行人过街信号与交叉口信号联动控制方法研究

论文摘要

在城市交通网络中,交叉口是道路网络中通行能力的“瓶颈点”和交通事故多发点,主干道是道路网络的主体部分,又是保证城市社会经济活动正常运转的主动脉。干道路段上行人横向过街交通与机动车纵向交通的矛盾,既造成机动车行车延误又增加行人过街的不安全性。因此,需要从时空上协调控制两者的交通行为。本文从路段行人过街信号与交叉口信号的联动控制方法着手进行这一问题的研究。论文以国家自然科学基金项目“单点控制信号交叉口时空资源综合优化利用模式”（50378016）、各城市的交通规划的经验以及东南大学王炜教授开发的的城市交通管理分析软件“交运之星-Transtar”为依托,系统的研究了干道行人过街信号与交叉口信号联动控制方案。全文主要内容如下:（1）文章首先在实际调查的基础上,详细分析了不同用地性质条件下的过街需求的到达特性和不同交通管制下不同过街实体的交通特性,分析了进入路段的机动车初始流特性,并对机动车在路段中的车速特征、离散性以及路段信号控制人行横道对机动车流的影响进行了研究。（2）分析基于一种伺服机构的人群中行人的动态交通流模型,分析研究人群中行人的特征,使行人沿预定的路径逐点移动。该模型已被应用于模拟人群中行人的步行和突然进入狭窄空间的个体运动,仿真结果与实测结果拟合良好。（3）运用适合我国交通现况的定时式线控制系统理论,以南京市太平北路与珠江路的十字典型交叉口为例,在现状调查分析的基础上,具体分析信号配时方案产生的全过程,提出使城市道路单点信号控制交叉口的时空资源得到综合优化利用的交叉口车道渠化方法和信号配时优化方法,通过优化方案与现状进行比较,取得了较好的结果。（4）通过分析过街交通和机动车交通的交通特性,以南京市太平北路路段为例,根据现状交通状况,提出了基于可穿越空挡的行人过街信号与交叉口信号协调控制的方法,建立了路段行人过街信号与交叉口信号协调控制的线性优划模型,对该路段由南向北方向进行单向协调控制设计,并提出了优于现状控制方案的行人过街信号与交叉口信号协调控制方案;在交叉口间距已定的情况下对人行横道设置的个数进行研究,计算机仿真结果表明了此线控系统的有效性和可行性;最后应用一维二速主干道模型对城市干道的人行横道设置个数进行探讨。（5）应用实时模糊控制方法对行人过街信号与交叉口信号联动控制仿真进行研究,根据车辆的平均载客数进行车延误与人延误的转换。把人行横道看成简单的两相位的交叉口,最后以太平北路和平大厦-珠江路路段调查的部分数据对两个路口进行仿真,效果良好。应用递阶控制的思想对行人过街信号与交叉口信号联动控制进行建模,同时介绍了过饱和交通下的行人过街信号与交叉口信号联动控制模型。（6）在考虑行人过街的情况下,从城市交通干线的特性出发,探讨与干线相关的各种影响因素,在交通功能、交通安全和环境影响三个准则下,选取评价干线交通管理规划方案的评价指标,对相关的评价指标进行了量化,建立了城市交通干线管理规划方案的综合评价体系,建立了层次分析模型,并将层次分析法应用到模糊综合评价法中,即形成了AHP—模糊综合评价方法。通过对实例的评价发现问题,并提出了改进方案。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 国内外研究情况
• 1.2.1 国外研究概况
• 1.2.2 国内研究概况
• 1.3 主要研究内容及目标
• 1.3.1 研究对象
• 1.3.2 研究目标及主要内容
• 1.4 本章小结
• 第二章 路段平面行人过街交通流运行特性分析
• 2.1 平面过街行人、自行车和助动车过街需求到达特性分析
• 2.1.1 宏观过街需求到达特性分析
• 2.1.2 微观过街需求到达特性分析
• 2.2 交通实体过街特性分析
• 2.2.1 无信号控制条件下过街交通特征分析
• 2.2.2 定时式信号控制条件下过街交通特征分析
• 2.2.3 感应式信号控制条件下过街交通特征分析
• 2.3 人行横道的通行能力
• 2.3.1 通行能力概述
• 2.3.2 人行横道的通行能力
• 2.3.3 人行道、人行横道、人行天桥、人行地道的通行能力
• 2.4 人群中行人的动态交通流模型分析
• 2.4.1 模型的假设
• 2.4.2 模型的模拟
• 2.5 本章小结
• 第三章 路段机动车流交通特性分析
• 3.1 进入路段初始车流的特征分析
• 3.1.1 交叉口信号控制方案对进入路段机动车流特征的影响
• 3.1.2 进入路段初始车流合流特征分析
• 3.2 路段中行驶机动车车速特征分析
• 3.3 路段中行驶机动车流的离散性分析
• 3.4 路段中行驶机动车流在人行横道的延误分析
• 3.5 路段中行驶机动车流受人行横道的影响分析
• 3.6 本章小结
• 第四章 单点行人过街配时优化方法研究
• 4.1 单点信号交叉口行人信号配时优化
• 4.1.1 现状交通调查
• 4.1.2 存在问题
• 4.1.3 改进方案
• 4.1.4 各信号方案平均信号控制延误的比较
• 4.2 单点定时式控制路段过街人行横道信号配时优化
• 4.2.1 信号控制人行横道最小绿灯时间的确定
• 4.2.2 信号控制人行横道的通行能力分析
• 4.2.3 行人高峰小时所需的绿灯时间的确定
• 4.3 本章小结
• 第五章 路段行人过街信号与交叉口信号联动控制方法研究
• 5.1 现行城市干道行人交通和机动车交通运行状况分析
• 5.1.1 问题的简化和一些假定
• 5.1.2 现行城市主干道行人交通和机动车交通运行基本状况
• 5.1.3 运行状况分析
• 5.2 基于绿波带设计思想的行人过街信号与交叉口信号的联动控制
• 5.2.1 绿波带的设计思想
• 5.2.2 行人过街信号与交叉口控制信号的协调
• 5.2.3 应用实例分析
• 5.3 基于可穿越空档的行人过街信号与交叉口信号的联动控制
• 5.3.1 路段上有一个定时式控制人行横道情况下的单向协调控制
• 5.3.2 路段上有两个定时式控制人行横道情况下的单向联动控制
• 5.3.3 实例分析
• 5.4 行人过街信号与交叉口信号递阶联动控制建模
• 5.4.1 建模思想
• 5.4.2 数学模型
• 5.4.3 分解联动算法及其步骤
• 5.5 过饱和交通下的行人过街信号与交叉口信号联动控制模型简介
• 5.6 基于实时模糊控制方法的行人过街信号与交叉口信号联动控制
• 5.6.1 城市主干道模糊线控制方法介绍
• 5.6.2 模糊控制器构成
• 5.6.3 实时模糊线控制仿真研究
• 5.7 城市主干道人行横道设置个数研究
• 5.7.1 交叉口间距已定的情况下人行横道设置的个数研究
• 5.7.2 基于元胞自动机模型的人行横道设置个数探讨
• 5.8 本章小结
• 第六章 行人过街信号与交叉口信号联动控制评价方法研究
• 6.1 评价内容
• 6.2 评价技术和评价方法
• 6.2.1 城市交通干线评价的研究状况
• 6.2.2 考虑行人过街的城市交通干线运行状态评价
• 6.2.3 考虑行人过街的城市交通干线安全状况评价
• 6.2.4 城市交通干线环境影响评价
• 6.2.5 城市交通干线社会影响评价
• 6.3 评价指标体系的建立
• 6.3.1 城市交通干线系统特性
• 6.3.2 城市交通干线的评价指标体系
• 6.3.3 城市交通干线评价方法的选定
• 6.3.4 考虑行人过街的城市交通干线评价准则的基本思路
• 6.3.5 城市交通干线评价指标的选取
• 6.3.6 城市交通干线评价指标体系的建立
• 6.4 城市交通干线综合评价方法研究
• 6.4.1 层次分析法（AHP）
• 6.4.2 模糊综合评价法
• 6.5 应用实例分析
• 6.5.1 太平北路（珠江路－北京东路段）现状基本情况分析
• 6.5.2 指标的界定与分级
• 6.5.3 利用AHP法对太平北路（珠江路－北京东路段）现状进行评价
• 6.5.4 问题与建议
• 6.5.5 利用AHP法对改进方案的评价
• 6.5.6 利用模糊综合评价法对太平北路（珠江路－北京东路段）进行评价
• 6.6 本章小结
• 第七章 结论与展望
• 7.1 主要研究结论
• 7.2 创新之处
• 7.3 进一步研究工作展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读博士学位期间发表论文及参与科研情况
• 附录