城市道路信号交叉口配时优化、仿真与评价技术

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1、东南大学硕士学位论文城市道路信号交叉口配时优化、仿真与评价技术姓名：刘志伟申请学位级别：硕士专业：交通运输规划与管理指导教师：程琳20090109摘要汽车工业的迅速发展在极大推动世界经济迅猛发展的同时。也为人类生存的环境、经济和社会带来了日益严重的不良影响，例如交通事故频繁，交通拥挤、堵塞、运输效率下降等。如何充分利用现有道路资源，通过科学合理的交通控制手段，最大限度地提高信号交叉口的通过能力、降低延迟时间一直是交通工程领域重要的研究课题之一。在诸多交通控制手段中，优化信号配时是最直接有效的方法之一。而将城市道路相互连接起来的城市道路交叉口是造成车流中断、事故增多、延误严重的问题所在，是城市交

2、通运输的主要瓶颈。因此如何保障交叉路口的交通安全和充分发挥交叉路口的通行效率引起了人们的高度关注．本文研究基于延误和通行能力双指标的单点控制信号交叉口信号配时、基于Vissim的交叉口交通仿真方法、基于数据包络分析的加权灰色关联单点交叉口优化评价。论文第二章进行单点控制交叉口信号配时优化方面的研究。引入了延误和通行能力两个指标，在此基础上以两者效用指标的最小为优化目标，构建了效用指标函数模型；论文采用“定步长搜索算法”求解配时优化模型，首先确定周期的循环范围，然后给周期确定一个初始值，直到将周期的循环范围搜索完毕；同时，本文还对延误和通行能力的权重进行了不同的比例分割，并分析不同指标权重下的延

3、误和通行能力值。最后通过一个实例对该方法进行了应用，对韦伯斯特方法、HCM2000方法和本文所提出的方法优化得到的结果进行了对比分析。实例分析表明，本文所提出的方法在延误和通行能力两个方面都优于其它两种方法。第三章对Vissim的交叉口仿真模型的建立过程进行了详细论述。交通仿真技术通过再现道路上车辆的运行状况，从而为交通管理的实施提供了依据。论文对广泛使用的Vissim仿真软件进行了详细研究。该仿真软件的交叉口建模过程主要包括路网的建立、交通流特性参数和行驶规则的设置等三个方面。其中，路网的建立主要包括：背景地图的设置、利用路段和连接器建立路网，并着重探讨了利用路段和连接器建立路网时所需要注意

4、的问题；交通流特性参数的设置方面，重点阐述了车辆期望速度等微观和交通组成等宏观的特性参数；车辆行驶规则的设置方面，阐述了速度控制规则、超车规则、优先规则、停让规则和信号控制规则等。第四章研究交叉口运行质量的综合评价方法。在充分分析目前常用的几类交叉口综合评价方法的优缺点的基础上，本文提出利用基于数据包络分析(DEA)的加权灰色关联评价方法，对交叉口的运行状况进行评价。该方法综合了DEA和灰色关联分析两种方法的优点，对每一个评价对象都去寻求最有利的指标权重系数分配，使得每一个评价对象对于标准对象的关联度都是相对最优的，从而得到客观公正的评价结果。该方法避免了在指标权重确定时的主观性；本章还对论文

5、第二章的实例进行了后续研究，以Vissim交叉口仿真模型作为平台，依据输入部分尽可能小，输出部分尽可能大的原则，确立了输入输出指标，其中输入指标为延误、饱和度、平均排队长度，输出指标为通行能力；同时本实例根据输入输出指标的确立原则选取了一个标准状况下交叉El的各个运行指标作为母因素，以交叉口优化前后的运行指标为子因素，将它们用本章所提出的评价方法进行了对比分析。计算结果表明，应用本论文第二章所提出的信号配时方法进行交叉口优化改善后，各个运行指标与所选的标准对象有最大的关联度，说明配时优化以后交叉口运行状况确实得到了改善。此外，利用本文所提出的信号配时方法优化得到的各指标值与用韦伯斯特法和HCM

6、2000法进行配时后得到的各指标值再次进行最优关联度的对比研究，分析结果再次说明本文所提出的信号配时优化方法更加优越。关键词：交叉口，信号配时，优化，Vissim，评价，数据包络分祈AbstraetAbstractAsthesayinggoes，everycoinhastwosides，therapiddevelopmentofautoindustry,ononehand，promotestherapiddevelopmentofinternationaleconomy；ontheotherhanditbringsoutseriousharmfuleffectsontheenvironment

7、，economyandsocietyofthehuman，suchasthetrafficaccident，trafficjam，inefficienttransportation．Optimizingthesignaltimeatintersectionshasbeenoneofthemostimportantresearchtopicsintrafficengineeringtoimprove