文献综述

1.设计背景

近年来随着我国城市机动车拥有量急剧增长，交通量的日益增加，城市交通状况日趋紧张。同时，道路交通设施不完善、交通结构不合理等问题，加重了城市的交通压力。

国内外研究表明，路段上一般不会发生阻塞和拥堵现象。路段不会因为通行能力不足而产生拥堵现象，所以交通拥堵的主要问题在于交叉口，即城市道路信号交叉口。交叉口一直是交通研究的重点也是交通工程师和学者研究最多的领域。交叉口不同于基本路段，在基本路段上车辆沿着一个方向行驶，受到的干扰很小，尤其是具有分隔带的基本路段收到侧向干扰就更小；而交叉口类似于枢纽中心，在此完成机动车、非机动车和行人的合流、分流以及交叉。特别是在交通量大、人车混行的平面交叉口，各种道路使用者之间的冲突严重，交通事故的发生机率就会大大增加。在道路网中，平面交叉口已然成为通行能力和交通安全的瓶颈。

2.国内外研究现状

(1)国外研究现状

道路通行能力的研究始于美国，从20世纪40年代起，求其是第二次世界大战结束以后，美国为了加强国防和适应战后经济发展的需要，加速建成了全国公路网。在建设中，针对公路的规划、设计、修建养护及运营中出现的问题，开始了道路通行能力方面的研究，以求使公路建设在合理、科学、规范的居处上进行。1950年美国交通工程师协会在道路通行能力研究成果基础上，编写出版了《道路通行能力手册》(Highway Capacity Manual)(HCM)第一版。到1994年，修订了第四版。随着交通运输事业的飞速发展，道路通行能力的标准一直在不断调整，通行能力的指标也在不断提高。

在交叉口信号控制方面，1868年，英国发明家奈特在伦敦设置了世界上最早的交通信号灯。1918年，美国纽约街头出现了第一座手动操纵的电气照明三色信号灯。1926年，英国人在伍尔佛汉普顿安设了第一座自动交通信号灯。1928年世界上第一台感应式信号机在美国巴尔的摩试制成功。1917年，世界上第一个线控系统出现在美国的盐湖城，它是一种可同时控制6个交叉口的手动控制系统。1952黏在美国科罗拉州的丹佛市出现了模拟电子计算机的交通信号控制系统，进过改进被称为”PR”系统。进入70年代，以美国、英国等发达国家为代表的汽车交通发达国家在信号交叉口的建设实践和理论都取得了较为成熟、着也的成就。^[1]

针对城市T型信号交叉口冲突点少的特点，提出使用图论法^{[2] [3]}确定最佳相位数，动态聚类法^[4]确定最佳相序。韦伯斯特法^[5]提出的定时配时方案是交叉口信号控制方案中较常采用的，该方法以延误时间最小作为目标，用来求解出交叉口周期时长的最佳值，绿灯时长与各相位车流最大流量以正比例分配。

在绿波控制方面，Morgan J.T.与Little J.D.C于1982年提出了干道双向绿波协调控制信号配时优化方法，其建立了最大绿波带宽的混合整数线性规划模型#8212;#8212;MAXBAND模型；Gartner等在MAXBAND方法的基础上提出了复合绿波带宽的MULTIBAND模型，适应了交通信号控制实时性的要求。^[6]

(2)国内研究现状

道路通行能力方面，与国外长时间持续深入的研究相比，我国由于资金和人力所限，对于通行能力的研究起步较晚，也不够系统。在八十年代前期，基本上是引用美国的通行能力手册，然而中国的交通环境、交通组成、管理方式和车辆性能与国外有很大差别，最主要的是混合交通比较普遍。我国于1996年出版了《公路通行能力》，对我国道路通行能力进行了全方位系统的研究，形成了符合我国国情的通行能力研究方法和指标体系。