基于Synchro的信号交叉口渠化与信号配时协调优化研究

基于Synchro的信号交叉口渠化与信号配时协调优化研究摘要：目前在信号交叉口方案优化时,渠化组织优化研究与信号配时优化研究相分离,从而影响了研究的整体效果。文中以北京市怀柔区的典型交叉口为例进行分析研究。在实际调查的基础上进行特性分析,利用Synchro仿真软件对信号交叉口的现状信号配时方案进行分析,并对配时方案进行优化。结合分析结果,判断渠化组织的合理性,再根据渠化组织确定相应信号配时方案。将信号配时优化与渠化组织协同考虑,最终确定推荐的渠化与信号配时设计方案。交通拥堵问题必然引起整个交通系统的失调,给人们的出行带来延误,严重影响了人们正常的生活。因此有关部门正加大力度进行交通管制,以提高交通设施的服务水平。在对信号交叉口进行优化时,只考虑对信号配时优化,或只考虑对交叉口渠化进行改造等等,两者没有协调考虑,使得治理的效果不是非常理想。本文针对北京市怀柔区的交通特点,以北京市怀柔某信号交叉口为研究对象,采用比较简便的信号配时软件Synchro对交叉口信号配时现状进行分析、优化,在优化配时方案的基础上,对渠化方案进行比选,结合渠化组织形式再对信号配时进行优化,实现了两者的有机结合,将渠化组织优化与信号配时优化协调考虑可以较好地降低交叉口整体延误,提高交叉口地区的交通服务水平,从而为改善交叉口的交通运行状况。1、渠化与信号配时优化设计思路通过基础数据调查,掌握交叉口现状,找出交叉口交通组织运行存在的问题,针对遇到的问题进行分析,并利用Synchro仿真软件结合渠化形式进行信号配时和分析评价。如果目前的渠化与信号配时方案能够满足当前的交通需求,就不需要再进行优化,可以继续为交叉口运行服务;如果不能满足当前的交通需求,则需对现状进行优化配时。如果现状信号优化配时,可以满足交通需求,就不需要再进行渠化方案设计,直接将优化的信号配时方案作为推荐方案;如果当交通量已经达到超饱和的情况,只对现状进行信号配时优化,仍不能满足需要,就要考虑进行渠化设计,利用Synchro仿真软件对设计的渠化形式进行仿真评价,通过渠化方案比选,得出最佳渠化方案。渠化和信号配时是不能独立进行设计的,在同样的渠化方式下,根据选定的评价指标,进行信号配时方案比选,那么在选定最优周期之后,再进行渠化优化设计比选,确定最优的交叉口渠化形式,结合新的渠化方案再进行信号配时优化,通过各指标对配时方案进行评价,得出符合渠化方案的最佳信号配时方案。如果现状的交通渠化与信号配时设计效果比较好,那么就直接得出最优的渠化与信号配时方案。方案设计路线图如图1所示。2、现状调查及分析2.1、路口几何现状该交叉口地处怀柔区主干道青春路与次干道府前街相交路口,路口西南角是会议中心,西北角是百货大楼,东南角是京北大世界商场,东北角是红楼饭店,该交叉口位置比较特殊,是人群比较集中的地方,该路口以会议中心作为标志性建筑,我们将该路口命名为会议中心路口。怀柔区会议中心路口各进口道的车道数均为2车道,都是直左混行和直右混行车道;南北方向即青春路上的机动车道车道宽度为3.5m,非机动车道除一侧为5m外,其他为7m,绿化带宽度为2m;东西方向即府前街上的车道宽度为3m,非机动车道宽度均为5m,绿化带宽度为3m。如图2所示。2.2、调查数据2.2.1、流量表1是从北京市怀柔区青春路-府前街交叉口调查数据中,选取高峰时期有代表性的1h流量数据作为研究的主要依据。从高峰的数据表可以看出,南北方向直行车辆占很大比重,东西方向的左转车辆也比较多,而且比东西方向直行车辆多。南进口道的左转车辆流量不大,北进口左转和右转车辆也比较大。对于非机动车和行人来说,北进口流量偏小。2.2.2、现状信号配时交叉口采用二相位控制方式进行控制,左转均为许可型。高峰时期现状信号配时方案见表2所列。2.3、现状分析利用Synchro仿真软件结合渠化形式进行信号配时现状进行效果分析评价,见表3所列。高峰时段,东进口、西进口和北进口的仿真延误比较大,服务水平到达C级水平,北进口的停车次数达到901次,交叉口总延误达到22.8s,交叉口服务水平达到C,依此看来,高峰时段的现状配时方案确实存在问题,亟待解决。3、交叉口渠化与信号配时优化方案设计根据现状的分析结果,对会议中心交叉口进行交通组织与信号控制协调优化,具体过程分为3个阶段,即阶段一,原交通渠化方式不改变,进行信号配时优化设计;阶段二,基于阶段一的信号配时,进行交通组织方案优化比选;阶段三,基于第二阶段优化得到的交通组织方案,进行信号配时优化。结合这3个阶段进行调整分析,直到得到最优方案。阶段一。原交通渠化方式不改变,利用Synchro仿真软件进行信号配时优化设计,见表4、5所列。高峰时段,东进口、南进口和北进口的仿真延误虽有所下降,但仍然比较大,西进口的仿真延误略有增加,服务水平仍处于C级水平,北进口的停车次数为845,仍处于较高状态,依此看来,高峰时段的现状配时方案在渠化不变的情况下进行优化后,改良的效果不是非常明显,因此,建议进行渠化改造,以改变现有的不良局面。阶段二。基于阶段一优化信号配时,进行交通渠化方案优化比选。由于东进口、南进口和北进口的延误比较大,各个进口的直行车流量较大,因此根据路口的几何现状将每个进口渠化拓宽1个车道,每个进口由原来的直左混行、直右混行车道变为直左混行、直行、直右混行车道。东西方向:将东西进口处右侧的绿化带去掉进口部分,拓宽1个车道,将3个车道渠化为直左混行车道、直行车道、直右混行车道;南北方向:南进口的非机动车和行人的流量比较大,北进口的相对较少,所以考虑到南出口的行人和非机动车也不会太多,因此考虑对南出口进行改置,将南出口的机动车与非机动车的隔离栅往外移2m,将原来的7m的非机动车道缩减为5m。南进口向左拓宽1个车道,将原来的直左混行、直右混行车道渠化为直左混行、直行、直右混行车道。具体渠化方案如图3所示。各进口的仿真延误都有所降低,东进口与北进口服务水平由C级升到B级水平,南进口的服务水平由B级升到A级水平,西进口改善的程度稍小,仍处于C级水平。交叉口延误由21.6s降为15.7s,交叉口服务水平由C级水平升级为B级水平。阶段三。基于第二阶段优化比选得到的交通渠化方案,利用Synchro进行信号配时优化。与阶段二的配时方案相比,东西方向延误有较大改善,南北方向延误有所增加,服务水平有所下降,南进口由A级降到B级水平,北进口由B级水平降为C级水平。交叉口延误有所增加,由15.7s变为17.5s,因此本信号配时方案不太理想。所以最终方案采用阶段二的信号配时方案。因此,最终渠化方案下信号优化配时推荐方案如表6所示。4、结束语本文通过对实际数据的综合分析,结合Synchro软件的仿真效果,利用相应的评价指标,通过“信号配时方案对比-确定渠化形式-信号配时优化”的方法,得出了信号交叉口最佳的渠化与信号配时设计方案。在信号配时方案的设计过程中,结合信号配时存在的问题,得出了符合交通特性的信号配时方案。设计方案结合现场的调试,将会达到预期的最佳应用效果。