華南理工大學土木與交通學院交通管理與控制課程設計課程設計報告書題目：馬場路干道信號協調控制學院土木與交通學院專業交通工程目錄一、 緒論 31. 選題背景 32. 課程設計目的 3二、 現狀分析 31. 道路現狀 32. 現行方案存在的問題 43. 解決思路與對策 44. 現場實地調查 4三、 單點信號配時設計方案 4四、 干道信號協調控制方案 41. 計算公用周期時長 42. 計算各交叉口的綠燈時間 53. 計算相位差 5五、 方案分析評價 8六、 總結 8七、 參考文獻 8八、 附錄 8附錄A：路段信號配時及流量數據 8

馬場路干道信號協調控制緒論選題背景城市交通中，由于交通流量大，使得各相鄰交叉口往往相互關聯，相互影響，因為只關注某一個交叉口的交通控制是不能夠解決城市主干道的交通問題的。同時在城市道路網中，交叉口相距很近，如各交叉口分別設置單點信號控制，車輛經常遇到紅燈，時停時開，行車不暢，也因而使環境污染加重。為使車輛減少在各個交叉口上的停車時間，特別是使干道上的車輛能夠暢通行駛，把一條干道上一批相鄰的交通信號連接起來，加以協調控制，就出現了干道交叉口交通信號協調控制系統。進行干道協調控制設計的原則主要有:(1)綠波帶最大化;(2)延誤最小化課程設計目的為了更好地分析理解干道協調控制的概念與方法，我們選取了廣州市天河區的馬場路作為具體的例子來進行干道交叉口交通信號協調控制。在本課程設計中，我們充分考慮了馬場路的現狀問題以及其現狀車流量，進而對馬場路上五個交叉口進行信號協調控制。我們相信通過這次的課程設計，我們能夠對干道信號協調控制的方法技巧以及優化方案等都有比較深刻的了解。現狀分析道路現狀馬場路是廣州市天河區珠江新城的一條南北走向道路，南起臨江大道，北至黃埔大道西石牌東路口，全長1.6公里。我們小組選取馬場路當中的幾個主要交叉路口，包括：海安路、金穗路、花城大道、海明路、海月路五個主要交叉口。路段全長1210米。現行方案存在的問題馬場路是廣州比較早實現干道協調控制的道路之一，在實現干道協調控制之后車輛延誤有所減少，車速也有所提高，得到一些司機的好評。然而，經過我們實地考察，仍然發現其中存在的一些問題，例如：期望車速過高，大型車由于啟動車速與整體車速較慢，容易趕不上下一個相位的綠燈時間而遭遇連續“紅波”。綠波帶過窄，綠波時間內能夠通過的車輛數不多。公交車以及其他車輛變道影響較大。解決思路與對策通過實際平峰車流情況，重新確定相位相序以及公共周期，確定最大相對挪移量對應理想間距，理想期望車速，分別從經典算法，綠信比最小，交通狀況最差，以及上下行綠波損失最大四個方面考慮，將重點關心的交叉口放在理想交叉口附近，確定最大綠波帶寬，確定對應最佳相位差。現場實地調查要不要這樣吹咧要不要這樣吹咧我們小組通過現場實地調查，通過車牌法確定路段平均車速為v=40km/h，并且確定各個交叉口相位相序設置情況以及其信號配時。然而，由于時間以及人員調配不足，我們小組并沒有對各個交叉口的流量現狀進行全面調查，而是采取了過去的流量數據，通過采樣調查修正。（信號配時與流量數據見附錄A）單點信號配時設計方案干道信號協調控制方案計算公用周期時長分別根據干道交叉口的各自交通信息，利用單點配時方法確定各交叉口的周期時長中最大者作為公用周期時長，即：C計算各交叉口的綠燈時間確定協調相位的最小綠燈時間協調相位即是協調方向的相位。各交叉口協調相位所必須保持的最小綠燈時間就是關鍵交叉口協調相位的綠燈顯示時間，tEGmt確定非關鍵交叉口非協調相位最小有效時間非關鍵交叉口非協調相位交通飽和度在滿足實用限值xp（一般取xp=0.9）時，有等式t確定非關鍵交叉口協調相位的有效綠燈時間干道協調控制子區內的非關鍵交叉口，其周期時長采用子區的公用周期，協調相位的綠燈時間不應短于關鍵交叉口協調相位的綠燈時間。為滿足這一要求，非協調相位的最小有效綠燈時間按下式確定以后，富余有效綠燈時間全部調劑給協調相位，以便形成最大綠波帶。非關鍵交叉口協調相位的有效綠燈時間可按下式計算得到：t計算各交叉口各個相位的綠燈顯示時間通過以上三個步驟已經求出了各個交叉口各個相位的有效綠燈時，可求出各相位的綠燈顯示時間。計算相位差圖解法數解法確定相位相序由于馬場路全路段有行人過街，不適合做單進口放行的協調控制，且因而采取對稱放行的干道協調控制方案，具體相位相序介紹如下：計算公用周期時長根據設計相位相序，以K=0的阿式最短周期計算，確定的各個交叉口單點配飾方案的周期時長分別是100s,80s,70s,130s,90s，所以選取公共周期130s且確定關鍵交叉口為D馬場路-海明路交叉口計算各個相位綠燈時間表SEQ表\*ARABIC1各交叉口各個相位的綠燈時間相位交叉口1234協調相位綠信比（%）非協調相位綠信比（%）A77145911B56246304346C591310304341D6510155019E751585818計算相位差數解法是通過尋找使得系統中各實際信號位置距理想信號位置的最大挪移量最小來獲得最優相位差控制方案。設馬場路-海安路交叉口編號為A，馬場路-金穗路交叉口編號為B，馬場路-花城大道交叉口編號為C，馬場路-海明路交叉口編號為D，馬場路-海月路交叉口編號為E。已知路段的五個交叉口，它們相鄰間距列于下表中，為計算方便，取10m為單位取有效數字。已知關鍵交叉口周期時長為130s，相應的帶速暫定為v=36km/h，即10m/s。表SEQ表\*ARABIC2數解法確定信號相位差表交叉口編號ABCDE間距

a24501730bb/a5524193611120.218182562418359110.196429572417347100.175439582416335110.189655592415323120.20339602414311130.2166676124133060300.4918036224122959300.4838716324112858300.476196424102757300.46875652492656300.461538662482555300.454545672472454300.447761682462353290.426471692452252280.405797702442151270.385714712432050260.366197722421949250.347222732411848240.328767742401747230.3108117524741646280.373333計算a列首先計算vC/2≈650m。這就是說，相距Xm信號的相位差，正好相當于交互式協調系統的相位差（錯半個周期）；相距2Xm的信號，正好是同步式協調（錯一個周期）。以海安路為起始信號，則其下游同海安路相距vC/2、vC、3vC/2、…處即為正好能組成交互式協調或同步式協調的“理想信號”位置。考察下游各實際信號位置同各理想信號位置錯移的距離，顯然，此錯移距離越小則信號協調效果越好。然后，將vC/2的數值在實際允許的范圍內變動，逐一計算尋求協調效果最好的各理想信號的位置，以求得實際信號間協調效果最好的雙向相位差。計算a列內各行圖SEQ圖\*ARABIC1a取X圖SEQ圖\*ARABIC1a取X時的實際信號位置與理想信號位置的對應圖從圖中查出各交叉口與前一個理想信號位置的距離間隔，填入表中相應位置。計算b列以a=X一行為例，將實際信號位置與理想信號位置的挪移量，按順序排列（從小到大）并計算各相鄰挪移量之差，將此差值最大者計入b列。計算方法如下：表SEQ表\*ARABIC3b列計算方法ABCDEA以此類推，計算各行的b值。確定最合適的理想信號位置由表2中可知，當a=61時，b=30時，A~E各信號到理想信號位置的相對挪移量最小，即當vC/2=610m時可以得到最好的系統協調效率。如圖X所示，圖上X~X同理想信號位置之間的挪移量之差最大，即理想信號位置同D間的挪移量為（610-300）/2=155米，即各實際信號位置距離理想信號位置的最大挪移量為155米。理想信號位置距C為155m，則距A為145m，即自A前移145m即為第一理想信號位置，然后依次每610m間距將各理想信號位置列在各實際信號位置之間作連續行駛通過帶圖圖SEQ圖\*ARABIC3理想信號位置與實際信號點的相對位置計算相位差表SEQ表\*ARABIC4計算相位差表交叉路口ABCDE理想信號位置編號11223各信號位置左右左右左綠信比λ（%）59.4434649.357.9損失（%）23.7704915.573772.45901625.4098425.40984有效綠信比（%）35.6295127.4262343.5409823.8901632.49016相位差（%）70.378.52725.3571.05計算綠波帶寬度ω

ω方案優化從已經求得的數據可以看出，B、C綠信比最小，C、D交叉口間距最短，B、D交叉口之間的間距最接近理想間距，所以從三個方向進行優化，分別是理想交叉口離B、C最近，離C、D最近，和離B、D最近，且他們之間的間距相等。得到的計算相位差的表格分別是交叉路口ABCDE理想信號位置編號11233各信號位置左右左右左綠信比λ（%）59.4434649.357.9損失（%）30.3991929.5有效綠信比（%）29.1343730.328.4相位差（%）70.378.52775.3571.05交叉路口ABCDE理想信號位置編號11233各信號位置左右左右左綠信比λ（%）59.4434649.357.9損失（%）35.24.113.913.936.8有效綠信比（%）24.238.932.135.421.1相位差（%）70.378.52775.3571.05交叉路口ABCDE理想信號位置編號11223各信號位置左左左右左綠信比λ（%）59.4434649.357.92703014030280損失（%）44.26234.91803322.950824.91803345.90164有效綠信比（%）15.137738.0819723.0491844.3819711.99836相位差（%）91.39102.0535.132.95592.365得到以B、C交叉口離理想交叉口間距最短時帶寬最寬ω時距圖如下圖所示總結參考文獻[1]《交通管理與控制》.人民交通出版社,2007.[2]盧凱，徐建閩，葉瑞敏.經典干道協調控制信號配時數解算法的改進[J].公路交通科技,2009,26(1):120-124.[3]盧凱，徐建閩，李軼舜.進口單獨放行方式下的干道雙向綠波協調控制數解算法[J].中國公路學報,2010,23(3):95-101.[4]盧凱，徐建閩，陳思溢，李林.通用干道雙向綠波協調控制模型及其優化求解[J].控制理論與應用,2011附錄附錄A：路段信號配時及流量數據馬場路海安路相位綠燈時間綠信比備注馬場路金穗路相位ABCDE綠燈時間2