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信号交叉口时空资源综合优化实用方法研究

作　者: 王京元
导　师: 王炜；程琳
学　校: 东南大学
专　业: 交通运输规划与管理
关键词: 信号交叉口 交通设计 时空资源 空间设计 车道功能划分 信号相位 左转 右转 信号配时 综合优化 VISSIM
分类号: U491.51
类　型: 博士论文
年　份: 2006年
下　载: 1704次
引　用: 29次
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内容摘要


信号交叉口时空资源综合优化就是对交叉口时空资源进行整合得到最优的设计方案,它是信号交叉口优化设计的关键技术,更是论文的研究主题。以该主题为核心,论文的研究范畴可划分为五大部分:设计流程、空间优化设计、相位和相序设计、时间优化设计以及时空资源综合优化。第一部分是框架,中间三部分是制定初始设计方案,第五部分则是对初始方案的优化,后四部分是对第一部分的展开,是论文的核心,构成一个彼此联系、完整统一的方法体系。在什么情况下交叉口需要设置信号灯?设置信号灯的交叉口应该按照什么样的流程进行优化?论文的第一部分回答了这2个问题,并提出信号交叉口设计应以最优为原则,而不应仅停留在满足服务水平的层面上,从而明确论文研究的前提和大方向。空间设计的主要任务是完成交叉口车道功能划分,对此,论文的第二部分重点研究了三方面:①左转车道设置;②右转车道设置;③车道功能划分。左转是交叉口最难以处理的问题,始终是交通工程师面临的难点。主要讨论以下几个方面:①左转车道的设置依据;②左转设计长度;③多条左转车道的设置;④左转车道的设置形式和设计方法;⑤左转车道的几何设计和其它注意事项。用概率论和排队论研究了左转车道的设置依据——左转交通量的阈值。综合考虑交通运行效率和安全两个方面,建议在一般情况下,交叉口进口道都应设置左转专用车道。左转车道的设计长度是一个关键的设计要素,首先研究了渐变段和减速段长度的计算,分别研究了有左转保护相位和无左转保护相位时左转存储车道长度的设计方法,并提供了设计表格。对多条左转车道的设置条件和相关事项进行了讨论。正确的设置方式和设计对左转车道安全、高效地发挥其运行效率至关重要,因此,讨论了左转车道的设置方式、转弯半径、交叉口转弯导流线以及标志、标线等。建议在有条件的情况下,左转车道应采用“屏蔽”的设置方式,并给出了不同情况下的设置方法。对于我国混合交通流的状况,右转交通的解决也很重要。与左转车道类似,研究了右转车道的设置依据、存储长度和几何设计等。从安全和交通运行效率两方面分析了右转车道设置的依据,根据HCM2000的研究结果,绘制了进口右转车道设置准则图。右转车道长度除了满足减速和排队的要求,还要满足停车视距的要求。在研究了左转车道设置和右转车道设置两个子问题的基础上,以进口道车道数与路段车道数的匹配和进口道与出口道的匹配为准则,建立了车道功能划分的方法,确定车道功能划分矩阵。信号相位设计是交通信号设计中最具创造性的部分,这是论文第三部分的研究内容。从安全和交通效率两个方面研究左转相位的设置。分析了左转保护相位的设置原则和设置条件,建立了判断左转保护相位的流程,并制定了判定表格。对典型左转保护相位的形式进行研究,讨论了其各自适用情况和条件。同样,对右转讨论了右转保护相位的设置条件、相位形式、适用情况及RTOR。简要分析了相位转换的兼容性,包括直行与直行、直行与左转、左转与左转等。以基本两相位为起点进行逐个判定,判断是否需要设置左转和右转保护相位,设置什么形式等,根据相位的兼容性选择恰当的相位连接方式,即得到了完整的相位方案。信号交叉口设计包括车道功能划分、相位设计和信号配时,前两个问题在论文第二和第三部分中已得到解决,论文的第四部分要解决信号配时,从而完成信号交叉口初始方案设计。

全文目录


中文摘要  4-6
英文摘要  6-20
符号、略缩词注释表  20-22
第一章 绪论  22-36
  1.1 立题的背景及意义  22-24
    1.1.1 城市的交通问题的严重性及对策  22-23
    1.1.2 交叉口信号控制  23-24
    1.1.3 研究意义  24
  1.2 国内外研究概况  24-31
    1.2.1 国外研究概况  24-28
    1.2.2 国内研究概况  28-30
    1.2.3 现有研究的不足  30-31
  1.3 研究目标及主要内容  31-34
    1.3.1 研究目标  31-32
    1.3.2 主要研究内容  32-33
    1.3.3 拟解决的关键问题  33
    1.3.4 论文章节安排  33-34
  1.4 研究方法和技术路线  34-35
    1.4.1 研究方法  34-35
    1.4.2 技术路线  35
  1.5 本章小结  35-36
第二章 信号交叉口交通设计方法体系构建  36-55
  2.1 信号控制交叉口系统  36-39
    2.1.1 交叉口空间界定和进口  36-37
    2.1.2 交叉口的矩阵表示  37-38
    2.1.3 交叉口信号控制系统  38
    2.1.4 信号控制交叉口的特点  38-39
  2.2 信号交叉口交通设计  39-43
    2.2.1 信号交叉口交通设计的概念  39
    2.2.2 信号交叉口交通优化设计的目标  39-40
    2.2.3 信号交叉口交通优化设计的原则与要求  40
    2.2.4 信号交叉口交通优化设计的组成部分和设计内容  40-43
  2.3 信号交叉口时空资源优化设计方法  43-49
    2.3.1 信号交叉口时空资源优化设计的现行流程  43-45
    2.3.2 现行设计方法存在的问题  45-46
    2.3.3 信号交叉口交通设计方法体系  46-49
  2.4 信号交叉口设置的条件和依据  49-54
    2.4.1 交通信号灯的优缺点  49-50
    2.4.2 设置交通信号控制的依据  50-54
  2.5 本章小结  54-55
第三章 信号交叉口空间布局优化方法研究  55-123
  3.1 概述  55-56
    3.1.1 空间优化设计的目标和原则  55
    3.1.2 空间优化设计的内容  55
    3.1.3 空间优化设计流程  55-56
  3.2 设计交通量  56-59
    3.2.1 设计小时  56-57
    3.2.2 设计小时交通量  57-58
    3.2.3 信号交叉口设计交通量的调查  58-59
  3.3 左转车道的设置  59-105
    3.3.1 设置左转车道的必要性  59-60
    3.3.2 左转车道的设置依据  60-68
    3.3.3 设置左转车道对交通安全的影响  68
    3.3.4 左转车道设置的建议  68-69
    3.3.5 左转车道的长度  69-71
    3.3.6 左转车道的存储长度  71-91
    3.3.7 多条左转车道的设置  91-94
    3.3.8 左转车道的设置形式  94-97
    3.3.9 左转车道的几何设计和注意事项  97-105
  3.4 右转车道的设置  105-113
    3.4.1 设置右转车道的定性分析  105
    3.4.2 右转车道设置的依据  105-107
    3.4.3 右转车道设置的建议  107
    3.4.4 右转车道的存储长度  107-110
    3.4.5 右转车道的几何设计和注意事项  110-113
  3.5 车道功能划分  113-121
    3.5.1 概述  113-114
    3.5.2 车道宽度  114-115
    3.5.3 车道功能划分的原则  115-116
    3.5.4 车道功能划分的具体实施  116-120
    3.5.5 节点时空资源整合  120
    3.5.6 车道功能划分的其它注意事项  120-121
  3.6 本章小结  121-123
第四章 信号交叉口相位相序优化设计  123-148
  4.1 概述  123-125
    4.1.1 相位相序的重要性  123
    4.1.2 传统研究的评价  123-124
    4.1.3 研究中存在的难点  124-125
    4.1.4 重点解决的问题  125
  4.2 基本概念  125-129
    4.2.1 信号相位和信号阶段  125-126
    4.2.2 相位时间  126-127
    4.2.3 车流和相位  127-128
    4.2.4 相位图和线圈图  128-129
  4.3 左转相位设计  129-140
    4.3.1 左转相位的分类  129
    4.3.2 左转保护相位的设置条件  129-132
    4.3.3 左转保护相位形式的判定  132-140
  4.4 右转相位设置  140-143
    4.4.1 红灯时右转的处理  141
    4.4.2 右转保护相位的设置  141-143
  4.5 相位方案  143-147
    4.5.1 相位设计的基本原则  143-144
    4.5.2 相位方案初选的影响因素  144
    4.5.3 相位方案的生成策略  144-145
    4.5.4 相位放行顺序  145-146
    4.5.5 行人和非机动车相位  146
    4.5.6 信号相位图的画法  146-147
  4.6 本章小结  147-148
第五章 信号交叉口配时初始方案的制定方法  148-172
  5.1 引言  148-149
    5.1.1 基本概念  148-149
    5.1.2 信号配时的主要优化策略和目标  149
  5.2 基于全日交通流变化的时段划分  149-150
    5.2.1 单点信号交叉口的控制方式和策略  149-150
    5.2.2 时段划分  150
  5.3 信号配时主要参数的确定  150-168
    5.3.1 行人相位时间  150-154
    5.3.2 最短相位时间  154-155
    5.3.3 绿灯间隔  155-158
    5.3.4 相位损失时间  158-160
    5.3.5 绿信比  160-161
    5.3.6 初始周期时长  161-168
  5.4 初始配时方案的确定  168-171
  5.5 本章小结  171-172
第六章 信号交叉口时空资源综合优化方法  172-195
  6.1 空间布局和信号配时综合优化  172-173
    6.1.1 时空综合优化的必要性  172
    6.1.2 本章主要研究的问题  172-173
  6.2 信号交叉口评价指标的选取  173-177
    6.2.1 评价的意义  173
    6.2.2 评价指标选取的原则和要求  173
    6.2.3 评价指标的组成  173-174
    6.2.4 本文采取的评价指标和评价方法  174-177
  6.3 交通模拟和方案评价  177-179
    6.3.1 交通模拟及其优点  177-178
    6.3.2 VISSIM 简介  178-179
    6.3.3 VISSIM 在信号配时中的应用  179
  6.4 互动优化的基本方法和措施  179-187
    6.4.1 可行性的调整  179-181
    6.4.2 最优性的调整  181-186
    6.4.3 时空资源整合  186-187
    6.4.4 不同调整方案的适用情况  187
  6.5 交通管制和特殊方案  187-193
    6.5.1 交叉口流向禁限  187-188
    6.5.2 特殊设计方案  188-193
  6.6 本章小结  193-195
第七章 研究成果应用  195-230
  7.1 实例交叉口概况  195-198
    7.1.1 交叉口性质和沿线环境  195-196
    7.1.2 现状几何条件  196-197
    7.1.3 现状信号控制特征  197-198
  7.2 交通调查和交通特性分析  198-200
    7.2.1 交通量调查  198-199
    7.2.2 地点车速调查  199
    7.2.3 延误调查  199-200
  7.3 信号灯安装依据判断  200-206
  7.4 时段划分  206-207
  7.5 初始方案设计  207-222
    7.5.1 车道功能划分  207-214
    7.5.2 相位方案设计  214-216
    7.5.3 配时方案  216-222
  7.6 方案优化  222-229
    7.6.1 现状方案评价  222-223
    7.6.2 方案优化设计  223-229
  7.7 本章小结  229-230
第八章 结论与展望  230-237
  8.1 主要研究结论  230-235
  8.2 主要创新点  235-236
  8.3 研究展望  236-237
致谢  237-238
参考文献  238-243
附录 A 目前国外主要的交通模拟软件  243-244
附录 B 单点信号交叉口时空资源综合优化设计流程调查问卷  244-246
附录 C 交通信号灯设置依据分析表  246-251
附录 D 信号交叉口设置左转专用车道的准则  251-259
附录 E 信号交叉口设置左转保护相位存储车道长度  259-272
附录 F 信号交叉口设置左转保护相位存储车道长度图  272-285
附录 G 信号交叉口无左转保护相位存储车道长度  285-310
附录 H 信号交叉口左转保护相位设置判定表  310-311
附录 I 信号交叉口初始配时方案计算流程表  311-313
附录 J 北京东路——丹凤街交叉口交通量调查结果  313-314
附录 K 北京东路——丹凤街交叉口地点车速调查结果  314-318
附录 L 北京东路——丹凤街交叉口设计方案评价仿真结果  318-321
攻读博士学位期间发表论文及参与科研情况  321

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中图分类: > 交通运输 > 公路运输 > 交通工程与公路运输技术管理 > 交通工程与交通管理 > 线路交通安全设施 > 交通信号
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