摘 要

本文借助实地考察、数据采集以及数理计算的方式对珞狮路和雄楚大道交叉路口实际车辆通行与信号灯时长进行了优化，所得结果对于交通路口的信号灯时长与实际车流量相互联系具有重要的指导意义。

论文主要研究了珞狮路与雄楚大道交叉路口的信号灯配时方案及其优化。

研究结果表明：珞狮路与雄楚大道交叉路口信号灯配时方案与实际的车流量不匹配，可以有更好的配时方案。

本文的特色：通过数学模型的建立对交通路口配时进行优化。

关键词：车流量；信号灯；时间优化

Abstract

In this paper, the actual vehicle traffic and the length of the traffic lights at the intersection of Luoxi Road and Xiongchu Road are optimized by means of field investigation, data collection and mathematical calculation. The results are of great significance to the interconnection between traffic lights and traffic flow at traffic junction.

This paper mainly studies the timing scheme and optimization of traffic lights at the intersection of Luoxi Road and Xiongchu Avenue.

The results show that the traffic signal matching scheme between the intersection of Luoxi Road and Xiongchu Avenue does not match the actual traffic flow, and it can have a better allocation scheme.

The characteristics of this paper: through the establishment of mathematical models to optimize the traffic junction timing.

Key words: traffic flow; signal light; time optimization

目 录

第一章 绪 论 1

1.1研究的背景与意义 1

1.2国内研究现状与发展趋势 1

第二章 雄楚大道与珞狮路交叉路口数据采集 3

2.1信号灯运行方式与时长 3

2.2时间分类的车流量数据统计 6

2.3数据的分析与处理 10

第三章 交叉路口影响通行因素的考虑（外界因素） 12

3.1 各因素的描述 12

3.2 影响因素的数据化计算 13

第四章 车辆通行速率与信号灯切换后的时间关系（自身因素） 16

4.1 直行关系与左转关系 16

4.2 车辆互相影响关系 17

4.3 通行量与时间的函数关系式 18

第五章 基于车流量统计下的时间优化 20

5.1 基于车流量的时间优化结果 20

5.2 基于车流量的时间优化评价 21

第六章 展望未来智能化发展方向 24

第七章 结论 26

文献引用 27

致谢 28

第一章 绪 论

1.1研究的背景与意义

随着改革开放的步伐，我们的生活质量越来越高,伴随着我们的生活质量提高的,是人们越发的享受科技给我们带来的方便，拥有私家车的人们和家庭越来越多，因此城市交通的压力也变得越来越大, 交通堵塞的问题在城市的各个角落日趋严重, 我们能够发现城市的发展与交通拥挤之间的矛盾日趋突出。而十字交叉路口，是作为不管是城市还是乡镇，都是非常重要的交通网络组成部分, 并且，交叉路口也是是城市交通拥挤的主要发生地之一。对于绝大部分依赖于通过交通信号灯控制的交叉路口来说, 针对交通信号灯时长的优化往往能够减少车辆的平均延误时间、停车次数, 提高交通路口的通行能力和服务水平，从而减少交通路口对于城市车辆的交通瓶颈现状。交通信号灯时间优化的话题其最终目标是得到优化的配时参数, 交通信号相位及相序、周期时长、相位绿信比等以使交叉路口的交通效益最大化。其评价指标一般有以下几个:通行能力、饱和度、行程延误时间、排队长度及油耗等。

交叉口通行能力的改善，是对城市交通拥挤最容易产生的地方进行改善，有效的改善交叉路口的通行能力，提升的不仅仅是交通通行能力，更是对于现代化理想城市建设发展，经济发展有着重要意义。城市繁荣，经济发展，离不开交通通行、物流运输。交通拥挤的缓解，可以大大促进经济的繁荣和城市的发展，对于现代化城市建设有着极其重要的意义。

1.2国内研究现状与发展趋势

对于交通路口的研究，在查询文件后我得知了目前国内外主流的研究思路有两种形式，两种形式也各有先进的研究成果，其中主体思想仍旧是对于时间的优化。一种是基于模型下的算法对红绿灯的固长时间进行优化，使得交通路口的车辆堵塞时长相对减少，另一种则是基于智能软件即时，自主的根据交叉路口的车流量情况变换交通灯的时长与切换。

根据文献的查阅，我了解了一些前人使用的技术手段，王秋平等人2006年通过Webster算法、遗传算法以及遗传模拟退火算法对实例进行计算分析比较，孙超等人2008年使用美国的Synchro 系统信号优化模型。诸一琦等人2013年通过集成电路以及电路模块的方式设计了智能模块的硬件部分，并且设计了软件的算法，简约详细的阐述了他们设计的智能交通控制系统。章伟2015年首先对车流量的检测技术做出了描述，随后画出流程图来表达交通控制的优化，最后使用程序语言编写的算法基于车流量的交通灯控制系统模拟。何格等人2013年利用Monte Carlo法模拟实际的交通情况。在本次的研究中，我会基于车流量检测技术层面和优化算法层面进行详细的分析设计，阐述该设计的技术要求以及优化思想，表达一个完整的智能软件系统的运行思路。

基于智能软件控制下的交通信号灯系统，比较传统的固定时长交通灯系统，传统交通信号灯的设计过于死板，红绿灯交替时间是一成不变的，不能够针对实时情况，对突发状况的发生毫无对策，而智能交通信号灯的出现，是有了车流量检测技术的前提下，能够实时的采集现场的数据和状态，与时间优化的控制技术相结合，能够使行人通过十字路口时更加方便、安全，也使车辆通行秩序化、规范化，保障行人和车辆的安全通行，减少社会公共财富的流失。智能交通灯控制技术相比较传统的固定时长交通灯系统，具有更好的研究意义，它在很大程度上能够针对城市交通问题的通行瓶颈，交通路口的调控起到大幅度的优化作用，实现道路本身的最大通行效率。

第二章 雄楚大道与珞狮路交叉路口数据采集

在研究学习的过程中，我选取了武汉珞狮路和雄楚大道的交叉路口作为我的研究对象，通过对该交叉路口数据的采集、研究建立学习模型，并对该路口的交通情况进行优化，并对优化结果进行分析，研究交叉路口的通行和时间的关系。

2.1信号灯运行方式与时长

珞狮路属洪山区新建、扩建道路，是武汉市的二环线，北起八一路，南至雄楚大街，全长2,620米。雄楚大道横跨武昌区和洪山区，与武珞路、珞瑜路平行向东，是武汉三镇的武昌区域内最长的一条大道，是武昌地区东西向的交通动脉。两条重要的路线如图2.1所示交叉形成一个交通通行极其重要的点。

图2.1 珞狮路与雄楚大道交叉口地图

图2.2是珞狮路与雄楚大道的交叉路口模型简图，每道路口的出口均有四道，包括两道左转道和两条直行道，路口的右转是设计了右转道路，故右转无须通过信号灯的指示。雄楚大道的中部设置了四道双向BRT车道。

图2.2 珞狮路与雄楚大道交叉路口模型简图

图2.3是珞狮路与雄楚大道交叉路口红绿灯运行方式以及车辆的通行顺序图，包涵了a、b、c、d四个过程，其中a图表示珞狮路南方车辆直行和左转通行，b图表示雄楚大道东西方向的直行以及BRT的通行，c图表示雄楚大道东西方车辆的左转通行，d图表示的是珞狮路北方车辆的直行和左转通行。

图2.3 珞狮路与雄楚大道交叉路口车辆通行顺序图

图2.4珞狮路与雄楚大道交叉路口红绿灯时长

图2.4表示是珞狮路与雄楚大道交叉路口红绿灯时长，如图所示，完整的一轮信号灯变化时长为175s，包涵了各方向的红绿灯变化情况以及变化时长。

考虑到BRT交通的非普遍性，以及研究的实践意义，我在对参考文献的研究和指引下，放弃了对BRT交通的研究，故在本次的学习报告中，在不影响整体研究交叉路口车流量和时间优化的前提下，对珞狮路和雄楚大道交叉路口的BRT通道进行隐藏处理，图2.5是隐藏了BRT通道后的简化模型图。

图2.5 珞狮路与雄楚大道交叉路口模型简图（无BRT）

2.2时间分类的车流量数据统计

为了研究珞狮路和雄楚大道交叉路口通行的现状，我在周二、周五和周日的早晨、中午以及下午对车流量进行了统计，统计结果如下表2.6至表2.14所示。

表2.6 周二早晨车流量统计

表2.7 周五早晨车流量统计

表2.8周日早晨车流量统计

表2.9 周二中午车流量统计

表2.10 周五中午车流量统计

表2.11 周日中午车流量统计

表2.12 周二下午车流量统计

表2.13 周五下午车流量统计

表2.14 周日下午车流量统计

2.3数据的分析与处理

对采集的数据进行统计，得到如下表2.15所示。