路段人行横道按钮式信号与交叉口信号协调控制研究

摘要

城市道路建设的步伐难以跟上机动车日益增长的速度，道路资源的有限性导致机动车和行人、非机动车之间争夺道路资源的矛盾突出，城市交通问题日益严重，但道路交通基础设施的建设并不能无限制地满足交通量需求，这就需要利用交通信号控制这一高效的管理和控制手段，加强对城市道路的智能管理与优化控制，以更好地满足人们的出行需求。
　　城市干线路段上行人过街交通与机动交通之间争夺道路资源的矛盾最为突出。通常路段行人过街信号在对路段人行横道的机动车交通和行人交通进行通行权的分配时，只考虑人行横道处的交通流状况，而忽略了相邻交叉口信号控制相位状态和机动车流量大小等，这就导致路段行人过街信号对路段机动车流及相邻交叉口信号控制产生较大的干扰和影响。为解决这个问题，本文从协调信号控制的角度出发，以提高出行者时间效益和改善交通环境为目的，对路段人行横道按钮式信号与交叉口信号的协调控制方法开展以下研究：
　　(1)路段人行横道按钮式信号控制参数调查分析
　　分别对位于次干道和主干道上的路段人行横道按钮式信号控制参数通过现场观测进行调查统计，对按钮式信号控制周期、机动车相位绿灯时长、行人发出过街请求等待信号机的反应时间及行人到达人行横道前行人相位红灯时长等参数在高峰期和平峰期的分布进行分析，总结各控制参数变化特征。
　　(2)路段人行横道按钮式信号控制影响研究
　　通过运用Synchro仿真软件，分别对不设置路段人行横道和设置路段人行横道按钮式信号(设置按钮式信号时分为按钮式信号与交叉口信号协调、按钮式信号与交叉口信号不协调)时的交通运行状况进行仿真。通过对比分析在不同条件下的路段车流行程时间、相邻交叉口车辆平均延误和停车率，研究路段人行横道按钮式信号控制对路段车流运行及相邻交叉口控制效果的影响。
　　(3)建立路段人行横道按钮式信号与交叉口信号协调控制优化模型
　　针对路段人行横道按钮式信号对路段车流运行及相邻交叉口车辆平均延误和停车率的影响，分别建立按钮式信号控制人行横道处的行人延误模型、机动车延误模型和停车率模型，以及交叉口的机动车延误模型和停车率模型；最后综合考虑误对机动车和行人造成的时间损失以及机动车停车对环境造成的影响，建立基于协调系统延误最小和停车率最小的多目标优化模型，并运用遗传算法进行求解。
　　(4)针对实例通过仿真实验分析模型有效性和适用性
　　结合位于不同道路等级的实例，运用Synchro软件对模型求解出的协调控制方案进行仿真，根据评价效果指标，说明多目标优化模型的有效性和适用性。