真模擬結(jié)果也不是十分精確，一般只能作為參考信息使用。2、1960~1980，高速發(fā)展階段。得益于這個時期計算機技術(shù)的高速發(fā)展，一些科研工作者的設(shè)想和理念得以實施，一些復雜的模型和計算也能較為快速的得出結(jié)果，仿真模擬的結(jié)果也相對準確了很多。在城市道路交通的仿真模擬研究的這個階段，最為突出的研究成果的代表是美國聯(lián)邦公路局研究出的TRAF-NETSIM[24]模型，其模型對城市道路的仿真度高，仿真結(jié)果也十分準確。后期經(jīng)過數(shù)次優(yōu)化升級的TRAF-NETSIM模型被廣泛應(yīng)用于道路交通管控、信號配時優(yōu)化設(shè)計等諸多領(lǐng)域。另外，在這個階段，西方其他國家也涌現(xiàn)出許多優(yōu)秀研究成果。1968年，德國科學家Wiedenan[24]等人發(fā)明了SIM-2仿真軟件，在定時控制雙車道的仿真模擬中有良好的表現(xiàn)。隨后，Ziegler[24]等人又對SIM仿真軟件進行了優(yōu)化改進提出了SIM-2/S仿真方法。1974年，日本研究單位建立了用于分析城市道路交叉口車輛轉(zhuǎn)彎與行人通行關(guān)系的MISTRAN模型；1976年，英國高校推出了SATURN宏觀模型[25]，SATURN模型在城市道路交叉口通行信號配時控制方面的應(yīng)用效果十分可靠。如下表1-1所示為1960~1980期間的一些城市道路通行仿真軟件：表1-1目前主要的仿真模型概況MACSIRANMICSIRTRAFNETISMTRANSYTSATURNCONIRAM版本7FVer.8Ver.5最多適用交叉口50150（可擴展）230（PC）700（大型）每個進口道上的最多車道數(shù)44最大使用路段數(shù)200850（可擴展）230（PC）700（大型）掃描周期2s1s2-3s道路表現(xiàn)輸入、輸出路網(wǎng)的各個路段車輛表現(xiàn)單個車輛考慮加減速單個車輛考慮加減速車群近似于流體是否處理行人過街現(xiàn)象處理處理不處理可否過飽和可可可不可可可可否處理按時間序列變化的交通量無無無不可可可信號控制定周期控制參數(shù)優(yōu)化功能無無無相位差綠信比周期相位差綠信比相位差綠信比路徑選擇功能無無無無有有咨詢單位日本科學警察研究所日本科學警察研究所MctransFHWAWsAtkinsMVASyatcmtica3、1980~至今，發(fā)展成熟階段。隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，城市道路通行仿真技術(shù)也發(fā)生了躍進式的進步，涌現(xiàn)出大量優(yōu)質(zhì)的分析和仿真軟件。如表1-2所示，為這一階段中比較優(yōu)秀的城市道路通行仿真軟件。表1-2典型的交通仿真軟件統(tǒng)計表軟件名稱（國家）開發(fā)單位軟件名稱(國家)開發(fā)單位SIGSIM（英國）紐卡西爾大學EMME/2（加拿大）蒙特利爾大學交通研究中心SIMDAC（法國）Toulouse研究中心FLEXSYT（荷蘭）運輸部AUTOBAHN（德國）奔馳咨詢中心PARAMICS（美國）愛丁堡并行運算中心CASIMIR（法國）國家交通研究PHAROS（美國）模擬與培訓研究所SIMNBT（德國）柏林科技大學FREEVU（加拿大）滑鐵盧大學土木系SISITM(英國)運輸實驗室（TRL）HUTSIM（芬蘭）赫爾辛基理工大學SITRAS（澳大利亞）新南威爾士土木大學土木系INTEGRATION(加拿大)皇后大學交通研究室CORSIM（美國）聯(lián)邦公路局PLANSLM.T（德國）科隆大學并行計算中心DRACULA(英國)利茲所大學交通研究SHIVA（美國）CMU機器人研究所TRANSIMS(美國)羅阿拉莫斯國家實驗MICSTRAN（日本）國家警察科學研究所THOREAU（美國）MITRE公司MITSIM（美國）麻省理工學院AUTOBAHN（德國）奔馳咨詢中心PARAMICS（美國）愛丁堡并行計算中心CASIMIR（法國）國家交通研究PHAROS（美國）模擬與培訓研究所SYNCHRO（美國）交通部MIXIC（荷蘭）荷蘭應(yīng)用科學研究組織ANATOLL（法國）設(shè)備技術(shù)研究中心PADSIM（英國）諾丁漢.特倫特大學TRIPS（英國）MVA公司VISSIM（德國）PTV系統(tǒng)軟件與咨詢公司SINSUN2（西班牙）卞特倫業(yè)理工大學NEMIS（意大利）都靈自動化研究所1.3.2國內(nèi)交通信號控制研究現(xiàn)狀國內(nèi)對城市道路通行仿真技術(shù)的研究起步較晚，但經(jīng)過眾多有志之士的不懈努力，目前也取得了一定的成果。1992年，徐冬玲等人[27]推出了一種以感應(yīng)控制為核心的模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，該模型被用于單個交叉口的道路通行情況模擬分析。1993年，李立源等人[27]建立的交叉口交通流預測模型，用于交叉口信號控制的研究中。1998年，陳森發(fā)等人修正、進了appis方案。2001年，黃輝等人[30]率先使用遺傳算法完成了以現(xiàn)周期交通流為基礎(chǔ)的下周期交通流預測和預先控制。2003年，楊曉光等人[32]推出了《城市道路交通設(shè)計指南[30]。同濟大學的楊曉光、鐘邦秀[32]推出了針對對象的微觀仿真分析系統(tǒng)；楊兆升等人[33]等在建立了交通流的誘導系統(tǒng)；任福田、馬建明[33]創(chuàng)建了SIMSI仿真模擬系統(tǒng)；目前，我們的一些典型的城市道路交通仿真模擬系統(tǒng)有一下幾種[33-36]。1、MicroSim模擬系統(tǒng)MicroSim模擬系統(tǒng)統(tǒng)包含生成的交通流和車輛行駛兩種模型。使用MicroSim模擬系統(tǒng)可以進行車輛通行效率降低的程度進行評價和原因的分析。2、TJTS模擬系統(tǒng)使用TJTS模擬系統(tǒng)進行仿真分析時，首先目標道路的通行需求，然后對車輛進行隨機和特定的分布設(shè)定，通過時間掃描的方式，記錄每個周期內(nèi)的車輛通過數(shù)據(jù)及跟車、超車、變化車道等行為。3、NITS模擬系統(tǒng)NITS模擬系統(tǒng)主要包含以下四個方面的研究：（1）車輛選擇道路的動態(tài)模型；（2）配流、行駛、控制的微觀方案；（3）城市道路的路網(wǎng)的描述模型；（4）并行的交通流的算法研究。1.4論文的主要內(nèi)容一般情況下道路交叉口的行力也較其他路段更為嚴峻。道路交叉口的協(xié)調(diào)控制的主要方式為會指示信號燈管控。本次課題研究中，筆者主要對道路交叉口行人信號配時進行了一些研究活動，同時對交通信號控制的一些基本參數(shù)進行了細致的介紹和說明。在此文中，筆者對信號配時的基本原理及各種配時方法進行較為系統(tǒng)的分析和闡明，并在此基礎(chǔ)上對配時模型進行了優(yōu)化設(shè)計；另外，針對行人過街交叉口的信號配時進行了較為詳盡的案例分析。

第2章平面交叉口行人信號配時基本理論相關(guān)統(tǒng)計資料表明[35]，城市道路交叉口是交通事故、通行阻塞等發(fā)生的最高頻路段。我們知道，通產(chǎn)情況下，道路交叉口是道路通行的薄弱地帶，利用交通信號控制來提高交叉口的通行效率和保護人們的人身和財產(chǎn)安全已經(jīng)得到越來越多有識之士的重視。2.1平面交叉口簡介我們知道，需要形成城市道路網(wǎng)的相互連通就需要設(shè)置相應(yīng)的道路交叉口。道路交叉路口的通行情況較其他路段要復雜的多，也最容易形成阻塞。通常，我們可以依據(jù)匯集于交叉口的路段的數(shù)量將道路交叉口分為三路交叉口（又可被稱為三岔路口/丁字路口）、四路交叉口（也可被稱為十字路口）以及多路交叉口。另外，我們也可以依據(jù)道路交叉口的形狀將其分為T形道路交叉口、Y形道路交叉口、環(huán)形道路交叉口等等。車輛在環(huán)形道路交叉口通行時，是通過在環(huán)形道路交叉口中的交通島單向行駛，在不同的出口進行分流。環(huán)形道路交叉口形式復雜，通行情況管理控制難度大。一般情況下，對于道路交叉口處的通行管控主要有先行控制方法和信號控制方法兩種方式。所謂先行控制先行控制，指的是優(yōu)先讓主交通流通行，其他交通流等候的通行光控方法。根據(jù)通行管控方式的不同，可以將道路交叉口分為先行控制道路交叉口（或稱為無信號道路交叉口）和信號控制交叉路口兩種。2.2信號控制的基本參數(shù)2.2.1時間參數(shù)1、信號相位信號相位指的是道路通行權(quán)力的更替，簡稱相位。我們常說的N相位系統(tǒng)，就是指在N個信號相位處于同一個信號周期內(nèi)。如下圖2-2和2-3，分別為上下直行和左右直行的兩相位系統(tǒng)以及包括直行和左轉(zhuǎn)的四相位系統(tǒng)。圖2-2兩相位控制系統(tǒng)圖2-3四相位控制系統(tǒng)2、信號周期所謂道路交叉口的信號周期，指的是交通信號指示燈一個循環(huán)所占據(jù)的時長。通常情況下，如果一個道路交叉口為大交通流的大型多相位交叉口，其信號周期一般設(shè)置約為一百八十秒；如果一個道路交叉口為相對較小交通流的小型微相位交叉口，一般可以設(shè)置七十秒左右的信號周期。3、綠信比λ道路交通指示信號燈的綠信比指的是在信號的一個周期內(nèi)某一個信號相位的綠燈有效時長和整個信號的周期時間長度的比較值。業(yè)界一般以λ來指代道路交通指示信號燈的綠信比，如下式所示：（式2-1）在上式中：tEG----一個周期內(nèi)某一個信號相位的綠燈有效時長。一個周期內(nèi)某一個信號相位的綠燈有效時長指的是可以被用來通行的時間長度值。而該可通行時長期間可通過的車輛就為該可通行時長和該路段的車流飽和量相乘的結(jié)果。在這里，我們要對另一個概念進行說明，即部分損失的時長，它指的是因交通流行駛安全性等因素的限制，在一個周期的可利用卻沒有被完全有效利用的時長。部分損失的時長包括在交通信號指示燈由紅變綠的前幾秒，車輛需要排隊慢行、加速的不能滿額通行的時間段，也即前部損失時間；另外，部分損失的時長還包括交通信號指示燈由綠燈變成黃燈的前幾秒，車流被限制不可進入道路交叉口的所導致的損失的時長，也即后部的損失時間。交通信號控制可以根據(jù)其控制方法和控制范圍的不同分別進行分類，。其中定時控制又叫定周期控制，它是以及往期收集和分析的道路交叉口的通行車流和行人的信息，設(shè)定相對合理的周期進行控制；感應(yīng)控制指的是利用檢測器采集道路實時的車流和行人等信息，隨后使用智能控制手段對信號配時進行調(diào)整。單點交叉口交通信號控制是只考慮單個道路交叉口的車流和行人通信進行管控；干線交叉口信號聯(lián)動控制是同時考慮同一線路上的兩個及以上的交叉口，對它們的交通指示信號燈的配時進行聯(lián)動設(shè)計和控制；區(qū)域交通信號控制系統(tǒng)又被稱作面控制，它一次將整個區(qū)域范圍內(nèi)的道路交叉口的通行情況進行綜合考量，將該區(qū)域內(nèi)的交通指示信號燈進行同一管控。我們在進行道路交通指示信號燈的配時設(shè)計時，需要重點關(guān)注和考量的最關(guān)鍵性的參數(shù)就是λ，需要特別說明的，一個周期內(nèi)的所有相位的車流的λ的值和一定是不能超過1的。因此，從一個角度上來說，一個周期內(nèi)某一個信號相位的λ值越大，也即這個相位內(nèi)的車流通行權(quán)最大，但從另外一個角度，這也意味著對其他香味內(nèi)的車流的通行權(quán)的擠壓和侵占。4、相位差所謂相位差，指的是不同道路交叉口的相位的差值。從相位差的概念中延伸出來的另外兩個概念：絕對的相位差和相對的相位差。絕對的相位差指的是某一個道路交叉口的相位與我們預先設(shè)定的作為標準的道路交叉口的相位的時差值；相對的相位差則是值不同道路交叉口的相位差絕對值之間的差值。5、最短綠燈顯示時間Gm顧名思義，Gm就是指交通信號指示燈在某一個相位內(nèi)的綠燈時長的最低極限值。6、綠燈間隔時間所謂綠燈間隔時間，指的是一個周期內(nèi)交通信號指示燈為黃色的時長和這個周期內(nèi)交通信號指示燈為紅色的時長之和。7、損失時間I一般我們將一個相位內(nèi)交通留未能滿額通行的時間定義為損失時間I。（式2-2）式中：----一個相位內(nèi)交通信號指示燈為紅色的時長。對于上述的各種參數(shù)，他們之間的關(guān)系可以通過下圖（2-4）來表達：圖2-4參數(shù)關(guān)系曲線圖圖中，交通指示信號燈在時刻變?yōu)榫G燈；路段上的交通流在時刻為其飽和值；交通指示信號燈在時刻由綠燈變換為黃燈；交通指示信號燈在時刻由黃燈變換為紅燈。2.2.2交通流參數(shù)1、交通流量交通流量指的是一定時長內(nèi)道路的某一個斷面或某一點所通過的機動車、非機動車以及行人的數(shù)量之和，一般情況下，可以簡化為機動車的通行數(shù)量[23]。2、飽和流量S我們將在道路交叉口內(nèi)，車輛在每單位時長內(nèi)在停車線處的通行量的最大值[23]。S值的大小與道路的寬度、坡度的大小、車流中轉(zhuǎn)彎行駛車流的占比。S值得準確取得需要實地進行測取，當條件不允許時，如在進行道路交叉口的設(shè)計時，常常使用一些計算公式進行近似估算。常用的估算方法有Webster法、沖突點法、Akeselke法等。3、車道交通流量比y車道交通流量比y[23]一個用表征路段擁堵狀況的參數(shù)，一般在設(shè)計交通信號指示燈的配時時需要對y值進行考量。（式2-3）在上式中，q指的是道路的實際交通流量；可以看出，y值等于道路的實際交通流量除以道路的飽和交通流量。4、飽和度我們將在每單位時間內(nèi)，某一個交叉口的車流量除以S得到的數(shù)值定義為該道路交叉口的飽和度[23]。通常情況下，我們再進行飽和度設(shè)計時需要注意兩個因素：1、避免車輛和行人需要的等待的時長過長；2、盡可能做到道路交叉口不因飽和度設(shè)計不合理發(fā)生阻塞現(xiàn)象。通常情形下，我們可以將道路交叉口的飽和設(shè)計為0.6~0.9。2.2.3性能指標參數(shù)1、通行能力Q我們定義道路某一長度范圍內(nèi)或某一斷面上，所能承載的最大交通流的數(shù)量。其計算公式如下：（式2-4）分析上式，Q值隨著λ值得調(diào)整發(fā)生伴生變動，也就是說某一相位內(nèi)λ值增加Q隨之增加，當如前所述，一個周期內(nèi)的λ值得和必須不超過1，該相位內(nèi)的λ值增加必然導致其他相位內(nèi)的λ值得減小，也就是其他相位的Q值會隨之降低，即通行能力受到了抑制。因此，在設(shè)計λ值時，需要綜合考慮整個周期內(nèi)所有相位的Q值，單獨增加某個相位的λ往往不會改善道路交叉口的通行狀況，更有甚者，可能導致道路交叉口的通行狀況變得更加惡劣。2、延誤時間 一般意義上我們所說的延誤時間指的是總延誤時間和平均延誤時間的總稱。我在進行城市道路交叉口配時設(shè)計的時候可以依據(jù)實際的道路條件、交通劉情況以及通行需求等因素進行選擇使用相應(yīng)的適當?shù)谋碚髦笜恕Ｆ骄诱`這個表征指標一般用來判定城市道路交叉口的通過效率，它以城市道路交叉口的進口處通過的各輛車的平均的延誤時長為基礎(chǔ)進行定義的。而總延誤這個評定指標，顧名思義，就是指在城市道路交叉口進口處的所有機動車六的全部延誤時長，一般是用這個指標來進行城市道路交叉口信號指示燈的控制能力等的評定。另外，城市道路交叉口的平均延誤時長還較為廣泛的用于評價其服務(wù)能力。如下表2-1所示。服務(wù)水平等級平均延誤時間（秒）服務(wù)水平等級平均延誤時間（秒）A<0.5D25.1~40.0B5.1~15.0E40.1~60.0C15.1~25.0F>60表2-1平均延誤時長與服務(wù)能力的關(guān)系表如下圖2-5所示，在城市道路交叉口處，車流經(jīng)過減速-停車-啟動-加速的過程，在此過程中產(chǎn)生了時間上的延誤。圖2-5城市道路交叉口車流延誤形成示意圖在上圖中：：在時間點，在紅色或黃色交叉口交通信號指示燈作用下，車流減速前進開始；：在時間點，車流行駛至停車等待線處；：在時間點，車流因紅色交叉口交通信號指示燈作用，車流降低行駛速度，緩慢抵達停車線；：在時間點，在綠色交叉口交通信號指示燈作用下，車流開始啟動加速；：在時間點，車流經(jīng)過加速過程，行駛速度恢復正常行駛或道路要求限制的速度。飽和度（式2-5）如上式所示為道路的飽和度的表達公式，分析上式我們可以簡單知道，道路的飽和度x正比于y（道路的實際通行量），而反比于λ（道路的通行能力）。根據(jù)行業(yè)經(jīng)驗[45]，我們一般將x設(shè)計為90%比較合適。4、停車次數(shù)停車次數(shù)就是指車流在道路交叉口發(fā)生停車情況的次數(shù)，一般情況，這些停車情況都是因為紅燈引起。我們知道，我們在駕駛車輛在交叉口處遇到紅燈時候往往會依據(jù)交通信號指示燈的讀秒情況進行相應(yīng)的操作選擇。當讀秒數(shù)較長（一般大于10秒）時，大多數(shù)司機的選擇會逐漸減低行車速度緩慢行駛至停車線位置完全停車；當讀秒數(shù)較短時，通常司機會選擇降低車速緩慢行駛，等到交通信號指示燈轉(zhuǎn)為綠燈后，再加速行駛通過當前道路交叉口。根據(jù)以上的兩種通過道路交叉口的車輛行駛情況，我們將車輛在道路交叉口的停車分為完停車和不完全停車。如下圖2-6。圖2-6

道路交叉口的完全停車和不完全停車示意圖在上圖2-6中：（A）圖所示為車流在經(jīng)過道路交叉口時，因紅色交叉口交通信號指示燈作用（或其他原因），發(fā)生降低車速行駛緩慢停車，并在交叉口停車位置其其他某處完全停車病等待一段時間，然后依據(jù)綠色交叉口交通信號指示燈指示，加速駛離道路交叉口。（B）圖所示車流的行駛情況與（A）圖較為相似，不同之處在于（B）圖中車流未經(jīng)停車等待的過程，而是在車速降低至停車后立即重新啟動提速駛離道路交叉口。（C）圖所示即為上文中所說的車輛在降低車速緩慢行駛至交通信號指示燈轉(zhuǎn)為綠燈后，再加速行駛通過當前道路交叉口，期間車輛沒有完全停止，發(fā)生的是正常行駛---減速（v>0）---加速---正常行駛的過程。根據(jù)上文對完全停車和不完全停車的定義，（A）圖和（B）圖所示的兩種情況即為完全停車情況，（C）圖所示為不完全停車的一種情形。2.3行人交通步行是人的一種活動方式，是最古老的也是最基本的交通方式，雖然現(xiàn)代交通中機動車交通占出行交通比例越來越高，但是步行交通無論作為一個獨立的交通方式，還是作為其他交通方式的銜接，都是無可替代的非常重要的輔助交通方式。2.3.1行人交通設(shè)施行人交通設(shè)施一般有人行橫道、人行地下通道和人行過街立交三種。1人行橫道人行橫道作為最早出現(xiàn)的過街設(shè)施，是用來減少行人過街對車流的干擾和減輕駕駛員的心理負擔以保證行人過街安全。通過實踐證明，設(shè)置人行橫道的道路與沒有人行橫道的道路相比，前者不僅使行人過街更安全而且使車流通行也更順暢。因此重視人行橫道的設(shè)置對于城市道路交通管理和安全都有重大的意義。人行橫道的設(shè)置要求是既要保障行人過街的安全性和便捷性，又要盡量減少行人過街對車流通行的影響。人行橫道一般設(shè)置在道路交叉口處，考慮因素主要有道路性質(zhì)、交叉口的間距和車流量、沿路兩側(cè)是否有大型集散點以及城市公共交通?？空疚恢玫取?人行過街地道行人地下通道是指在擁堵復雜的城市道路交通體系中建設(shè)在城市地面下的供人行走的通道。行人能大量、快速、安全的通過，解決了大城市內(nèi)的行人交通擁堵和安全問題，還能起到美化城市的景觀作用。3人行過街天橋人行過街天橋行人過街天橋跟行人過街地道相似，行人過街天橋就是建造在車流量大、行人稠密的地段或者交叉口、廣場及鐵路上面的人行通道，只允許行人通過，用于避免車流和人流的沖突，保障行人過街的安全，提高車流通行的順暢性，減少交通事故。2.3.2行人過街心理特征及影響因素通過日常觀察和實地調(diào)查可以發(fā)現(xiàn)，我國城市道路中行人隨意橫穿馬路、任意地點過街、闖紅燈過街等等違反交通規(guī)則過街的情況時有發(fā)生，嚴重影響車流通行順暢，容易造成交通事故。深究行人違章過街的原因主要有：我國沒有健全完善的交通安全體制；行人過街交通設(shè)置不合理等。1.行人過街心理特征分析與車流交通相比，行人交通更為自由、靈活，分析行人過街的心理，總結(jié)如下[41-43]：（1）行人過街具有省時圖便心理省時心理主要體現(xiàn)在當?shù)缆方徊婵诘男腥诉^街相位為紅燈時，車流綠燈相位沒有或者只有很少車輛通行，行人為了省時很可能會闖紅燈通過人行道；圖便心理主要體現(xiàn)在當行人過街地點距離行人斑馬線較遠時，行人為了圖便可能會在不允許行人通行的地方強行過街。（2）行人過街具有從眾心理和集團心理從眾心理是指在行人等待過街時，當沒人闖紅燈過街時，行人大多會等待綠燈過街，但是當有一個行人闖紅燈過街，那么其他行人很可能會跟隨違章過街。集團心理是指行人共同過街時，會無意識的將同行人看做一道屏障而產(chǎn)生一種安全感。（3）行人過街具有僥幸心理僥幸心理主要體現(xiàn)在行人在違反交通法規(guī)過街時，心理上的一種僥幸，會認為車輛會主動避讓不會撞到人，即使要撞到也能夠及時閃避或者別人不會看到自己的違章過街。2.行人過街的影響因素影響行人過街行為的因素有很多，可以歸結(jié)為以下幾個因素[44-46]：（1）環(huán)境因素影響行人過街行為最大的因素是環(huán)境因素，主要包括天氣狀況、過街照明情況等等。一般的，在天氣惡劣（如刮風下雨、嚴寒酷暑）時，行人違章過街情況比一般天氣情況下嚴重得多。（2）交通因素行人過街往往受道路交通情況影響也很多。在交通流量少、車速慢的道路，行人違章過街情況就比較多；在交通流量大、車速快的道路，行人違章過街情況就比較少。（3）交叉口設(shè)計因素關(guān)于交叉口設(shè)計因素主要包括道路的寬度、車道數(shù)和過街安全島等。我們知道，如果道路的寬度較短、車道數(shù)較少，那么行人過街就容易，發(fā)生行人違章過街情況就比較多；行人安全島需要行人在道路中央等待一段時間，也容易引起行人違章過街。（4）交通執(zhí)法因素交通執(zhí)法因素主要是交警或交通協(xié)管員。明顯的，當?shù)缆飞嫌薪痪蛘呓煌▍f(xié)管員維持交通時，行人違章現(xiàn)象會明顯減少。2.3.3行人交通流基本特性交通流參數(shù)是指用來描述和反映交通流特性的物理量。由于行人交通流理論是在機動車交通流理論的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，所以，對行人交通流進行描述時采用與機動車交通流相似的分析方法，即采用流量、速度和密度三個基本參數(shù)進行描述。1行人交通流速度行人速度V：單位時間內(nèi)行人通過的距離，單位為m/s，包括時間平均速度和空間平均速度，時間平均速度指行人流在某一段時間里通過某個斷面的平均速度；空間平均速度指某一時刻所觀測的區(qū)域內(nèi)行人流速度的平均值。行人步行速度是行人交通特性中的一個重要參數(shù)，是研究行人過街行為的重要因素，同時，對信號交叉口行人設(shè)施的設(shè)計和評價、以及交通管理與控制起著重要的作用。由于每個行人的步行速度都不同，只能采用統(tǒng)計學的辦法，用平均值代表整體行人的步行速度。我國并沒有統(tǒng)一確定的行人步行速度，設(shè)計速度都是引用國外的推薦值，但是國內(nèi)與國外在行人生理條件、相關(guān)法律法規(guī)等方面都有很大區(qū)別，國外的設(shè)計速度推薦值不一定適用于我國的行人。所以，研究我國具體的信號控制交叉口行人的步行速度，并且分析行人步行速度的影響因素就很重要，具有實際意義。行人的步行速度受多方面因素影響，并不會保持勻速。為了簡化分析過程，本文用行人平均步行速度代替行人過街速度，行人行走的路程即為人行橫道長度，行人過街時間不包括與機動車和非機動車沖突導致的延誤時間。2行人交通流流量過街行人交通流量指通過人行橫道的行人數(shù)量，可以按照通過時間劃分為單位小時行人交通流量即一小時內(nèi)通過人行橫道的行人數(shù)量。行人交通流流量在不同類型交叉口有很大區(qū)別，一般行人交通流流量較大的信號交叉口在考慮信號配時時應(yīng)考慮行人流量的大小確定。規(guī)劃信號交叉口時考慮行人交通流量合理設(shè)置行人駐足區(qū)，中間的停留區(qū)以保證行人過街安全。行人交通流量對行人過街速度也有很大影響。流量較大的人行橫道行人過街時相互之間干擾較大，影響行人通過人行橫道的速度，同時如果雙向的行人交通流都較大時則行人過街速度較慢。3行人交通流密度行人交通流密度指某一時刻單位面積的行人數(shù)量，反映人行橫道上行人的密集程度。行人交通流量與行人交通流密度兩個參數(shù)之間的關(guān)系成正相關(guān)。行人交通流量較大時人行橫道單位面積上的行人數(shù)量較多，行人交通流密度就較大。行人交通流密度對過街行人步速的影響也十分重要，當交通流密度較大時，過街行人之間的限制較大，行人通過人行橫道的速度就受到限制。當交通流密度較小時行人可以按照自己的步行速度通過人行橫道。第3章交叉口交通信號控制方法分析3.1交通信號控制概述我們知道，城市道路中的交通指示信號有手勢信號和燈光信號兩種。燈光信號時通過交通信號指示燈的燈光的顏色的變換來對通行車流、行人進行指示和管控：當指示信號燈顯示紅色時，禁止一切車流和行人通行；當指示信號燈顯示綠燈時，則表示車流和行人可正常通行；當指示信號燈顯示黃色時，車流和行人則需要減速等待或快速離開。所謂手勢信號指的是在一些通過交通指示信號燈不能完成交通通行指示工作的交叉口處，有交管人員使用手勢來指揮交通的方式。在本次殼體研究活動中，主要研究的是燈光信號控制這種方式。交通信號控制可以根據(jù)其控制方法和控制范圍的不同分別進行分類，如下圖3-1所示。其中定時控制又叫定周期控制，它是以及往期收集和分析的道路交叉口的通行車流和行人的信息，設(shè)定相對合理的周期進行控制；感應(yīng)控制指的是利用檢測器采集道路實時的車流和行人等信息，隨后使用智能控制手段對信號配時進行調(diào)整。單點交叉口交通信號控制是只考慮單個道路交叉口的車流和行人通信進行管控；干線交叉口信號聯(lián)動控制是同時考慮同一線路上的兩個及以上的交叉口，對它們的交通指示信號燈的配時進行聯(lián)動設(shè)計和控制；區(qū)域交通信號控制系統(tǒng)又被稱作面控制，它一次將整個區(qū)域范圍內(nèi)的道路交叉口的通行情況進行綜合考量，將該區(qū)域內(nèi)的交通指示信號燈進行同一管控。圖3-1道路交叉口交通指示信號控制的分類圖3.2定時信號控制配時方法分析信號配時的基本原理是依據(jù)道路各個方向的通行需求，將交叉口的各個方向的通行權(quán)利進行合理分配，以盡可能保證交通流通行的順暢性。相關(guān)資料顯示[41]，在設(shè)計道路交叉口的信號周期和λ時，要綜合考慮道路交叉口的通過效率和時間延誤等參數(shù)，合理有效保障交通通暢性。按照行業(yè)相關(guān)經(jīng)驗，信號周期時長贏設(shè)置為在75%C0-150%C0[32-35]，C0指的是周期時長的理想取值。如圖3-2所示。圖3-2道路交叉口信號指示燈的信號周期和通過能力及延誤時長的關(guān)系示意圖通常情況下，如果一個道路交叉口為大交通流的大型多相位交叉口，其信號周期一般設(shè)置約為一百八十秒；如果一個道路交叉口為相對較小交通流的小型微相位交叉口，一般可以設(shè)置七十秒左右的信號周期。3.2.1Webster算法Webster算法又被稱為TRRL法或F-B法。該方法的原理是以車輛的煙霧時間作為考評對象，依據(jù)此評價指標進行道路信號指示燈的配時方案設(shè)計和優(yōu)化改進。該算法可以表達為如下公式：（式3-1）式中：Di：第i相位每輛車的平均停車延誤(S)；C0：周期時長(s)；qi：第i相位流量；：第i相位綠信比，為有效綠燈時間與周期時長的比值;:相位的交通強度，即交通流量與飽和流量之比;Xi：第i相位的飽和度。飽和度計算公式為：（式3-2）信號最佳周期時間為：（式3-3）信號總損失時間，按下式計算：（式3-4）式中：Ls：車流發(fā)動時的損失的時間，可以取值為三秒；A：黃燈時長，可定為3s；I：綠燈間隔時間（s）k：一個周期內(nèi)的綠燈間隔數(shù)；另外，周期內(nèi)所有的相位的最大流量比總和為：（式3-5）其中：Yi是第i個相位的最大流量比：（式3-6）其中：qi：第i相位實際達到流量；si：第i相位流向的飽和流量。需要特別指出的是，Y值通常都要求小于等于0.9，不滿足這個要求時，需要對方案進行優(yōu)化改進甚至重新設(shè)計。般流量比綜合不應(yīng)大于0.9，若大于0.9，則應(yīng)重新確定渠化方案及信號相位方案。3.2.2人行信號燈的設(shè)置一般在信號控制交叉口及非支路路段中間和干道優(yōu)先交叉口越過干道（相當于路段中間）人行橫道處都應(yīng)設(shè)置人行信號燈。信號燈配時美國采用：（式3-7）式中：—行人過街所需的最短綠燈時間（s）； —采用第15百分位步行速度（m/s）；—綠燈間隔時間（s）；—人行橫道長度（m）。澳大利亞采用：（式3-8）式中：—采用1.2m/s。在主次干道相交的交叉口上，當主路很寬，步行所需最短綠燈時間超過次街車輛通過交叉口所需綠燈時間，應(yīng)考慮在主街中央設(shè)置安全島，讓行人分兩段過街，以縮短步行最短綠燈時間。3.3感應(yīng)信號控制方法分析工作原理如圖3-3所示。一相位起始綠燈，感應(yīng)信號控制器內(nèi)預設(shè)有一個“初期綠燈時間”（），島初期綠燈結(jié)束時，如在一個預置的時間間隔內(nèi)，無后續(xù)車輛到達，即可更換相位；如檢測器測到有后續(xù)車輛到達，則每測得一輛車，綠燈延長一個預置的“單位綠燈延長時間”（），即在這個預置的時間間隔內(nèi)，車輛中斷，即換相；連續(xù)有車，則綠燈延續(xù)延長。綠燈一直延長到一個預置的“極限延長時間”（）時，即使檢測到后面仍有來車，也中斷這個相位的通車權(quán)，則有。圖3-3感應(yīng)信號工作原理圖3.3.1半感應(yīng)控制只在部分進口道上設(shè)置檢測器的感應(yīng)控制。適用于主次道路相交且交通量變化大的交叉口上。根據(jù)檢測器的設(shè)置位置不同可分為兩類。檢測器設(shè)在次要道路上實質(zhì)是次路優(yōu)先，只要次路有車到達將打斷主路車流。這種感應(yīng)控制的運行流程圖見圖3-4。這種感應(yīng)控制只適用于某些特殊需要的地方，如消防隊、救護車重要機關(guān)出入口等。圖3-4次路檢測半感應(yīng)控制流程圖檢測器設(shè)在主要道路上如圖3-5是上海市設(shè)計的一種感應(yīng)控制方式，在平時主路綠燈常亮，當檢測器在一段時間內(nèi)檢測不到主路有車輛時，才切換相位讓次路車通過；主路有車輛時，通車相位返回主路。這種方式有利于此路上自行車的同行，而且可避免主路車流被次路車輛打斷。圖3-5主路檢測半感應(yīng)控制流程圖3.2.2全感應(yīng)式控制全感應(yīng)式控制是指交叉口內(nèi)所有的信號相位都是感應(yīng)的，因此他們需要檢測所有方向的交通流。全感應(yīng)控制理論上適用于那些交通需求和模式在一天之中變化非常大的獨立的交叉口。絕大多數(shù)的現(xiàn)代交通信號機在協(xié)調(diào)信號系統(tǒng)中可以被編程為全感應(yīng)控制模式。其控制方式多樣常見的有基本全感應(yīng)控制，當交叉口無車內(nèi)無車時，信號機按最小周期以定周期方式運行，當某一方向來車時，對來車方向運行綠燈；以后按感應(yīng)信號的基本機理運行。其運行流程圖如圖3-5圖3-5基本全感應(yīng)控制流程圖3.4各類信號控制的優(yōu)點通常各類信號控制都具有其他控制方式所不具備的有點。一般，根據(jù)需設(shè)信號控制地點要求，對按照各類控制方式的優(yōu)點與適用性，也可以大體選定合適的控制設(shè)施。3.4.1定時控制優(yōu)點定時控制，因信號啟動時間可取得一致有利于同相鄰交通信號的協(xié)調(diào)，特別是要連接幾個相鄰交通信號或一個信號網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。定時控制的正常工作不必通過檢測器對車輛進行檢測，所以不存在路邊停車及其他因素影響車輛檢測的缺點。定時控制比感應(yīng)控制更適用于有大量、均勻行人交通的地方。定時控制設(shè)施價格低于感應(yīng)信號且安裝、維護方便。3.4.2感應(yīng)控制的優(yōu)點感應(yīng)控制更加適用于交通量變化大且不規(guī)則、難于用定時控制處置的交叉口，以及在必須降低對主要干道干擾的交叉口和交通只在一天的部分時間段內(nèi)需要信號控制的地方。感應(yīng)控制在有幾個流向的交通量時有時無或多變的復雜交叉口能得到最大效益。不適合處于聯(lián)動定時系統(tǒng)中的交叉口可以適用感應(yīng)控制。半感應(yīng)信號通常情況下適用于主次道路相交、只在次路有車輛和行人時才中斷主路車流的交叉口上。第4章模型建立與實際調(diào)查分析4.1搭接相位搭接相位是跨信號階段通行的相位[42]。設(shè)置行人的搭接相位是在原有確定的相位方案下，通過對行人交通流運行特性分析，采用提前亮啟或提前截至綠燈的方式，來減少由于行人和機動車運行特性差異而導致的機非沖突。4.1.1行人綠燈提前截止在兩相位信號控制交叉口，由于行人交通流速度較慢，本相位截至綠燈后，綠燈間隔時間不足夠使行人順利通過交叉口，必然與下一相位的機動車產(chǎn)生沖突。為避免沖突，設(shè)置行人綠燈提前截止，使提前截止的時間與綠燈間隔時間剛好使行人順利通過交叉口。以十字形交叉口東西進口為例，在東西相位綠燈結(jié)束之后，東西方向的行人還沒有通過交叉口，南北進口的機動車就已經(jīng)駛?cè)虢徊婵?，與行人發(fā)生沖突，沖突示意圖如圖4-1所示。圖4-1行人與機動車沖突示意圖西進口行人安全通過交叉口的時間為：(式4-1)式中；為交叉口人行橫道起點至沖突點的距離，（可以近似取為交叉口距離）；；為行人交通流速度，。假設(shè)行人綠燈提前截止時間為，為了避免沖突，應(yīng)滿足，則有：(式4-2)式中：為綠燈間隔時間，。將(1)代入(2)式有行人綠燈提前截止時間需要滿足的條件為：(式4-3)4.1.2行人綠燈提前啟亮在四相位信號控制交叉口，行人交通流相位只和同方向直行機動車相位相同，當左轉(zhuǎn)相位綠燈時，行人相位依舊紅燈，嚴重降低了行人通過交叉口的效率，導致行人往往因為紅燈時間太久而違章闖紅燈，不利于交叉口安全，對于不同相序的信號控制交叉口，設(shè)置搭接相位，即提前啟亮行人相位綠燈。1先直行后左轉(zhuǎn)對于先直行后左轉(zhuǎn)的四相位信號控制交叉口，仍以東西方向為例，東西方向左轉(zhuǎn)機動車相位綠燈結(jié)束后是南北方向直行相位，南北方向行人與南北方向直行機動車相位相同。在東西相位左轉(zhuǎn)運行過程中，交叉口有半幅路可以利用(如圖2中b)圖陰影部分所示)，可以考慮在東西方向左轉(zhuǎn)相位綠燈結(jié)束前，提前使控制南北方向行人的綠燈提前啟亮，使行人比南北方向機動車先進入交叉口，提前啟亮時間為行人行駛至行人與左轉(zhuǎn)機動車沖突點的時間，即：(式4-4)式中:為南北方向人行橫道距離。圖4-2先直行后左轉(zhuǎn)信號控制交叉口行人綠燈提前啟亮示意圖2先左轉(zhuǎn)后直行對于先左轉(zhuǎn)后直行的四相位信號控制交叉口，仍以東西方向為例，東西方向左轉(zhuǎn)機動車相位綠燈結(jié)束后是東西方向直行相位，東西方向行人與東西方向直行機動車相位相同。在東西相位左轉(zhuǎn)運行過程中，交叉口有半幅路是可以利用(如圖3中a)圖陰影部分所示)，可以考慮在東西方向左轉(zhuǎn)相位綠燈結(jié)束前，提前啟亮東西方向的行人信號燈，使行人比東西方向機動車先進入交叉口，提前啟亮時間為行人行駛至行人與左轉(zhuǎn)機動車沖突點的時間，即：(式4-5)式中為南北方向人行橫道距離。圖4-3先左轉(zhuǎn)后直行信號控制交叉口行人綠燈提前啟亮示意圖4.2信號配時模型當行人交通流處于高峰時，是非高峰小時的數(shù)倍，或當行人流量明顯大于機動車流量時，以機動車交通流為依據(jù)設(shè)計的信號配時方案，由于行人交通流不同于機動車的運行特性，會導致交叉口通行能力降低、機動車與行人之間的沖突嚴重以及延誤加大等問題，在這種情況下，以行人交通流為基礎(chǔ)進行信號配時方案設(shè)計，而讓機動車隨同方向的行人通行，給行人絕對優(yōu)先權(quán)，可以減少機非沖突，提高交叉口的安全性和運行效率。而其中最關(guān)鍵的問題，一是以行人交通流為依據(jù)進行信號配時的判斷依據(jù)，二是信號配時方法及信號配時參數(shù)的計算。4.2.1確定配時依據(jù)在以機動車流為關(guān)鍵車流的信號配時方案下，當行人流量較大的時，使得在一個綠燈相位內(nèi)，排隊等待的行人不能全部駛離交叉，會導致某些行人為通過交叉口而與機動車搶行，極易造成交通沖突，甚至是交通事故。那么就以排隊的機動車或行人完全駛離停車線作為信號配時的依據(jù)。機動車排隊完全消散的時間為：(式4-6)式中為機動車排隊完全消散的時間，；為紅燈時長，；為機動車流量，；為機動車飽和流率，；而行人排隊完全消散的時間與機動車原理基本相同：(式4-7)式中:為行人排隊完全消散的時間，；為紅燈時長，；為行人流量，；為行人飽和流率，。當，即為選擇信號配時關(guān)鍵車流的臨界值。經(jīng)過整理有：(式4-8)這里定義行人交通流流量比為行人交通流流量()與其飽和流率()的比值，即，則式(式4-8)可以寫成：(式4-9)式中:為機動車流的流量比。也就是說，當，以行人交通流為依據(jù)進行信號配時方案設(shè)計，否則以機動車流為關(guān)鍵車流。4.2.2信號配時參數(shù)計算以機動車流為關(guān)鍵車流進行信號配時方案設(shè)計的理論與方法成熟，這里不再論證。作者主要以行人交通流為依據(jù)，研究配時參數(shù)的計算方法。到目前為止，并沒有比較成熟的專門針對行人交通流的信號配時方法，所以在確定以行人交通流為依據(jù)進行信號配時后，仍按照機動車原理設(shè)計配時方案。以排隊能夠完全消散的時間來確定周期時長和綠燈時長。由以往的研究成果我們知道，周期時長過大，會造成交叉口空間資源的浪費，降低交叉口的通行能力，所以在計算周期時長時，只要滿足各方向行人排隊能夠完全消散即可。對于以行人交通流為依據(jù)進行信號配時的交叉口，機動車數(shù)量較少，交叉口多采用兩相位信號控制，論文就以兩相位為例。設(shè)東西向為相位1，綠燈時長取東西方向行人排隊完全消散所需時間的最大者，即：(式4-10)式中：為東西向綠燈時長，；為東進口行人排隊完全消散的時間，；為西進口行人排隊完全消散的時間，。設(shè)南北向為相位2，同樣該相位的綠燈時長取南進口和北進口行人排隊完全消散所需要時間的最大者，即：(式4-11)式中為南北向綠燈時長，；為南進口行人排隊完全消散的時間，；為北進口行人排隊完全消散的時間，。由于機動車行駛速度比行人大，所以設(shè)置綠燈間隔時間時，同樣以行人流為依據(jù)，也就是說，只要保證行人能夠安全通過沖突區(qū)即可，以西進口為例，相位1綠燈結(jié)束之后，東西方向的行人會與相位2(南北方向)的機動車發(fā)生沖突，如圖1所示。則有相位1轉(zhuǎn)換到相位2的綠燈間隔時間為：(式4-12)式中為綠燈間隔時間，；為行人通過交叉口的速度，。按照同樣的原理可以計算由相位2轉(zhuǎn)換到相位1的綠燈間隔時間，設(shè)其為，則有周期時長為：(式4-13)在道路等級相當?shù)那闆r下，綠燈間隔時間相等，即令，則周期時長可以寫成。行人的啟動速度較快，幾乎沒有起動損失時間，可以近似將綠燈顯示時長看成是有效綠燈時長，則有東西向綠燈顯示時間即為行人排隊完全消散的時間，，綠信比為：；南北向綠信比為：，綠燈顯示時間即為行人排隊完全消散的時間，。4.3案例分析筆者在在人民大街與自由大路交叉口采用攝像法進行調(diào)查，調(diào)查過程中要保持拍攝畫面的清晰和鏡頭的可視范圍。需要分別拍攝到東西進口車道和南北兩條人行橫道，南北兩條進口車道和東西進口車道。通過對視頻分析可提取機動車流量、行人流量、飽和車頭時距以及行人飽和流率等信息。為本論文信號配時參數(shù)計算提供基礎(chǔ)。調(diào)查時間為5月18日，星期六。周末的出行較多，交通量比較大，所得到的數(shù)據(jù)也更加具有穩(wěn)定性和可靠性。此次調(diào)查共拍攝了以個小時視頻，時間為十四點二十至十三點二十。拍攝畫面如圖4-4所示：圖4-4人民大街和自由大路交叉口拍攝畫面通過對調(diào)查視頻進行處理，可得到行人流量、機動車流量結(jié)果如表所示：表4-1人車流量統(tǒng)計表左轉(zhuǎn)直行右轉(zhuǎn)總流量機動車車流量南北方向2638371881288東西方向2157851461146行人流量南北方向187東西方向298總結(jié)上文數(shù)據(jù)，南北方向的機動車流量1288輛/h，東西方向的機動車流量1146輛/h，南北方向的行人流量為224人/h，東西方向的行人流量為501人/h，行人流向比較復雜，相關(guān)調(diào)查數(shù)據(jù)如表2所示。根據(jù)以往研究成果，行人過街步速取1.2m/s[43]。以人民大街方向的行人為例，目前該方向行人與春城大街機動車信號相同，綠燈時間為75s，可以考慮在第二相位綠燈結(jié)束之前，提前啟亮人民大街方向的行人綠燈，根據(jù)式4-4帶入數(shù)據(jù)得到綠燈提前亮起時間：s可在自由大路人行橫道的中央設(shè)置安全區(qū)，供行人二次過街，綠燈間隔時間可以供行人行走至安全駐足區(qū)。由此可見，人民大街方向行人綠燈增加了35%，大大提高了行人通過交叉口的效率。表2交叉口實際調(diào)查數(shù)據(jù)表道路寬度信號配時方案自由大路：33.6m人民大街：44.3m相位1：55s相位2：30s總結(jié)與展望論文總結(jié)在本次課題研究活動中，我們主要對道路交叉口行人信號配時進行了一些研究活動，同時對交通信號控制的基本原理和一些關(guān)鍵基本參數(shù)進行了細致的介紹和說明。在此文中，筆者對信號配時的基本原理及各種配時方法進行較為系統(tǒng)的分析和闡明，并在此基礎(chǔ)上對配時模型進行了優(yōu)化設(shè)計；另外，針對行人過街交叉口的信號配時進行了較為詳盡的理論分析。本文研究了行人信號配時方法為設(shè)置搭接相位和以行人交通流為依據(jù)的信號配時方法。其中搭接相位包括行人綠燈的提前截止時間和提前啟動時間的確定方法，而以行人交通流為依據(jù)的信號配時方案則主要研究了選擇信號配時關(guān)鍵車流臨界值的計算以及配時參數(shù)的計算方法，經(jīng)過實例驗證表明，提前啟亮行人綠燈時間可以大大提高行人過街效率。研究成果可以豐富行人信號配時理論，具有一定實用價值。論文展望以行人交通流為依據(jù)進行信號配時方案設(shè)計僅停留在理論研究階段，需要應(yīng)用實例進一步驗證。當然，城市道路交通問題復雜多變，需要研究的內(nèi)容十分豐富，由于本人水平有限，還有許多問題需要進一步研究，僅希望筆者的本次研究活動能給后續(xù)的研究人員予以啟發(fā)和借鑒！致謝本課題是在老師的親切指導之下完成，老師淵博的知識，廣泛的見識令我欽佩，本課題中很多的設(shè)計想法、處理思路都是在老師的幫助之下完成的。通過本次論文的撰寫，讓我學會了更多的工作、學習方式。讓我系統(tǒng)的學習了在工作之中難以觸及的理論知識。能夠讓我學會使用各種資源查找資料，分析資料。如果遇到困難問題跟老師溝通，老師也能第一時間解決。在完成以上任務(wù)的時候，我通過再學習以及查閱資料的方式，充實了我的生活，也讓我建模分析軟件有了更深刻的認識和理解。這對于我現(xiàn)在的學習和以后的工作會有極大的幫助。在大學三年里，感謝大學同學在這三年對我的幫助，特別是大學室友和同班同學的幫助，在此十分感謝。此期間,圖書館的論文室和期刊室的老師也給了我很大的方便和幫助。最后，在此再次衷心的感謝老師，感謝老師的無私幫助，感謝老師的淳淳教導，在我人生的轉(zhuǎn)折點充當著重要的導師。參考文獻[1]黃良會，葉嘉安主編.保持城市交通暢通-香港城市交通管理[M].倪文彥，芮經(jīng)緯譯.北京：中國建筑工業(yè)出版社，1996.[2]陸化普.解析城市交通[M].北京：中國水利水電出版社，2001.[3]吳兵，李陣.交通管理與控制[M].北京：人民交通出版社，2005.[4]郭彥東，李歡，李夏苗.城市主干路信號配時優(yōu)化實證研究[J].交通運輸系統(tǒng)工程與信息2011.611（1）；168-169[5]周干峙.當前我國大城市交通問題的原因、趨勢和建議[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，1997.[6] MillerA.J.Settingsforfixed-cycletrafficsignals.[J]Oper.Res.Quart.1963.14（4），373-386[7] PappisC.P，MamdamE.H.AFuzzyLogicControllerforaTrafficJunction[J].IEEETransactionsonSystems.ManandCygernetics.1977：1(10)，707-717[8] FoyM.D，BenekohalRF，GoldbergD.E.Signaltimingdeterminationusinggeneticalgorithms[R].TransportationResearchRecord1365.TransportationResearchBoard.NationalResearchCouncil，WashingtonD.C.，1992：108-115[9] JongwanKim.AFuzzyLogicControlSimulatorforAdaptiveTrafficManagement.ProceedingsoftheSixthIEEEInternationalConferenceonFuzzySystems[C].Barcelona，Spain.1997：1510-1524[10] MohamedB.Trabia，MohamedS.Kaseko，MuraliAnde.Atwo-stagefuzzylogiccontrollerfortrafficsignals[J].TransportationresearchPartC.1999：7（3），353-367[11] ParkB，RouphailN.M，SacksJ.Assessmentofstochasticsignaloptimizationmethodusingmicrosimulation[C].TransportationResearchRecord174