信号交叉口公交优先信号配时方法研究(4)

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n?gi?1i?L?C (2-46)

式中：L为交叉口一个周期总的损失时间(s)，将gi?C?ri代入式(2-46)，可得到

n1 C?(?ri?L) (2-47)

n?1i?1将各相位允许的最长红灯时长rimax代入式(2-47)，可得到最长周期Cmax的计算方法如下：

n1 Cmax?(?rn?1i?1max?L) (2-48)

调查和研究表明，当周期时长超过120 s时，交叉口通行能力提高缓慢，因此当由式(2-48)计算出的最大周期如果大于120 s，建议取120 s为好。也可以比120 s更长，但最好不超过180 s。

周期时长也不宜过短，最短周期时长应考虑两个因素所需最短绿灯时间，即车辆能安全通过交叉口所需最短时间和行人过街所需最短时间，也就是说，最短周期由各相位最短绿灯时间决定，即

min Cmin??g (2-49) ?Lii?1n式中：Cmin为最短周期时长(s)；gimin为相位i所需的最短绿灯时间。综上所述，基于公交优先通行的交叉口信号周期优化方法如下。目标函数为：

minDp???Dijp (2-50)

i?1j?1nmi约束条件为：

?gi?1ni?L?C (2-51)

Cmin?C?Cmax上述优化函数的实质就是在最长周期和最短周期之间寻找使交叉口人总延误相对最小的周期。编程运算时可以先令周期等于最小周期，然后按照一定的步长向上搜索，使人总延误相对最小的周期，搜索到最大周期为止。

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2.3.3 绿信比的优化方法

绿信比的优化方法：传统的交叉口信号配时方法中的绿灯时间是按照流量比来分配的，即相位绿信比正比于该相位车辆流量比，这种分配方法可以确保各进口道方向具有相同的饱和度，但不利于公交车辆的通行。本文认为，为减少交叉口的人总延误，绿信比的确定应由乘客流量比和机动车饱和度两个因素来共同决定。具体地说就是将绿信比正比于相位乘客流量比，而不是相位车辆流量比。但对客流量较少的相位来说，按相位乘客流量比计算出的绿灯时间可能出现小于最小绿灯时间的情况，或者使得一些相位(通常为社会车辆比例较大的相位)出现接近饱和或过饱和的情况。为避免这种情况带来交通恶化(前已述及，当某相位的饱和度超过0.9左右时，该相位将难以处理其到达交通量)，所以本文将相位饱和度不大于某一给定值x? (建议取0.9)和相位绿灯时间不小于最小绿灯时间gimin作为确定绿信比的约束条件。即由上述方法计算出的绿信比必须满足式(2-52)和式(2-53)的要求

xi?yi?i?x? (2-52)

gimin ?i? (2-53)

C式中：yi为相位i的车辆流量比，等于相位i各进口方向车辆流量比的最大值。

由式(2-52)可得

?i?giminy??i'，i??i'' 令Cx?y (2-54) x?则i相位的最小绿信比?imin为

''' ?imin?max? (2-55) (i?i )由式(2-56)可判断交叉口在满足各相位最小绿信比的前提下是否有过剩的绿灯时间

?G?C?L?C??imin (2-56)

i?1n式中：ΔG为交叉口过剩的绿灯时间(s)。当ΔG<0时，表示交叉口通行能力

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不能满足现有交通需求，没有过剩的绿灯时间；当ΔG=0时，表示交叉口通行能力恰好满足现有交通需求，没有过剩的绿灯时间；当ΔG>0时，表示交叉口通行能力能满足现有交通需求，且有过剩的绿灯时间。

当交叉口有过剩绿灯时间时，将过剩绿灯时间按照各相位客流量在交叉口总的客流量中所占的比例分配给各相位

?gi??GPi?Pt??(qP?qP)bijbsijsi?1j?1j?1nmi?(qP?qP)bijbsijsmi (2-57)

式中：?gi为分配给i相位的过剩绿灯时间(s)；Pi为i相位的客流量(人/s)；

Pt为交叉口总的客流量(人/s)。如果将按照最小绿信比所确定的相位绿灯时间定义为相位基本绿灯时间，则一个相位总的绿灯时间就等于相位基本绿灯时间与过剩绿灯时间之和

in gi??m i (2-58) C??gi鉴于公交车单车载客量大于社会车辆，上述确定绿信比的方法更有利于公交车辆的通行，可以说是基于公交优先通行的一种绿信比分配方法。

2.4本章小结

本章主要介绍了公交优先信号配时中的一般方法，传统方法以及优化方法。信号配时介绍中，也详细说明了传统信号配时方案的延误模型和基于此的公交优先信号配时传统模型方法，以及公交优先信号配时优化方法。信号配时中的优化方法为本论文采用的优化方法，其理论和方法都为文章的后续完成奠定了充分的理论基础。

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第3章 红旗大街与先锋路信号交叉口路况调查

哈尔滨红旗大街与先锋路交叉口为典型的四相位十字形交叉口，其交叉口的车道比较多，其交通量较大，信号配时复杂，公交车数量较多，且未设置公交专用道，也没有在信号配时设计上体现公交优先的措施，故其可作为信号交叉口公交优先信号配时方法的研究的研究目标。

这部分将举哈尔滨市红旗大街与先锋路交叉口为例，通过对该交叉口交通流量与信号配时的调查，得到相应数据，再运用公交优先信号配时方法进行优化， 最后得到最佳优化方法。

3.1道路交通条件

红旗大街与先锋路交叉口几何条件现状：

该交叉口道路几何条件现状如下：该交叉口为十字型交叉口。

东进口有6条机动车车道，1条非机动车车道，其车道宽度从中央分隔带到非机动车车道依次为：3.3m，3.3m，3.0m，3.1m，3.4m，4.1m，1.9m。 西进口有5条机动车车道，1条非机动车车道，其车道宽度依次为：3.1m，3.2m，4.1m，3.0m，3.2m，1.7m。

南进口有4条机动车车道，1条非机动车车道，其车道宽度依次为：3.1m，3.2m，3.4m，3.2m,2.0m。

北进口有5条机动车车道，1条非机动车车道，其车道宽度依次为：3.1m，2.7m，3.1m，3.2m，3.4m，2.5m。如下图3.1所示

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红旗大街先锋路说明：本图尺寸均以m为单位 比例1：100 图3.1红旗大街与先锋路信号交叉口平面几何图

3.2 信号交通条件

3.2.1红旗大街与先锋路交叉口相位情况

红旗大街与先锋路信号交叉口，第一相位南北直行；第二相位南北左转；第三相位东西直行；第四相位东西左转。具体情况如下图所示：

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