基于synchro的干线协调控制及优化.doc

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基于synchro的干线协调控制及优化

1概述

1.1研究背景

不同等级城市道路组成的交叉口在功能、类型和信号控制等方面都有不同的设置。

本报告中研究的内容为南北方向未央路与东西方向凤城二路、凤城三路、凤城四路凤城五路的协调控制，其中，未央路为干线。

1.2研究过程

研究过程主要分为以下部分：

（1）对未央路-凤城二路交叉口及未央路-凤城五路交通流量调查；

（2）根据调查的流量对未央路-凤城三路交叉口及未央路-凤城四路交叉口交通流量配平；

（3）用Synchro对配平数据进行检验；

（4）用Synchro对干线协调控制进行优化；

（5）比较干线协调控制定时信号控制和感应信号控制两个方案；

（6）得出结论，给出意见。

2现状调查与分析

2.1现状调查

2.1.1交通量调查

对干线中未央路-凤城五路交叉口、未央路-凤城二路交叉口的车道数、车道宽度、交通流量进行调查。

具体见表2-1、表2-2和图2-1。

表2-1交叉口断面基础数据调查

表2-2交叉口断面基础数据调查

图2-1交叉口分布

2.1.2断面形式调查

未央路为双向八车道，设有左转车道，凤城二路为双向八车道，设左转车道，凤城三路、凤城四路、凤城五路均为双向四车道，不设置专左或者专右车道。

3synchro应用

3.1synchro简介

Synchro软件是一套完整的城市路网信号配时分析与优化的仿真软件；与“道路通行能力手册（HCM2000）”完全兼容，可与“道路通行能力分析软件（HCS）”及“车流仿真软件（SimTraffic）”相互衔接来整合使用，并且具备与传统交通仿真软件CORSIM，TRANSYT-7F等的接口,它生成的优化信号配时方案可以直接输入到Vissim软件中进行微观仿真。

Synchro软件既具有直观的图形显示，又具有较强的计算能力，能很好地满足信号配时评价的各项要求,其仿真结果对交通管理者具有极高的参考价值，是一套易学易用、能与交通管理与控制的专业知识密切结合的有效分析工具。

Synchro软件以城市道路信号系统作为分析对象，具备通行能力分析仿真，协调控制仿真，自适应信号控制仿真等功能，包括：

（1）单一交叉口/干道/区域交通系统的通行能力分析

（2）单一交叉口/干道/区域交通系统的现状服务水平分析

（3）单一交叉口/干道/区域交通系统的现状信号运作绩效评估

（4）单一交叉口的信号配时设计

（5）干道/区域交通系统的信号协调控制系统设计

Synchro软件同时结合了道路通行能力分析、服务水平评估及信号配时设计等多项功能，且可同时适用于市区独立交叉口（十字形或T形、Y形）、干道系统与区域交通系统等多种道路几何类型。

此外，Synchro在从事信号配时设计时，其配时优化目标的设定，除可沿用传统独立交叉口配时设计中所常用的最小化平均延误外，还加入了干道续进绿波带宽最大化的信号协调控制目标，同时还兼顾到交叉口相位设计的需要。

在实际操作中，Synchro除可提供方便的窗口编辑人机接口（图1）外，还可与实时车流仿真软件SimTraffic相互结合，来模拟路口交通流状况；同时，Synchro可将所构建完成的路网几何数据转换成可与传统模拟模式CORSIM、区域路网配时设计模式TRANSYT、道路通行能力分析模式HCS以及微观仿真软件Vissim等常用交通工程分析软件来相互转换使用文档，以利用户针对各种建议方案进行客观性的整合分析与应用。

3.2synchro操作流程

3.2.1基本建模流程

Synchro软件内包括了HCM2000和HCM2010两版的评价标准，可以直接对交叉口数据进行评价，不需要用户建立模型。

对synchro软件而言，建模主要是指单个交叉口、路段、路网的道路线型绘制和基本信息的输入，即基础信息建模。

流程图详见图3-1。

图3-1Synchro基本建模流程图

使用Synchro软件进行基础信息建模时，首先需要构建路网，进行路网编辑。

路网编辑的方法有两种：

手绘路网图和导入底图文件。

需要注意的是，在导入底图文件时，Synchro只能导入格式为bmp、jpg、dxf等的底图，无法识别其他格式的底图文件。

之后，在路网窗口中绘制相对应的，细化交叉口基础信息，设置交叉口进口道的车道信息和各进口的流量信息，完成路网的基本建模。

3.2.2交通仿真流程

Synchro软件可以对单个交叉口和线性路段、路网进行仿真，其仿真流程基本类似，这里对Synchro软件的交叉口仿真进行详细说明，流程图详见图3-2。

图3-2单个交叉口仿真流程图

使用Synchro软件对单个交叉口进行仿真时，首先要进行路网的基本建模，具体见第二部分。

完成基本建模后，进行交叉口配时设置和相位设置。

在Synchro软件的配时设置中，可以更改单一交叉口节点的信号控制类型（定周期控制方式、感应费协调控制、无信号交叉口、环形交叉口等）、现行周期长度、描述信息和信号配时的数据。

相位设置的内容包括交叉口的相位数、黄灯时间、全红时间、相位是否可以后置、相位延长时间等。

完成配时设置和相位设置后，使用SimTraffic对交叉口进行仿真，得到仿真录像。

路段和路网的信号控制实际也是对单个交叉口的控制，其仿真流程与单个交叉口类似。

3.2.3交通系统的评价流程

与Synchro的交通仿真流程类似，Synchro软件可以对单个交叉口和路段、路网进行交通系统评价，其评价流程基本类似，这里详细说明Synchro软件的交叉口评价流程，流程图详见图3-3。

图3-3单个交叉口交通评价流程图

使用Synchro软件对单个交叉口进行评价时，与单个交叉口仿真的流程非常类似。

交叉口的基础信息的导入和设置方法完全相同。

在进行交叉口配时和相位设置时需要注意，这里设置的都是现状的交叉口信息。

现状信息设置完成后可以得到现状的延误和v/c比。

之后，需要对现状配时和相位进行优化，优化过后得到交叉口优化后的延误和v/c比。

最后，通过文件中的“createreport”创建交叉口的评价报告。

路段和路网的交通评价仿真流程与单个交叉口类似。

在对路段和路网进行评价时，是对路网中每个交叉口分别评价，得到每个路口的评价信息。

4干线控制分析

4.1建模流程

4.1.1导入底图

将中官西路—东昌路交叉口的电子地图存为JPG、JPEG、BMP、DXF、SHP等格式，保存在底图文件夹下，作为背景底图使用；

打开Synchro软件，新建文件，按照File→SelectBackgrounds→AddFiles，在底图文件夹中选择底图，选中并打开，并设置比例，如图4-1。

图4-1导入底图

4.1.2路网编辑

点击AddLink按钮（或A+MouseClick），在底图上构建实际路网。

当需要描绘曲线时，可以用鼠标右键点击一个直线路段并选择添加曲率，曲线路段上会出现两个作为控制点的直角尺，点击并拖动一个控制点可调整曲线形状。

编辑路网时，软件并没有直接添加路口的命令。

当插入一个与现有路段相交的新路段时，系统会自动创建路口，同时不能使用曲线路段创建路口，可以用直线路段创建路口后，再进行曲率调整。

需要删除已描绘的路段，可以点击DeleteLink按钮；需要移动路口或外部节点，可以点击MoveNode按钮（或M+MouseClick）；需要删除交叉口，可以点击DeleteNode按钮。

路网如图4-2所示。

图4-2路网结构图

4.1.3车道设置

点击LaneSettings按钮（F3），可以在表格中输入道路名称、车道以及几何形状等信息。

例如：

（1）车道和共有（LanesandSharing）

在车道和共有的下拉列表中可以选择不同的车流箭头，也可以设定车道和下拉列表中任何共有转向车流的编号。

（2）储车长度（StorageLength）

储车长度是用英尺（米）为单位的转向车道长度。

对于两个或以上数量的储车道，输入平均长度而不要输入长度总和。

储车长度数据用于分析潜在交通拥塞问题，如直行交通流阻塞左转交通流和左转交通流阻塞直行交通流。

（3）右转渠化（RightTurnChannelized）

右转渠化分为无、转换、自由、停车和信号。

4.1.4流量设置

点击VolumeSettings按钮（F4），输入各进口道各流向的流量数据。

例如：

（1）交通流量（TrafficVolumes）

在交通流量中，以车/每小时为单位输入每个车流的交通流量值。

（2）高峰小时系数（PeakHourFactor）

在HCM2000中建议：

在没有适用的高峰小时系数计算方法的情况下，可使用近似值代替。

当交通处于拥塞时，PHF近似去0.92；当高峰小时中交通流为均衡时，PHF近似取0.88.

（3）重型车辆（HeavyVehicles）

在流量设置中的重型车辆百分数代表每一交通流中卡车和公交车的比例。

当在车道设置中增加重型车辆百分数值时，饱和流率会降低。

因为只调查了两个交叉口，所以需要对未央路-凤城三路交叉口及未央路-凤城四路交叉口进行配平。

配平结果如表4-1所示。

东进口

西进口

北进口

南进口

左转

直行

右转

左转

直行

右转

左转

直行

右转

左转

直行

右转

凤城四路

100

280

420

172

50

289

144

1585

300

174

1516

228

凤城三路

50

108

196

208

60

127

100

1852

180

200

1708

200

表4-1交通量配平数据

图4-3车道、流量设置对话框

4.1.5信号配时设置

点击TimingSettings按钮（F5），出现如图2-6对话框。

窗口左侧是节点设置，可以对节点数量、区域名称、路口坐标、信号配时数据等进行数据更新。

窗口右侧是信号配时设置，可以显示所有车辆的行驶情况，每辆车的行驶均可以有多个相位。

同时，最右侧为行人相位和锁定相位。

窗口底部是信号相位配时图，表示当前信号配时情况，可拖动“红”、“绿”信号之间的竖线来调整绿信比，调整过程中，窗口的参数（如总绿信比、交叉口延误、服务水平等）将发生变化。

图4-4信号配时设置

4.1.6信号配时优化

对交叉口进行定时信号控制和感应信号控制，并优化信号配时。

选择optimize→networkcyclelengths...，得出如图4-5对话框，进行优化配置。

其中，定时信号控制周期时长为120s，感应信号控制周期时长为90s。

图4-5干线信号优化

图4-6干线定时信号控制

4.2控制评价

4.2.1生成评价文件

通过选择菜单File→CreateReports命令按钮，选择SelectReports命令窗口，在该窗口中选择需要报告的内容，同时在Option中选择需要包括在其中的数据，然后可以预览或打印。

图4-7定时信号控制评价文件

图4-8感应信号控制评价文件

4.2.2评价

定时信号控制和感应信号控制方案比较：

（1）定时信号控制（周期时长120s）：

总延误（hr）：

38.1；速度延误：

38hr；总停车次数：

2619；平均速度27kph；油耗247.1L，碳氢化合物排放：

752g；一氧化碳22076g；氮氧化物2486g。

其中：

凤城五路最大V/C：

1.46；信号灯延误143.3；服务水平F。

凤城四路最大V/C：

0.98；信号灯延误25.9；服务水平C。

凤城三路最大V/C：

0.88；信号灯延误19.2；服务水平B。

凤城二路最大V/C：

0.92；信号灯延误35.7；服务水平D。

（2）感应信号控制（周期时长90s）：

总延误（hr）：

37.4；速度延误：

37.2hr；总停车次数：

3072；平均速度28kph；油耗248.7L，碳氢化合物排放：

762g；一氧化碳22576g；氮氧化物2532g。

其中：

凤城五路最大V/C：

1.51；信号灯延误141.1；服务水平F。

凤城四路最大V/C：

1.01；信号灯延误23.3；服务水平C。

凤城三路最大V/C：

0.89；信号灯延误18；服务水平B。

凤城二路最大V/C：

0.98；信号灯延误35.0；服务水平D。

综上所述，定时信号控制和感应信号控制均不能改变道路的服务水平，但是相对而言感应信号控制略优于定时信号控制。