信号交叉口综合待行区设置方法研究

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3.0 侯斌 2024-11-19 6 4 2.93MB 55 页 15积分

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摘要

近年来，城市交通拥堵已经成为制约我国各大中城市可持续发展的焦点问题，

而且有愈演愈烈之势。城市交通拥堵不仅仅给人们的出行带来不便，它所产生的

环境污染问题，更有可能对人们的健康和正常生产生活带来更大的危害。交通治

堵已经到了刻不容缓的地步。

相对于其它交通治理措施而言，综合待行区还是一个比较新的概念，在国内

的应用尚处于起步阶段，相关的研究相对较少。综合待行区是一种较为特殊且复

杂的信号交叉口进口道控制方式，一般来说，其车道功能可在进口道各车辆行驶

方向（直行、左转、右转、掉头等）之间较为灵活地切换，充分利用现有道路断

面的时空资源，缓解城市道路信号交叉口的交通拥堵问题。

本文分析研究城市道路信号交叉口综合待行区的设置方法与交通控制方式，

为综合待行区的进一步实践应用提供理论依据，对于缓解交通拥堵现状具有较大

的现实意义。

本文首先通过对左转待行区和直行待行区的基础理论的研究，找出它们与综

合待行区之间的区别与联系，指出综合待行区所具有的优势。其次，建立综合待

行区的模型，提出综合待行区车流组织运行方法，给出综合待行区主、预信号协

调控制模型。然后，指出综合待行区的设置条件以及软硬件配套措施，提出综合

待行区的临界长度及其计算公式，给出停车线法改进后的综合待行区通行能力计

算方法。最后理论联系实际，分析综合待行区的应用现状，并基于计算机微观仿

真交通仿真软件 VISSIM，对综合待行区的具体案例进行仿真研究，比较分析设置

综合待行区与原先未设置时的交叉口运行状态，验证综合待行区在实践应用中提

高道路通行能力和缓解交通拥堵的效果。

关键词：交通工程交通控制综合待行区信号交叉口通行能力计算

机仿真

Abstract

In recent years, the city traffic congestion has become a focus problem restricting

China's large and medium-sized city sustainable development, and there is a growing

trend. City traffic congestion not only brings inconvenience to people's travel, the

problem of environmental pollution it produces, is more likely to bring greater harm to

health and people's normal production and life. To ease traffic congestion is critical.

Compared with other traffic management measures, integrated waiting area is a

relatively new concept. Its application in China is still in the stage, and related research

is relatively less. Integrated waiting area is a special and complex traffic control mode.

In general, the lane function can be flexibly switch between going straight, turning left,

turning right and turning around, which can make full use of the time and space

resources of the existing road section and alleviate the problem of traffic congestion in

the city road intersection.

The setup method and traffic control theory of integrated waiting area are analyzed

in this paper, which provides the theoretical foundation for further research and its

application. It is of great practical significance to alleviate the traffic congestion.

First of all, through the study of the basic theory of the left-turn waiting area and

straight waiting area, this paper finds out their differences and relations among the three

kinds of waiting areas and points out the advantages of integrated waiting area.

Secondly, the paper establishes the model of integrated waiting area, puts forward a

method of traffic organization, and gives the main-pre signal coordination control model.

Thirdly, the paper points out the set conditions and the hardware and software

supporting measures of integrated waiting area, puts forward the critical length and its

calculating formula of integrated waiting area, and improves stop-line calculating

method of traffic capacity. Finally, linking theory with practice, the paper analyzes the

application status, and computer simulation is carried out on a specific case based on

VISSIM. The operation state of before and after are analyzed, and it verifies that the

setting of integrated waiting area can improve the traffic capacity of the road and reduce

traffic congestion in practical application.

Keyword: transportation engineering, traffic control, integrated

waiting area, signalized intersection, traffic capacity, computer

simulation

中文摘要

ABSTRACT

绪论 ........................................................ 1 第一章

1.1 研究背景及意义 ................................................ 1

研究背景 .................................................. 1 1.1.1

研究意义 .................................................. 2 1.1.2

1.2 国内外研究现状 ................................................ 3

综合待行区的研究 .......................................... 3 1.2.1

待行区的相关研究 .......................................... 4 1.2.2

1.3 研究目标与内容 ................................................ 7

研究目标 .................................................. 7 1.3.1

研究内容 .................................................. 7 1.3.2

技术路线 .................................................. 8 1.3.3

待行区基础理论研究 ........................................... 9 第二章

2.1 左转待行区 .................................................... 9

设计理念 .................................................. 9 2.1.1

设置条件 .................................................. 9 2.1.2

交通组织方法 ............................................. 10 2.1.3

通行能力分析 ............................................. 10 2.1.4

2.2 直行待行区 ................................................... 11

设计理念 ................................................. 11 2.2.1

设置条件 ................................................. 11 2.2.2

交通组织方法 ............................................. 12 2.2.3

通行能力分析 ............................................. 12 2.2.4

2.3 综合待行区 ................................................... 13

设计理念 ................................................. 13 2.3.1

典型形式 ................................................. 13

2.3.2

2.4 各待行区比较 ................................................. 14

相同点 ................................................... 14 2.4.1

不同点 ................................................... 15 2.4.2

综合待行区的优势 ......................................... 15 2.4.3

2.5 本章小节 ..................................................... 16

综合待行区模型的建立与控制方法 .............................. 17 第三章

3.1 综合待行区模型的建立 ......................................... 17

典型形式的效果分析 ....................................... 17 3.1.1

综合待行区的一般形式 ..................................... 17 3.1.2

交叉口基本放行方法 ....................................... 18 3.1.3

3.2 综合待行区的控制方法 ......................................... 20

控制方法一 ............................................... 20 3.2.1

控制方法二 ............................................... 22 3.2.2

3.3 主、预信号协调控制 ........................................... 26

协调控制流程 ............................................. 26 3.3.1

协调控制模型 ............................................. 26 3.3.2

3.4 本章小结 ..................................................... 28

综合待行区的设置方法与效果评价 .............................. 29 第四章

4.1 综合待行区的设置条件 ......................................... 29

4.2 综合待行区长度的设计与计算 ................................... 29

待行区长度 ............................................... 29 4.2.1

路段长度 ................................................. 31 4.2.2

4.3 综合待行区的效果评价 ......................................... 31

通行能力计算 ............................................. 31 4.3.1

运行效率评价 ............................................. 32 4.3.2

4.4 综合待行区的配套措施 ......................................... 32

硬件配套 ................................................. 32 4.4.1

软件配套 ................................................. 34 4.4.2

4.5 本章小结 ..................................................... 34

综合待行区的实际应用与仿真研究 .............................. 35 第五章

5.1 实际应用调查分析 ............................................. 35

应用概况 ................................................. 35 5.1.1

应用案例 ................................................. 36

5.1.2

5.2 计算机仿真研究 ............................................... 39

微观交通仿真基本思路 ..................................... 39 5.2.1

仿真评价指标 ............................................. 40 5.2.2

典型形式仿真 ............................................. 41 5.2.3

应用案例仿真 ............................................. 43 5.2.4

5.3 本章小结 ..................................................... 45

结论与展望 .................................................. 47 第六章

6.1 主要研究成果 ................................................. 47

6.2 论文不足及有待深入的地方 ..................................... 47

参考文献 ........................................................... 48

在读期间公开发表的论文和承担科研项目及取得成果 ..................... 51

致谢 ............................................................. 52

第一章绪论

绪论第一章

1.1 研究背景及意义

研究背景 1.1.1

近几十年来，我国经济社会飞速发展，大量人口急速向城市转移，各城市也

快速扩容。在这一城市化进程的浪潮中，大量集聚的人口数量带来了巨大的交通

需求，并且伴随着人民生活水平的逐步提高，大多数城市的机动车保有量呈现出

了爆发式的增长，越来越多的城市道路出现了供不应求的严峻局面，特别是在一

些路网关键节点上，城市交通建设的速度已经远远跟不上居民出行需求的增长速

度，虽然各地政府都已经开始对当地小汽车牌照进行总量控制，但是高峰时段拥

堵不堪的现状在短期内仍然很难改变。另外，我国城市交通的构成复杂，交通秩

序较为混乱、交通设施尚不完善等问题更加重了道路拥堵。

在政府大力推进可持续发展道路的当下，没有人不希望每当抬起头看到的就

是APEC 蓝，但是城市道路拥堵已经俨然成为了挡在这一美好道路上的拦路虎，

制约着城市的健康向上发展，形势不容乐观。近几年，政府有关部门开始对大气

环境污染特别是 PM2.5 指数爆表等现实问题的治理狠下功夫，经监测发现，这其

中有相当大比例的污染源来自于汽车尾气的排放，而在道路拥堵时汽车的“走走

停停”所产生的污染是最严重的。可见，城市交通拥堵这一顽症已经不再局限于

给人们出行带来不便这么简单，更可能因此对人们的健康和正常生产生活带来更

大的危害。

国外的情况亦不容乐观，根据许多国家公布的环保发现，在大气环境治理一

项中，交通拥堵导致的直接和间接经济损失已经难以想象。例如，美国近年来的

城市流动报告就已明确指出，交通拥堵不但使得人们的出行受阻，国家经济的发

展也因此遭受打击；在日本东京，每年因为交通拥堵而造成的经济损失，经专家

测算，已高达一千多亿日元；欧洲同样不可幸免，损失也很惊人，这一数字大约

在每年 5千亿欧元。

以上种种迹象均表明，交通治堵已经刻不容缓，交通运行现状亟待改善。

交通拥堵之所以产生，就本质而言，是由于没有处理好交通供给和交通需求

之间的平衡关系，即交通需求大于交通供给便产生了拥堵。解决之道无非两个，

一个是从工程方面着手，即加大交通基础设施的建设，以便使不断增长的交通需

求得到满足；另一个是从管理方面为切入点，即在现有交通基础设施和道路资源

的情况下，如何通过优化交通管理手段，来提高资源的使用效率。从国外发达国

家的经验和我国多年来实际的情况看，随着道路基础设施建设逐步完善，城市空

间中可供道路修建的面积占整个城市的比值也逐渐接近上限，一般为 20%~25%。

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摘要近年来，城市交通拥堵已经成为制约我国各大中城市可持续发展的焦点问题，而且有愈演愈烈之势。城市交通拥堵不仅仅给人们的出行带来不便，它所产生的环境污染问题，更有可能对人们的健康和正常生产生活带来更大的危害。交通治堵已经到了刻不容缓的地步。相对于其它交通治理措施而言，综合待行区还是一个比较新的概念，在国内的应用尚处于起步阶段，相关的研究相对较少。综合待行区是一种较为特殊且复杂的信号交叉口进口道控制方式，一般来说，其车道功能可在进口道各车辆行驶方向（直行、左转、右转、掉头等）之间较为灵活地切换，充分利用现有道路断面的时空资源，缓解城市道路信号交叉口的交通拥堵问题。本文分析研究城市道路信号交叉口综合...

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