交叉口短车道渠化与信号配时设计的协同优化

论文摘要

随着我国城市化进程的加快,机动车保有量飞速增长,交通需求与交通供给之间的矛盾日益凸显,交通拥堵问题已成为亟待解决的一大难题。合理配置交叉口时空资源是解决交通拥堵问题的有效方法之一。本学位论文提出协同设计交叉口短车道渠化方案与信号配时方案的思想和方法。主要包括以下三项研究工作。一方面,基于短车道对进口道饱和流率的影响,建立单点交叉口和相邻交叉口以通行能力和车辆平均延误为优化目标、以短车道长度和相位有效绿灯时间为决策变量的联合优化模型,并使用MATLAB软件编制了求解模型的通用程序。另一方面,采用大连市典型交叉口的交通调查数据,获得了优化方案,并对比分析了现有方案和优化方案下的通行能力、车辆平均延误及饱和度等交通效益指标,进而利用VISSIM仿真软件模拟了现有方案和优化方案下的交通流运行状况,从而验证了优化模型的可靠性和有效性。此外,针对求解单点交叉口和相邻交叉口优化模型过程中多目标函数转化为单目标函数的问题,分别讨论不同目标函数对模型优化结果的影响,并利用VISSIM仿真软件对比分析不同模拟方案下的交通流运行状况。研究结果表明,短车道渠化与信号配时的协同优化能够改善交通流运行状况和交叉口服务水平,可以实现交叉口(群)时空资源的整体最优配置。本论文研究成果可以应用于交通设计和信号控制的工程实践中,能够为解决交通拥堵提供有效方法。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 国外研究现状
• 1.2.2 国内研究现状
• 1.3 研究目标及主要内容
• 1.3.1 研究目标
• 1.3.2 主要研究内容
• 2 信号交叉口通行能力及服务水平
• 2.1 信号交叉口通行能力
• 2.1.1 饱和流率
• 2.1.2 通行能力
• 2.2 信号交叉口服务水平
• 2.2.1 Webster延误公式
• 2.2.2 HCM1985延误公式
• 2.2.3 HCM2000延误公式
• 2.3 小结
• 3 单点交叉口短车道渠化与信号配时优化模型
• 3.1 概述
• 3.2 短车道对进口道饱和流率的影响
• 3.3 模型建立
• 3.3.1 目标函数
• 3.3.2 约束条件
• 3.3.3 优化模型
• 3.4 实例应用
• 3.4.1 交通调查
• 3.4.2 模型求解
• 3.4.3 仿真验证
• 3.5 目标函数的影响分析
• 3.5.1 HCM1985延误公式的影响分析
• 3.5.2 HCM2000延误公式的影响分析
• 3.5.3 交通仿真的对比分析
• 3.6 小结
• 4 相邻交叉口短车道渠化与信号配时优化模型
• 4.1 概述
• 4.2 模型建立
• 4.2.1 目标函数
• 4.2.2 约束条件
• 4.2.3 优化模型
• 4.3 实例应用
• 4.3.1 交通调查
• 4.3.2 模型求解
• 4.3.3 仿真验证
• 4.4 目标函数的影响分析
• 4.4.1 HCM1985延误公式的影响分析
• 4.4.2 HCM2000延误公式的影响分析
• 4.4.3 交通仿真的对比分析
• 4.5 小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢