中山大道燈控路口現(xiàn)狀、問題及完善建議目錄TOC\o"1-3"\h\u19892中山大道燈控路口現(xiàn)狀、問題及完善建議 117733第1章中山大道燈控路口現(xiàn)狀及存在問題 179911.1中山大道情況簡介 1197501.2中山大道沿線主要交叉口現(xiàn)狀 2222651.3存在問題 7270861.1.1信號燈設(shè)置不合理 778961.1.2信號配時設(shè)置不合理 7316931.4本章小結(jié) 825250第2章中山大道路口信號控制改進策略 979902.1信號燈設(shè)置優(yōu)化方案 960692.2信號周期優(yōu)化方案 10第1章中山大道燈控路口現(xiàn)狀及存在問題本章將對于中山大道進行大致情況進行介紹，對于其范圍內(nèi)現(xiàn)階段信號控制系統(tǒng)存在的問題進行實地分析，對于中山大道選定區(qū)域范圍內(nèi)車流數(shù)據(jù)進行收集分析。1.1中山大道情況簡介中山大道位于深圳市坪山區(qū)，中山大道西起與龍崗交界的碧嶺隧道，東達深惠邊界，總長約21.5公里，是自西向東貫穿坪山連通深惠的交通要道，也是引領(lǐng)坪山經(jīng)濟社會發(fā)展的重要動力引擎和形象景觀軸。是一條集聚交通、產(chǎn)業(yè)、民生和景觀等功能為一體的深圳東部交通“大動脈”，是深圳市坪山區(qū)工業(yè)開發(fā)區(qū)，也是重要的形象景觀軸線，聚集了整個區(qū)域。交通，景觀，工業(yè)和公有制的重要功能。中山大道是貫穿整個深圳市坪山區(qū)的主干道。坪山區(qū)的政治中心和經(jīng)濟中心沿途分布，是深圳市坪山區(qū)未來規(guī)劃布局的重點。在交通方面，中山大道道路規(guī)劃按100米路寬控制范圍、雙向8車道的標(biāo)準改造升級，進一步強化與南坪三期、深汕高速、外環(huán)高速、東部過境通道等快速路網(wǎng)以及地鐵14、16號線、云軌的聯(lián)系，與各層次交通干線重構(gòu)客貨分離、功能清晰、西聯(lián)東進的東部交通體系，加快深圳市與粵東等周邊地區(qū)的交通聯(lián)系。在經(jīng)濟方面，中山大道自西向東串聯(lián)碧湖文化健康城、中心城、聚龍高新區(qū)3個產(chǎn)業(yè)片區(qū)，設(shè)計方案充分融合各區(qū)段產(chǎn)業(yè)特征，以中山大道為引擎加快各片區(qū)高端創(chuàng)新產(chǎn)業(yè)要素集聚。但由于坪山區(qū)經(jīng)濟發(fā)展過快，導(dǎo)致早期道路規(guī)劃未能長遠的考慮到這種情況，整體交通擁堵嚴重，尤其是早晚高峰，且部分信號燈設(shè)置不合理不科學(xué)，致使交通擁堵情況進一步惡化。本論文研究截取中山大道其中部分路段，截取中山大道的龍坪路到丹梓大道之間11個交叉口為對象，針對其信號燈的設(shè)置與配時問題進行優(yōu)化，提出優(yōu)化方案，最后以軟件仿真進行論證。其中，需要特別說明的是本文僅從學(xué)術(shù)研究視角開展分析研究，研究結(jié)論并不作為行政決策依據(jù)，基于此作者對實際路網(wǎng)及路名做了異形處理，其中有6個交叉口位于主干道上，其余5個為支路交叉口，如圖3-1所示：圖3-1中山大道部分路段衛(wèi)星云圖1.2中山大道沿線主要交叉口現(xiàn)狀（1）行政路中山大道與行政路及坪慧路的交叉口為十字交叉口形式，與上一個信號燈控制口距離間隔為600m，與下一個信號燈控制卡距離間隔為700m，南北向為中山大道，西進口為行政路，東進口為坪慧路。路該路段處中山大道為雙向六車道，行政路為雙向四車道，坪慧路為雙向六車道（路口被渠化為三進口，四出口）。行政路沿線周邊為大工業(yè)區(qū)中心廣場與中山中心廣場等相關(guān)規(guī)劃展示中心，且周邊包含相關(guān)工業(yè)園、制造廠和幼兒園等，因此在早晚高峰期會存在大量進出車輛與行人。坪慧路沿線周邊多為深圳市坪山區(qū)國土局、公安局深圳市坪山區(qū)分局等行政辦公點，因此具有一定的交通出行流量，如圖3-2所示：圖3-2行政路實景圖（2）蘭竹西路該路段處的中山大道為雙向六車道，蘭竹西路為雙向六車道，如圖3-3所示。蘭楓路沿線周邊為坪山區(qū)規(guī)劃土地監(jiān)察局、大工業(yè)區(qū)委管委會等行政辦公點，和相關(guān)工業(yè)區(qū)域，早晚高峰期都會有一定的車流、人流量，如圖3-3所示：圖3-3蘭竹西路實景圖（3）區(qū)政府一辦中山大道坪山區(qū)區(qū)政府路段信號燈控制口，與上一個信號燈控制口距離間隔為130m，與下一個信號燈控制口距離間隔為320m。該路段處的中山大道為雙向六車道，該路段周邊為坪山區(qū)區(qū)政府辦公點，早晚高峰期進出車流量較多，如圖3-4所示：圖、3-4區(qū)政府一辦路段實景圖（4）體育中心中山大道大工業(yè)區(qū)體育中心路段信號燈控制口，與上一個信號燈控制口距離間隔為320m，與下一個信號燈控制口距離間隔為420m。該路段處為雙向六車道，如圖3-5所示：圖3-5體育中心路段實景圖（5）丹梓西路中山大道與丹梓西路及丹梓大道的交叉口為X型異型交叉口形式，與上一個信號燈控制口距離間隔為420m，與下一個信號燈控制口距離間隔為680m，南北向為中山大道，西進口為丹梓西路，東進口為丹梓大道。該路口處的中山大道為雙向六車道，丹梓西路與丹梓大道均為雙向六車道。丹梓西路沿線多與坪山站以及相關(guān)工業(yè)園區(qū)相連，丹梓大道多于物流中心以及相關(guān)企業(yè)公司相連。由于丹梓西路與丹梓大道需承擔(dān)大量貨物運輸需求，因此該路段存在大量車流量，且貨車占比較高，與小型車占比約為1：3。如圖3-6所示：圖3-6丹梓西路實景圖龍坪路中山大道與龍坪路的交叉口為十字交叉口形式，與上一個信號燈控制口距離間隔為680m，與下一個信號燈控制卡距離間隔為600m，南北向為中山大道，東西向為龍坪路。該路段處中山大道為雙向六車道，龍坪路為雙向八車道。龍坪路與坪山火車站相連，車流、人流集散量較大，因此會存在大量進出車輛與行人，因此該路口交通壓力相對較大，如圖3-7所示：圖3-7龍坪路實景圖金碧路金碧路作為通往碧嶺社區(qū)的主要通道之一，又由于碧嶺社區(qū)有多處工業(yè)園區(qū)、物流公司和工廠，因此進出車輛眾多且貨車占比大。其主要負責(zé)從中山大道進入碧嶺社區(qū)，而金碧路有兩個支路交叉口，車流主要為貨車與大型車輛，但車流量不大，如圖3-8所示：圖3-8金碧路實景圖湯坑路該路段處的湯坑路是雙向四車道，南側(cè)通往家德工業(yè)園區(qū)、第二工業(yè)園區(qū)和湯坑小學(xué)，從中山大道左右轉(zhuǎn)匯入沙湖路然后轉(zhuǎn)入湯坑路的車流量大，尤其是早晚上下班和上下學(xué)高峰期，如圖3-9所示：圖3-9湯坑路實景圖1.3存在問題對于中山大道幾個交叉口存在的問題，經(jīng)過實地勘驗，其存在的問題如下：1.1.1信號燈設(shè)置不合理根據(jù)現(xiàn)場調(diào)研情況，中山大道的區(qū)政府路段出入?yún)^(qū)政府的車輛以上下班或辦事居多，車流量不大，且行人和非機動車過街流量較少，且與上下兩個交通信號燈之間的距離相隔過近，不符合設(shè)置條件，因此建議該路段信號燈予以關(guān)閉，但不拆除信號燈設(shè)施設(shè)備，以便后期其他支路通車后做相應(yīng)組織調(diào)整。因中山大道大工業(yè)區(qū)體育中心路段信號燈主要為行人過街信號燈，目前該處行人過街流量較少，不會對該路段造成太大交通沖突，因此該處暫時不需開啟信號燈加以控制。在中山大道中，原先的11個交通信號燈只有9個需要進一步進行優(yōu)化，而后在這個結(jié)果會Vissim仿真中進行驗證。1.1.2信號配時設(shè)置不合理中山大道上由于道路建設(shè)時間比較長久，信號燈使用的還是固定的單點控制系統(tǒng)即基于四相位，相位一為東西直行，相位二為東西左轉(zhuǎn)，相位三為南北直行，相位四為南北左轉(zhuǎn)。周期T為120s，交叉口相位與信號配時如圖3-10，表3-1所示：表3-1中山大道信號燈基本配時相位東西直行東西左轉(zhuǎn)南北直行南北左轉(zhuǎn)周期配時（s）40204020120東西直行東西左轉(zhuǎn)南北直行南北左轉(zhuǎn)圖3-10四相位示意圖但是隨著坪山區(qū)的快速發(fā)展，車流量日益增多，對于城市道路而言，發(fā)生擁堵幾乎是必然發(fā)生的。為了方便計算，將研究片區(qū)范圍中山大道和其相鄰幾條支路車流數(shù)據(jù)做分析處理，對于其交叉口做編號處理，以方便后續(xù)計算，如表3-2、表3-3：表3-2交叉口標(biāo)號道路名稱中山大道行政路蘭竹西路丹梓西路龍坪路金碧路湯坑路中山大道/1號2號3號4號//行政路/////5號8號蘭竹西路/////6號/丹梓西路///////龍坪路/////7號9號金碧路///////湯坑路///////表3-3整理后交叉口數(shù)據(jù)交叉口進口道1（pcu/h）進口道2（pcu/h）進口道3（pcu/h）進口道4（pcu/h）左轉(zhuǎn)直行右轉(zhuǎn)左轉(zhuǎn)直行右轉(zhuǎn)左轉(zhuǎn)直行右轉(zhuǎn)左轉(zhuǎn)直行右轉(zhuǎn)11123689825610925357158459154228224214627827684136125781652951001583013115187231841551438416817813628419941022043055635118789351168154300241511325320118834124088201203752843206132120115195235184134150280693222017351653315225415613525420164126201812830126884200167134281160105154161984201265154199262463521322452751251.4本章小結(jié)本章主要內(nèi)容包括，對深圳市坪山區(qū)中山大道進行實地調(diào)研之后得到數(shù)據(jù)進行分析處理，在調(diào)查過程中發(fā)現(xiàn)中山大道區(qū)域交通情況較差，主要體現(xiàn)在早晚高峰時期擁堵情況頻發(fā)，且交通擁堵擴散速度快、影響范圍大。對區(qū)域內(nèi)各個交叉口實際情況進行了拍照，記錄了其中各個交叉口的車流數(shù)據(jù)，后期對收集的數(shù)據(jù)進行了整理分析，對交叉口進行排序處理，為下文的信號系統(tǒng)優(yōu)化打下基礎(chǔ)。

第2章中山大道路口信號控制改進策略2.1信號燈設(shè)置優(yōu)化方案中山大道區(qū)域現(xiàn)在共有11個交叉信號燈，其中有兩處信號燈設(shè)置不符合規(guī)范，信號燈的設(shè)置是使交通流的運行更加流暢。過多的設(shè)置交通信號燈不僅不會取得優(yōu)化效果，反而會由于過多的干擾交通流的運行，使下一個路口的交通情況惡化。在成本方面來說，交通信號燈的工程造價以及維護費用相對較高，減少不必要的交通信號燈設(shè)置是有利于減少成本。區(qū)政府門口交通信號燈優(yōu)化方案區(qū)政府門口信號燈設(shè)置由于距離上的不合理，設(shè)置信號燈需要經(jīng)過科學(xué)判斷和正確設(shè)計，能夠合理設(shè)置和運行的交通信號燈，可以兼有改善交通安全的效果，但交通信號燈的主要目標(biāo)和功能是使各方向交通有秩序、高效率的通行。如果交通信號燈只被看成一種純粹的交通安全設(shè)施，僅僅是為了交通安全而盲目設(shè)置，往往會帶來很多反面效應(yīng)，國內(nèi)外的一些研究表明，在不合理的地點設(shè)置交通信號燈，會出現(xiàn)相鄰道路無車輛通行，但駕駛?cè)藚s需要長時間等候交通信號，增加交通延誤，通行效率降低，也造成能源的消耗和運行費用的浪費，而當(dāng)駕駛?cè)嗽谙喈?dāng)長的時間內(nèi)并未看到相鄰道路有車輛通行，往往會引起故意或無意的闖紅燈，從而增加發(fā)生交通事故的可能性，信號燈控制交叉路口的交通事故，多發(fā)生在交通流量較低的交叉路口，或是交通量較低的時段內(nèi)。過分增加低交通量交叉路口的通行延誤時間，不合理的信號配時可能會存在反作用，降低通行效率，有可能增加追尾事故等等建議該路段信號燈予以關(guān)閉，但不拆除信號燈設(shè)施設(shè)備，以便后期其他支路通車后做相應(yīng)組織調(diào)整。關(guān)閉信號燈后，從區(qū)政府駛出的需左轉(zhuǎn)或右轉(zhuǎn)上中山大道的車輛需注意避讓主線車輛，找合適的空隙匯入中山大道，并設(shè)置相應(yīng)停讓標(biāo)志牌；中山大道南進口需要左轉(zhuǎn)進入?yún)^(qū)政府的車輛，應(yīng)在最左側(cè)的左轉(zhuǎn)車道待行，找合適的空隙左轉(zhuǎn)；同時，區(qū)政府門前的中山大道路段上應(yīng)設(shè)置減速提示標(biāo)志、減速帶、安裝攝像頭抓拍，控制該路段車輛經(jīng)過區(qū)政府時的車速。中山大道大工業(yè)區(qū)體育中心路段信號燈優(yōu)化方案因中山大道大工業(yè)區(qū)體育中心路段信號燈主要為行人過街信號燈，目前該處行人過街流量較少，不會對該路段造成太大交通沖突。建議該路段信號燈予以關(guān)閉，但不拆除信號燈設(shè)施設(shè)備，為后期新的交通流做準備。2.2信號周期優(yōu)化方案中山大道區(qū)域由于修建時間過長，修建時由于技術(shù)限制種種因素，并未考慮區(qū)域性的交通信號燈規(guī)劃，只是各個交叉口基于本交叉口情況做出了信號配時。在交通流量小且不集中的情況下可以保證交叉口的正常運行。隨著時間的推移，新的吸引交通的發(fā)生，周圍土地利用率增加，使交通需求增加速度過快，道路車輛飽和度持續(xù)增加，導(dǎo)致交叉口的運行過緩，甚至引發(fā)大規(guī)模交通擁堵。圖4-1中山大道區(qū)域示意簡圖中山大道區(qū)域如圖所示下，運用第二章所提出的結(jié)合模糊理論和改進的GAPSO算法的思想，對區(qū)域內(nèi)9個存在優(yōu)化空間的信號燈周期進行優(yōu)化，其優(yōu)化過程如下：首先模糊算法用于計算綠波周期。首先，對交通量進行預(yù)估，通過這個整體的交通量為10個入口方向，各個車道上的車流量之和。用分別表示各個交叉口的東西南北方向；分別表示左轉(zhuǎn)、直行和右轉(zhuǎn)車道；表示第周期第個方向第車道上車輛到達的數(shù)量，則可以定義為（4-1）其中，k為比例系數(shù)，并且滿足0≤k≤1。那么第t周期總的交通量為（4-2）在交叉口處的交通量有綠色波浪周期具有決定性的影響的交通量越大，時間越長，對應(yīng)周期的要求也就越高。否則，周期要求是盡可能的短。為此，下一綠色波周期的T值是使用所估計的總的交通量和最新的雙循環(huán)交通流量之間的差估計，圖4-2為模糊推理圖：圖4-2綠波周期T的模糊推算框圖將綠波周期T、預(yù)估總交通量和最新兩周期交通量差值分成五個模糊子集，分別為；；；其論域分別為；。它們對應(yīng)的實際值分別有自己的范圍，m,60,120其對應(yīng)的比例系數(shù)，，（4-3）（4-4）（4-5）多次試驗之后，選取三角形函數(shù)作為各個輸入輸出變量各個模糊子集的隸屬函數(shù)，如圖4-3所示。圖4-3隸屬函數(shù)在計算中，分別把總交通量和最近的兩周期交通量作為差值的模糊子集，采用ifxisAandyisBthenzisC的模糊推理規(guī)則來處理，得到模糊規(guī)則庫R，然后用預(yù)估總交通量與最新兩周期交通量差值輸入到控制器去查詢模糊規(guī)則庫，得到綠波周期的模糊子集，按照加權(quán)平均進行反模糊化，計算出論域中的T*，（4-6）T*再經(jīng)過比例系數(shù)的轉(zhuǎn)化之后就可以得到實際應(yīng)用中的綠波周期T值，其轉(zhuǎn)化公式為（4-7）這個T值就是應(yīng)用模糊推理算法得到綠波周期?；诟倪M的GAPSO算法的模型求解方法，進而在模糊推理算法之后，將得到信號周期代入改進的GAPSO算法中去，運用改進的GAPSO算法對各個交叉口的信號配時做一個合理的分配，以得到一個最大通行能力的方案。在運用改進的GAPSO算法時，首先是仿真運行了模糊算法計算周期與改進的GAPSO算法計算配時，但是區(qū)域路網(wǎng)中中山大道為城市快速路，交通量比較大，在優(yōu)化時，應(yīng)該把中山大道上的4個交叉口達到最優(yōu)化程度，以達到最大通行量。對于其它5個支路交叉口，在滿足中山大道的性能最優(yōu)化之后再盡量優(yōu)化，保證整個區(qū)域路網(wǎng)能有最大的通行能力及最小的延誤時間等指標(biāo)。（1）性能指標(biāo)的表達式在上一節(jié)中，模糊算法用于計算從行政路到龍坪路之間中山大道的公共綠波周期。接下來，有必要為四個交叉點的每個階段分配時間。傳統(tǒng)方法是針對單個交叉點分別進行優(yōu)化。對于本文的時間優(yōu)化，本文使用四個交叉點的總延遲的平均車輛延遲作為性能指標(biāo)來優(yōu)化時序。用表示隊列長度，任意時刻，四個路口共有16個進口方向，48個車輛等待隊列（同向車道算一個），為通行權(quán)矩陣，其取值規(guī)則如下：（4-8）其中，的0代表該相位方向車道沒有通行權(quán)，1則相反，享有通行權(quán)；矩陣中每兩行有48個數(shù)字，代表著48個車輛等待隊列，的腳標(biāo)代表的是四個相位，代表的是16個來車方向，分別是行政路的南西北東方向、蘭楓路的南西北東方向、丹西路的南西北東方向、龍坪路的南西北東方向，代表的是車輛行駛方向右轉(zhuǎn)、直行和左轉(zhuǎn)。這樣就可以得到t周期內(nèi)，16個方向48個車道上所有車輛的總延誤為（4-9）那么，平均延誤就等于：（4-10）（2）約束條件四個路口為實現(xiàn)綠波控制，必須具備公共綠波周期，不過，各個路口各相位的信號配時是可以自由配置的，設(shè)表示路口相位的持續(xù)時間，其中。因此有：（4-11）由于四個路口之間的地域關(guān)系，行政路路口的北方向進口左轉(zhuǎn)車道、西方向進口直行車道、南方向進口右轉(zhuǎn)車道上的離開車輛會變成中山大道西方向進口車道的到達車輛，即為：（4-12）（3）適應(yīng)度函數(shù)根據(jù)前述相關(guān)的公式，可以看出，問題轉(zhuǎn)化成了以為自變量，在上述約束條件下，求取車輛平均延誤的最小值的問題。記為：（4-13）式（4-13）就是改進的GAPSO算法需要尋找的適應(yīng)度函數(shù)。（5）仿真結(jié)果基于模糊算法計算公共綠波周期與基于改進后的GAPSO算法計算的信號配時，在MatlabR2016a上編程，Win10操作系統(tǒng)上運行通過。由于計算參數(shù)多，本文改進的GAPSO算法使用實數(shù)編碼方式，10個方向上的各個車道車輛按泊松分布規(guī)律到達[34]，四個路口各個相位的配時初始參數(shù)選用表2-34中的數(shù)據(jù)。仿真運行了模糊算法計算周期與改進的GAPSO算法計算配時計算，通過計算機迭代計算，取最后5個周期的結(jié)果，最后整理輸出結(jié)果，轉(zhuǎn)化為表格，如表4-1所示。表4-1改進GAPSO算法與模糊算法計算結(jié)果周期總交通量行政路蘭楓路丹西路龍坪路運行周期T/sq/輛112041532.32.27.2