1）目的及意义

随着城市的不断发展，各种交通问题也愈发增多，修建地铁成了可以有效缓解交通压力的方法之一。但是地铁建设工期长，建设站点多，很多线路经过城市人流、车流集中区域，施工期占用道路资源，给原有交通带来更大负担，降低通行能力，反而带来负面影响。因此，在地铁施工期间，需要通过调查研究提出合理的交通组织，降低地铁施工对城市交通的影响，保障道路交通畅通，减缓交通压力，减少城市轨道交通建设给城市交通带来的负面影响。武汉的交通发展随规划推进不断开始工程建设，在建设期间占用道路，现在正在建设的地铁五号线杨园站位于和平大道-才林街处，和平大道为连接长江二桥和二七长江大桥的要道，车流量偏大，位于此路段上的杨园站建设对交通影响较大。本文对地铁五号线杨园站施工期间进行交通组织优化，对现有问题进行分析并对目前的组织方案进行分析评价，对其道路进行渠化和信号控制设计，提出新的优化方案，并对优化方案进行VISSIM仿真模拟及评价，最终做出有效的优化方案，缓解交通堵塞，改善交通运行效率。

2）国内外研究现状

道路交通组织设计包含各个方面，其中比较重要的有渠化设计和信号控制。国外的交通发展比较早，各种理念和技术都较为成熟，国内的研究起步虽然较晚，但随着研究的深入，也取得了不少成果。

（1）渠化设计

在交叉口渠化方面由于国外交通发展较早，研究也进行得比较早，渠化设计研究已较成熟，对左转弯车道的设置^[1]、右转弯车道设计、进口道宽度、进口道车道数等做了大量研究，另外关于交叉口渠化、交叉口交角、交叉口缘石半径也有相关的研究。国外所用的渠化手段一般有交通岛、导流设施、路障、中心圈等^[2]。国外渠化设计一般都形成了规范或手册，值得借鉴学习。美国的MUTCD (Manualon Uniform Traffic Control Devices) ^[3]手册对各种渠化措施和渠化理论进行了详细介绍，包括相应设施的尺寸、颜色和在使用过程中应该注意的相关问题，这一规范还在继续更新。FatemehBaratian-Ghorghi和Huaguo Zhou^[4]对MUTCD的历史演变和当前的实际运用进行了详细介绍。日本的《平面交叉路口的规划与设计》^[5]中对交叉口的渠化作了很多论述,认为渠化对解决交通拥堵非常有效。其中,渠化的定义是“为了减轻、改善平面交叉路口处交通流的交错数量及性质,在正常交通流不利用的位置设置适当的‘岛',规定车辆的行驶位置,诱导车辆按正常方向行驶,为行人提供避车场所,以整顿交通流为目的,这就叫平面交叉路口的渠化。”

国内的专家们在学习借鉴国外经验的同时也对渠化设计展开了深入研究，取得了一定的研究成果。1986年，曾静康 ^[6]通过对深圳的平面交叉口进行综合控制实验，提出了交叉口“综合模式”控制方法，并指出其关键是渠化、相位以及信号灯之间的协调优化。1991年陈洪仁 ^[7]在道路交叉设计中提出了交叉口渠化的具体措施及其重要性。2001年,邹联赐和薛博在深圳市交通整治工程的基础上,总结了交叉口渠化的方法。2001年,上海市出版了工程建设规范《城市道路平面交叉口规划与设计规程》 ^[8],对平面交叉口的规划与设计作了规定,指出平面交叉口应采用交通岛、路面标线及交通流向标志作渠化设计。2005年,咚炳勋 ^[9]针对“饱和、超饱和”状态下运行的城市道路网中,为充分利用平交路口交通空间、灯时设置,在疏导交通缓解平交路口交通阻塞时,传统的路口渠化设计方法,已部分不能适应当前城市道路交通量骤增的形势,对路口渠化长度和拓宽车道渐变段长度的确定,提出了新的补充意见。2006年,北京交通大学赵伟等人 ^[10]在参考国内外设计经验的基础上,从左转车道设置的原则、设置左转车道的常用方式、左转车道的长度和宽度等角度对左转车道的设计问题进行了探讨,提出对左转车道进行合理偏移可有助于提高驾驶员的视距。2007 年，窦瑞军^[11]对交叉口产生阻塞进行理论分析，研究了渠化的适用原则、技术要求和应用方法。

（2）.信号设计

国外对交叉口的信号控制问题早在十九世纪就开始了，后来研究经历了从固定周期到可变周期、从定时到实时、从点控到线控再到面控的发展阶段^[12]。20世纪80年代以前,单点交叉口信号控制配时设计大多采用采用F.V.Webster-B.M.Cobbe（F-B）的理论与方法。这一理论的基本点是车辆通过交叉口时,以其受阻延误时间为唯一的衡量指标,然后对信号配时方案进行优化^[13]。1968 年英国交通与道路研究所成功开发了TRANSYT（Traffic Network Tool）系统，其原理是由评价配时的仿真模型和优化配时的优化模型组成。1973年，英国道路研究所又着手开发研究 SCOOT（Split，Cycle and Offset OptimizationTechnique）系统，其原理是根据实际测算的交通参数，运用实时的预测模型，得出配时方案的路网运行指标^[14]。同一时期，澳大利亚以 A.G.Sims为首研发新的交通信号控制方法，10年后SCATS（SydneyCoordinated Adaptive Traffic System）系统问世并在悉尼得到广泛应用，其原理是将子系统作为计算单位，根据车辆检测的数据来优选多种方案 ^[12]。

至上世纪80年代，开始有一些交通工程学者们对Webster公式提出质疑，提出不应把信号延误最小作为唯一的衡量指标。1981年，澳大利亚交通工程学者 R#8226;Akcelik ^[15]针对TRRL法的缺陷和不足，对TRRL法进行了一定的修正和补充，提出应该将停车补偿系数和车辆延误时间作为综合指标，并研究出了ARRB法。1994年,美国Oak Ridge国家实验室交通研究中心ITS研究室Rekha S.Pillai和Ajay K.Rathi ^[16]提出了如何在有限支路和有限范围的交通系统中得到最大线控的带宽,并介绍了获得最大带宽的一种启发式的方法MILP(Mixed IntegerLinear Programming)的形成和发展过程，以及基于MILP的MAXBAND线控软件的优、缺点,并提出了改进方法。1999年 Lo ^[17]提出了一种基于CTM的信号定时程序，通过优化每个交叉口方法的绿灯时间来最小化车辆的延迟。他将CTM的非线性流密度图线性化，以降低计算复杂度，该方法适用于没有任何转弯的孤立直行交叉路口。Lo ^[18]于2001又开发了信号时序优化公式。2000 年，美国道路通行能力手册HCM2000采用Webster最短周期公式作为信号配时的周期公式，同时采用设计流量代替了实际到达的交通流量，这种计算法被称为HCM法 ^[19]。美国对于信号交叉口的运行分析在HCM2000中有一整套的方法 ^[20]。2001年，美国普渡大学土木工程系Abbas和Moniasir^[21]提出了一种交通信号相位差的转换运算法则，这种方法的独特之处在于优化过程同时考虑了交通量和占有率的影响，并且这种方法与传统的信号协调控制系统有较好的兼容性。Guilliard^[22]等人于2016年开发了一个MILP算法，用于优化交通信号定时。他们使用线性队列传输模型来简化CTM，并能够在此计算方法中使用非均匀时间增长和二进制信号决策变量。Rasool Mohebifard和Ali Hajbabaie ^[23]于2019将网络级交通信号时序优化问题表述为混合整数非线性程序（MINLP），并提出了一种定制方法，以解决它具有紧密的最优性差距。