环形交叉口优化毕业论文

城市环形交叉口是在几条相交的城市道路的平面交叉口中央设置一个半径（面积）较大的中心岛（环岛），使所有经过交叉口的直行和左转车辆都交织进入环道并绕着中心岛作逆时针方向单向行驶，在其行驶过程中将车流的冲突点变为交织点，使车辆以交织运行的方式来消除冲突点，从而保证交叉口的行车安全，提高交叉口的通行能力。然而，随着国家经济发展、城市基础建设发展，随之而来的城市道路交通需求量不断增加，环形交叉口通行效率严重降低。为改善环形交叉口的交通状况，国内一般采取两种方法进行改造。第一是采用立体交叉的方式，此方式对现况交叉口改造较大，投资也较大；另一种则是采取环岛加信号控制的方法，在时间和空间上充分利用环形交叉口的资源，提高了其通行能力。 综上所述，环岛的改造方式及信号配时方式是提高环岛通行能力的关键。由此可知，在不改变环岛基本形式的前提下，信号配时方案的优劣决定环岛改造成功与否。采用交通仿真技术模拟环岛交通状况并优化信号配时方案是解决问题的一种重要方法。 本文采用德国PTV公司开发的交通仿真软件Vissim应用于环岛信号配时中，并对环岛信号配时方案进行优化。 1VISSIM软件简介 VISSIM 是一种微观、基于时间间隔和驾驶行为的仿真建模工具，用以建模和分析各种交通条件下（车道设置、交通构成、交通信号、公交站点等），城市交通和公共交通的运行状况，是评价交通工程设计和城市规划方案的有效工具。 VISSIM 由交通仿真器和信号状态产生器两部分组成，它们之间通过接口交换检测器数据和信号状态信息。VISSIM 既可以在线生成可视化的交通运行状况，也可以离线输出各种统计数据，如：行程时间、排队长度等。 2信号配时及仿真过程 信号配时的概念 在平面交叉口设置信号控制的目的，是通过为不同流向、不同种类交通流提供通过路口的时间路权，从时间上消除路口内交通流的冲突点。优化信号配时可减小城市道路网络上的车辆延迟、降低交通事故、减小环境污染和燃油消耗，从而可有效利用道路设施。在还不具备条件实现自适应的面控系统的情况下，可在单个交叉口进行优化配时。 软件仿真流程 利用系统仿真技术，研究系统的运行状态及其随时间变化的过程，并通过对仿真运行过程的观察和统计，得到被仿真系统的仿真输出参数和基本特征，以此来估计和推断现有系统或未来系统的真实参数和真是性能，这个过程称为系统仿真过程。 1.确定研究对象（环岛），并对对象进行相关交通数据的调查，调查数据包括：高峰小时交通量数据、环形交叉口几何尺寸数据、现况信号配时情况以及现况机动车道划分情况等； 2.利用图像处理软件采集环岛现况地形图片，并导入软件； 3.进行路网绘制，按照机动车流方向确定link的起终点，并对link参数进行编辑调整，例如车道数量、车道宽度、行为类型、显示类型等； 4.链接各个车道，选取要链接的车道进行链接并对相应参数进行编辑修改，依次对各条可行的车道进行链接为下一步工作做好准备； 5.对模型添加交通量，在模型中选择相应的link，并输入其在一个仿真模拟周期内的交通量； 6.输入机动车运行路径，对起始link和终止link进行链接编辑； 7.输入信号配时方案； 10.输入发车频率、车型尺寸、车速、加减速度、车型组成等必要数据； 11.设置监视器； 12.选择仿真结果输出形式。 3实例分析 以北京市某环形交叉口作为实例进行仿真分析，此环形交叉路口为行人、机动车分流形式，机动车使用环岛选择行驶路径，行人采用地下通道完成过街行为，因此在平面上机动车与行人没有交织冲突，本次研究对象仅为机动车。 环岛位于北京市中心城区，是区域内南北方向城市主干道与东西方向城市次干道的交叉点。此交叉口周边区域属于人口居住密集区域和商业餐饮繁华区域。从本世纪初开始，随着本市经济规模、人口数量、机动车数量的高速发展，交叉口周边区域的路网交通状况日益恶化，早晚高峰期拥堵严重。 此区域属于人口密集区，交叉口改造方案可行性较低，因此优化信号配时成为目前唯一可行的方法。 现况仿真 此环岛地处北京市中心城区，与环岛相连的东、西、南、北方向道路均为城市干道，东西向临路为繁华商业街，南北向临路为密集居住区。此区域日常的交通活动异常频繁，因此拥堵现象较为严重。图1为此环岛高峰时段交通状况的仿真结果。现况环岛配时为两相位配时。 图1 环岛仿真模拟图 由图一可以看出，由于高峰时段车流量较大，环岛交叉口环道内的车辆较多，车辆行驶缓慢，且路口排队车辆较多，大大降低了交叉口的通行能力。 当交叉口交通量较小时，环岛与十字交叉口相比，因其在环岛内部的车辆不受信号控制，避免了因信号管制而产生的交通阻滞。但是，当交通量较大时，会导致环岛内车辆过多，行驶不畅，造成进入环岛的车辆排队等待，从而引起路段车辆排队现象，导致通行能力大幅度降低。因此，只有增加信号配时相位，细化分配通行权利，才能较好的解决环岛内部车辆滞留现象。 配时改善方案 由于早晚高峰期交通量大，采用两相位配时无法有效缓解环岛内车辆行驶缓慢、滞留现象严重的状况，因此可采用四相位控制方案，将周期设为120s，其相位方案及配时方案如图2、图3所示。 图2 相位方案 图3 配时方案 采用仿真软件VISSIM对配时改善方案进行模拟，证明该方案如图4可以比较有效的缓解环岛路口的拥堵状况，提高了环岛通行能力，减少环岛延误时间。 图4 方案调整后模拟 相对于其他交通分析技术，交通系统仿真技术具有许多优点，如： 不需要真实系统的参与，非常经济；通过系统仿真，能清楚地了解到交通流中那些变量是重要的，以及它们是如何相互作用的；系统动态模型的时间标尺可以与实际系统时间标尺不同，因此即可进行实时仿真；能重复提供同样的交通道路条件，从而可以对不同的方案进行比选；能不断改变系统运行条件，从而可以预测交通系统在各中情况下的行为；能够随时间和空间改变交通需求，从而对道路交通拥堵做出预报；能够处理相互影响、相互作用的复杂的排队过程；当其他的交通分析技术不适用时，系统仿真往往能有效地解决问题。 4结束语 随着国家经济发展、城市基础建设发展，随之而来的城市道路交通需求量不断增加，环形交叉口通行效率严重降低。为改善环形交叉口的交通状况，一种方法是拆除并进行彻底该走，此方式对现况交叉口影响较大，投资也较大；另一种则是本文推荐的方法，利用现有仿真软件Vissim对环岛进行仿真，并采取环岛改善优化信号控制的方法，在时间和空间上充分利用环形交叉口资源，提高其通行能力。

轨道。根据城市总体规划，规划轨道线网由市域快速铁、市区地铁和轻轨组成，共17条线路，其中市域快速铁4条，市区地铁8条，市区轻轨5要，全长约780公里。根据上海城市新要求，中心城要重点世博会地区的轨道交通和换乘枢纽的建设方案，郊区要结合三大重点城镇发展区域和五大产业园区，研究轨道交通的规划建设方案。近期要集中力量基本建成中心城轨道交通基本网络，并结合重点城镇和产业布局调整，有序建设市域轨道交通线网。 城市道路。根据城市总体规划，中心城道路网由快速路、主要干道、次要干道以及支路组成，形成内环以外环形放射，内环以内方格网的混合式路网，在完成两个环线和“三横三纵”骨干道路的基础上，加快射线道路建设。近期要建成中环线，改造内环线，建设沪闵高架、共和新路高架等，形成以“三环十射”为骨干的中心城快速道路系统，加快大连路隧道、复兴路隧道、翔殷路隧道、军工路、上中路等越江通道建设。继续加强各级路网建设，优化级配，提高路网整体能力，实现通行能力与交通需求的动态平衡，为世博会交通奠定基础。 内河航道网。根据城市总体规划，配合上海国际航运中心建设，提高内河航道集疏运配套能力，重点发展集装箱运输，适应上海城市功能和产业结构调整，优化内河航道及内河港区布局。近期要建成以“一环十射”为骨干的内河干线航道，优化水系景观，形成集航道运输，防洪排涝等多功能的内河水网。 建设与时俱进的“三港二网”化交通体系，是上海建设成为长江三角洲城市群的中心城市，实现国际“四个中心”和世界城市的战略目标的重大战略举措。

城市道路交通管理规划与研究摘要：城市道路交通管理规划是城市可持续性发展的前提和基础，本文分析介绍了我国城市道路交通管理规划的现状，阐述了交通管理规划的目的、内容、层次及过程，论述了交通需求预测的分析方法及其相应交通需求模型在交通管理规划中的应用。关键词：城市道路交通 管理规划 交通需求1.道路交通管理规划现状西方国家城市交通系统发展经历了两个阶段，即建设阶段：二战后至二十世纪70年代；管理阶段：二十世纪80年代至现在。重点在公共交通系统、小汽车发展、单项交通、交通信号控制以及道路的有效利用等多方面进行交通管理规划。目前我国城市交通发展的历程相当于西方国家的60～70年代，与发达国家相比，城市机动车密度还比较低。尽管如此，由机动车引发的环境污染问题和城市交通堵塞问题也很严重。这充分说明了我国在道路交通管理方面还存在体制上、行政上和技术上的问题。随着全国城市道路交通畅通工程的深入开展，许多城市的交通状况得到了很大的改观，而且一系列先进的交通管理设备和先进的管理模式被采用，取得了很好的效果。如厦门、大连、南京、青岛、济南、杭州等城市的交通管理工作均很有成效，先后被评为畅通工程“优秀管理水平”。取得成绩的同时，我们还要清楚地认识到，目前我国城市交通管理总体水平与畅通工程要求还有一定差距。在2000年全国“畅通工程”工作组检查的138个城市中，42个城市的交通管理规划工作只达到畅通工程11项要求中的5项要求，20个城市仅满足4项要求。由此可见，我国在城市交通管理规划方面远远滞后于现代道路交通发展的要求。城市网络很复杂，交通的运行很复杂，产生交通问题的因素也很复杂，相应制定的城市交通管理方案往往由多个管理策略、管理措施组合而成，任何一个建设或管理措施的实施都会引起整个城市路网上交通运行情况的改变。如将一条路的某个路段改为单行道或单双号通行、将交叉口的类型改变（无控制改为信号控制）、将某路段改为公交专用道、打通某条路或拓宽某条路等，都会引起整个城市80%～90%以上的主要道路交通流量和车速的改变。因此，交通管理问题是一个系统工程，必须用科学的方法解决，常用的经验性的方法是不能完全解决的。因此交通管理需要做规划，实际上，目前一些城市所实施的有些管理措施，都是做过规划的，只是不太系统、全面而已。为了改变当前城市交通管理规划滞后的局面，哈尔滨工业大学、清华大学、同济大学和东南大学等高校以及公安部交通科学研究所、中国城市规划设计研究院等部门正致力于部分城市的道路交通规划编制工作，为提高我国道路交通管理水平作出应有的贡献。2.道路交通管理规划基本内容与方法 道路交通管理规划的目的道路交通管理规划的目的是解决要不要管、什么时间管、怎么管、管什么地方等问题。通过规划，人们能预先知道管理策略实施后的效果，避免由于盲目管理而带来政策上的失衡和经济上的巨大损失。 道路交通管理规划的基本内容道路交通管理规划的工作内容主要包括：（1）城市道路交通现状调查应调查、搜集的资料包括：交通小区划分及小区经济、土地利用资料、交通网络结构及道路几何要素资料、历史道路交通量及流向资料、居民出行特征资料、机动车出行特征资料、货物出行特征资料、现有交通管理设施及效果资料等。在这方面，由于交通调查面广，调查工作量大，资金投入多，因此，有的城市交通规划编制单位，甚至有关政府部门领导对基础数据调查工作不够重视，认为只要在原有交通规划资料搜集的基础上，作些补充调查即可，以致于规划方案与现实脱节，其针对性和可操作性差。这是一种极为错误和片面的观点，应引起有关部门的高度重视。（2）现状分析与问题的诊断从道路基础设施状况、土地利用与公共交通、交通管理设施及现代化程度、交通秩序、交通质量及交通安全以及交通管理体制、政策、规划及宣传教育等方面对城市道路交通及管理现状进行分析、诊断。（3）城市交通需求分析通过交通需求模型的建立和计算（具体模型及方法将在下一节讨论），获得交通管理规划方案实施（评价）年份的各车种（客车、摩托车、公交车、出租车、货车、自行车）的OD矩阵，为后期交通规划提供规划依据和参数。（4）城市交通管理方案的制定一个城市的交通管理方案，往往是由多种管理策略和数种管理措施组合而成的。一般包括交通需求管理策略，如优先发展策略、限制发展策略、禁止出行策略、经济杠杆策略；交通系统管理策略，如结点交通管理、干线交通管理、区域交通管理。（5）城市交通管理方案的评价通过方案评价，分析交通管理措施是如何影响交通流的，预测交通管理措施实施下的交通运行指标，分析是否达到了管理目标。交通管理方案的评价可按道路网络抽象化、交通管理方案抽象化、交通流重分布模拟以及管理效果分析四个步骤进行。3.交通需求模型的建立及发展预测交通需求预测是城市道路交通管理规划工作的基础，要做好一个城市的交通管理规划，首先要对出行进行定量预测，并对某一交通设施或系统进行分析、论证，各个路段、路口以及整个路网的通行能力都必须满足现状、近期或远期出行的交通需求，因此只有搞好流量预测才能了解该路网能否满足该城市的出行需求，并由此加以改善。 出行生成预测居民出行产生预测的目的是建立小区居民出行发生量和吸引量与小区土地利用、社会经济特征等变量之间的定量关系，推算规划年各交通小区的居民出行发生量、吸引量。出行产生包括出行发生与出行吸引。居民出行产生预测的方法很多，常用的方法有交叉分类法、回归分析法、生成率法、吸引率法及平均出行次数法等。居民出行分布预测是将预测的各分区出行发生量、吸引量转化为未来交通分区之间的出行交换量的过程。预测方法大体分为三类，即：增长率法、概率模型法和重力模型法。其中，双约束重力模型法在国内外交通规划中使用最为广泛。 交通分配预测在掌握各分区出行产生、出行吸引，以及出行分布情况后，即知道了各分区之间有多少出行交换量后，就可着手进行交通分配。交通分配就是把各分区之间的空间 O-D量分配到具体的交通网络上。通过交通分配所获得的路段、交叉口交通量资料是检验道路规划网络是否合理的主要依据之一。目前，道路交通管理规划中应用较广泛的交通分配是随机用户平衡模型(Stochastic User Equilibrium)。该模型建立了路段行驶时间与路段交通量之间的函数关系，并考虑了通行能力的限制，通过反复迭代计算，直至达到要求的精度为止，最后分配出各路段上的交通量。 停车需求预测世界上许多大城市均对停车需求预测进行过深入研究，由于各国国情不同、城市发展形态不同、经济增长不同，停车预测模式也不同，其计算方法差异较大。常用的预测模型有：停车生成率模型、用地与交通影响分析模型、相关分析模型、机动车OD预测模型、交通量-停车需求模型、静态交通发生率模型。下面对应用较为广泛的静态交通发生率模型和交通量-停车需求模型作一简要介绍。（1）静态交通发生率模型根据停车调查数据汇总可得到各交通小区的日停车数，再根据停放车辆车型比例换算为标准车，利用综合交通规划中社会经济与土地利用现状及发展预测所提供的现状和近、远期规划年的就业岗位数，抽取一定的样本，可建立静态交通发生率模型：Pij=∑aiLij （i=1，……，m j=1，……，n） （1）式中：Pij为预测年第j交通小区的基本日停车需求（标准车次/日）；ai 为第i类用地的静态交通发生率（标准车次/100工作岗位·日）；Lij为预测年第j交通小区第i类用地的就业岗位数（人）；n为小区数；m为用地分类数。对模型的求解采用非线性优化的方法，即建立非线性优化模型：式中参数意义同前。（2）交通量-停车需求模型通过对几种停车需求预测方法的比较可知，该模型虽不能具体得到区域内每一土地使用的停车设施需求量，但由于它与动态交通的预测方法相结合，因此比较适用于对交通小区的宏观停车需求分析。因此该模型可用来检验静态交通发生率模型的计算结果。模型表达式为：logPi=Ao+A1·logVki+A2·logVhi （3）式中：Pi为预测年第i交通小区的日停车需求量（标准车次/日）；Vki为预测年第i交通小区的客车日出行吸引量（标准车次/日）；Vhi为预测年第i交通小区的货车日出行吸引量（标准车次/日）；Ao、A1、A2为回归系数。参考文献： 1.庄严、罗辑.促进城市交通发展、走城市交通可持续发展之路. 交通工程通讯，2000（2） 2.盖春英、裴玉龙.基于公路网的路段交通量预测方法研究. 交通工程通讯，2001（2） 3.王炜、徐吉谦、杨涛、李旭宏.城市交通规划理论及其应用. 南京:东南大学出版社,1998. Transportation GIS Software (Travel Demand Modeling with TransCAD )，1999. D. Urban Transportation Planning. McGraw-Hill Book Company，1984.