[发明专利]一种有施工区交叉口信号配时优化方法

说明书

本发明公开了一种有施工区交叉口信号配时优化方法，包括如下步骤：步骤一、计算岛式施工区饱和流率；步骤二、计算进口道释放率状态变化的时刻；步骤三、计算交叉口进口道的车辆延误；步骤四、计算有施工区情况下的相位清空时间；步骤五、建立目标函数并求出最优解作为有施工区情况下的信号配时。本发明对FVD模型进行改进，提出了信号交叉口岛式施工区饱和流率模型；在车辆到达‑离去延误模型的基础上提出了岛式施工区交叉口信号优化模型；从而在存在岛式施工区交叉口最大程度上保障机动车与非机动车通行安全。本发明规划出的岛式交叉口信号优化较好，能够保证乘客具有较好的出行体验。

技术领域

本发明涉及一种有施工区交叉口信号配时优化方法。

背景技术

近年来，发达国家在维护和重建老旧交通设施，发展中国家在建设新的交通设施，这使得国内外高速公路和城市干线上存在大量的施工区。在美国，施工高峰期时大约有3000个施工区存在。联邦公路管理局的调查显示，道路建设是导致人们对交通系统不满意的第二个原因。根据美国能源部的报告显示驾驶员所经历的非经常性延误大约有24％是由施工区造成的。

施工区广泛存在于公路和城市道路当中，并且对道路通行能力和交通安全等有着明显的负面影响。现存关于施工区的研究主要集中在高速公路施工区，研究内容多为交通安全、通行能力、排队长度以及交通延误等等，而在城市道路施工区的研究，特别是交叉口信号配时优化研究十分有限。

现有关于施工区交通流的主要研究都关注高速公路施工区。Adeli等提出了一个针对高速公路施工区的中观交通流模型，在交通流的速度-密度关系表达式中考虑了施工区车道减少这个因素，从而建立了新的适用于速度-密度模型，该模型对于高速公路施工区具有很强的适应性。Meng等基于元胞自动机模型，提出了施工区交通流模型，该模型考虑了施工区长度和车道的减少两个因素，并采用新加坡的交通数据对模型进行了验证。Ng建立了基于元胞传输原理的施工区微观交通流模型，仅考虑了车道减少这一因素，但和之前模型相比，该模型放宽了施工区内车辆到达方式的假设，由之前的确定性变成了随机性。Weng等对相关数据进行分析，研究了驾驶员从进入施工区合流区域、通过这一区域的合并行为以及合并过程中的碰撞风险。Fei等通过考虑驾驶行为差异和车辆加速度在移动状态和起动状态之间的差异，提出了一个包含施工区的高速公路双车道元胞自动机交通流模型，其中道路被分为正常区，合并区和施工区，不同区域的车辆根据不同的车道变换规则和位置更新规则向前移动，并在文中提出了相关交通管理措施。仿真结果表明，当车辆密度较小时，施工区前的车辆密集随着车辆合并概率的减小而增大。Anvari等将社会力模型与车辆跟驰模型相结合进行改进，用于描述车辆动态运动。

当前只有有限的研究关注城市道路施工区的问题。Sadegh等研发了一款名为ARTWORK的城市道路施工区交通仿真工具，用以评价城市中交叉口附近的路段施工区对交叉口信号控制的影响。Joseph等研发了一款专门分析城市主干道上施工区的工具，用来分析和评价两信号交叉口之间存在一个施工区的交通系统。Tsyganov等采集到奥斯汀、圣安东尼奥市及休斯顿都市区等城市干道的交通事故数据，为改善城市干道施工区的交通信号控制方案提供了参考。Li和Bai[6]研究了多起在城市干道施工区发生的交通事故，发现在都存在施工区情况下交叉口的交通事故率较非交叉口低，这可能是由于交叉口车辆的相对速度较低的缘故。Heaslip等通过仿真来估计城市道路施工区多种影响因素影响下的通行能力变化，这些影响因素包括：左转车辆比例、施工区至下游交叉口的距离以及每个车道组绿信比。研究结果显示干道上的施工区会影响整条道路的通行能力，并且很大程度上受到施工区与下游交叉口间距的影响。Shaaban和Elnashar也探讨了涉及到施工区的交叉口问题，并提出了一种施工区布局策略。