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2023年4月7日发(作者:johnny simmons)

第30卷第3期

2013年6月

华东交通大学学报

Journal of East China Jiaotong University

Vo1.30 No.3

Jun.,2013

文章编号:1005.0523(2013)03.0050.05

基于Synchro的厦门市白鹭洲路信号协调控制的优化设计

郭建钢,林文燔,陈必太,黄海南,陈金山,张文星

(福建农林大学交通学院,福建福州350002)

摘要:在现有道路交通设施条件下,实现干道上信号协调控制能有效提高主干道的通行能力。以厦门市白鹭洲路为研究案 《以xue宠弟》海棠书屋

例,根据该道路的几何结构特征和实际交通流特点,提出“分时段分方向、设置半周期时长”的干道信号协调控制方法。应用

Synchro仿真软件建立基于原控制参数的干道信号协调控制系统;同时,在应用Synchro"f ̄4(,各个独立交叉口信号控制参数的

基础上,建立了基于优化控制参数的信号协调控制系统。通过比较优化前后的干道信号协调控制系统的控制效果,仿真结

果显示:在早高峰和晚高峰时段,交叉口延误分别降低11.3%和21.6%;干线延误分别降低8.2%和55.9%;路网总延误分别减

少13-3%和22.0%。

关键词:协调控制系统;Synchro;优化设计;干道

中图分类号:U491.51 文献标志码:A

在城市交通路网中,平面交叉口因其复杂的交通现象,成为制约道路网络高效运行的瓶颈。为了消除

路网瓶颈,目前比较普遍做法是设法改善瓶颈交叉口的渠化设计和信号控制n之 ;尽管这种做法对特殊交

叉口有一定的现实意义口 。但当一条干道上的多个信号控制交叉口的间距较小时,如果各信号控制交叉

口追求独立交叉口的交通利益,往往会牺牲整条干道的通行效率。因此,从交通管理与控制着手,将干道

上的各交叉口组成一漫游的近义词 个线控系统进行协调控制,能够有效地减少车辆的停车次数和延误时间 。 。尽管干

道协调控制的理论研究和探讨文献很多,也有一些应用实例,但能够真正成功的工程应用例子甚少。为

此,本文结合厦门市市府大道的交通信号控制优化项目,以厦门市市府大道北段的白鹭洲路(见图1)为研

究对象,首先,根据早晚高峰时段3个交叉口的实际调查数据(交通量和信号配时参数等),应用Synchro软

件对原控制方式的交通运行状况进行了评价。其次,根据实际交通量的“潮汐现象”,采取“分时段分方向”

的信号协调控制策略,建立基于原配时方案的信号协调控制系统(以下简称“优化前协调控制系统”);最

后,在应用Synchro仿真软件优化3个交叉口的最佳周期时长、公用周期时长和相位差等参数的基础上,构

建优化后的信号协调控制系统,并比较优化前后协调控制系统的控制效果。结果表明,优化后的协调控制

系统的控制效果更好。该设计方法可为其它类似工程改善提供参考。

1研究方法

1.1研究对象分析

信号协调控制系统的优化设计所需原始数据采集于厦门市市府大道北端的白鹭洲路。厦门市市府大

道位于厦门岛西南部,北起厦门市政府,南抵鹭江路,总体呈南北走向,贯穿城市码头区、旧城、新区和新区

中心。其道路性质以客运为主,兼具交通和生活功能,是连接新区和旧城的城市主干道。白鹭洲路作为市

府大道的一部分,承担着疏导南北交通的重要角色,其中3个交叉口为毗邻交叉口,几何结构特征(见图

1)

收稿日期:2013-O1.30

基金项目:国家自然科学基金(41201100);福建农林大学科技创新(培育)团队资助计 ̄O(pytdl2006)

作者简介:郭建钢(1962--),男,教授,博士,主要研究方向为智能交通。

第3期 郭建钢,等:基于Synchro的厦门市白鹭洲路信号协调控制的优化设计 51

图1 白鹭洲路段上3个交叉口的几何结构特征

Fig.1 Geometrical structure characteristics of three intersections on Bailuzhou Road

1.2数据调查方法

本次调查采用人工调查和视频分析相结合的方法,主要内容包含:各交叉口的现状交通量(见表1,换

算系数见文献[8])和现状信号控制配时方案(见表2)。经分析各交叉口全天的交通流量流向数据可以得

出,该路段的早高峰时段为8:00—10:00;晚高峰时段为17:00-19:00。为了书写简便,设白鹭洲路与湖滨

南路交叉口的编号为1,与禾祥西路交叉口的编号为2,与厦禾路交叉口的编号为3。

表1各交叉口现状流量流向统计表

Tab.1 Existing traffic volumes of each intersection pcu・h

表2各交叉口原控制方案汇总表

Tab.2 Control parameters of each intersection

1.3信号控制仿真分析和优化方法

SYNCHRO是当前最快捷和精确的交通信号协调及配时优化软件,其中的SIMTRAFFIC是交通信号配

时优化和交通模拟的核心模型,具有信号配时参数(相位、周期时长、绿信比、相位差等)的优化、交叉口的

微观仿真和方案优劣的评价之功能。Synchro中沿用HCM2000对服务水平的定义和Webster延误模型,采

用控制延误和百分比延误计算方法(PDM),用于评价交叉口的服务水平,更加适合于信号控制方案的调整

和优化,以及在近饱和或者超饱和时的信号控制交叉口的延误计算。

目前,白鹭洲路的3个交叉口均为单点定时控制方式(信号配时方案由厦门市公安交通管理局经过多

次调整后确定,见表2),根据现状渠化设计、交通流数据、交通组织和信号相位控制策略,对3个交叉口进

52 华东交通大学学报 2013年

表3中,“交叉口延误”为3个交叉口的延误总和;“路段”是指通过第1个交叉口的进口道停车线至第3

个交叉口的进口道停车线的范围;“路网”是指由白鹭洲路以及与之交叉的3条道路上游不小于200 m的范

围所构成区域。

通过分析白鹭洲路段的交通量(见表1)以及路段延误情况(见表3)可以发现,该路段的交通流存在着

潮汐现象,早高峰时段由南往北的交通量和路段延误较大,而晚高峰则相反。目前实际使用的线控系统

中,以单向协调控制为主,因为实现双向绿波的条件比较苛刻,如果勉强实施双向绿波效果不好 。因

此,根据白鹭洲路段的几何结构特征、交通流特性以及仿真结果,本文提出“分时段与分方向相结合、采用

半周期时长”的协调控制方法,即在早高峰时段采取由南往北协调控制;在晚高峰时段采取由北往南协调

控制,并最大限度提高主控方向的绿波带宽度。同时考虑到该路段的实际几何参数和交通量,2号交叉口

采用了半周期咏梅诗20首 时长。

2结果与分析

2.1基于原配时方案的协调控制设计

由于原配时方案为单点控制,造成主线上的车辆行驶延误较大,行驶低绮户的绮怎么读 速度较慢。因此,以这3个交叉口

的原配时方案为基础,根据提出的协调控制方法,建立优化前的信号协调控制系统。同时,根据现实道路、

交通及管理状况,设定协调控制系统的设计带速为40 km・h~。

2.1.1早高峰时段的协调控制设计

由于早高峰时段1号交叉口的周期时间最长(160 S),故将其设为关键交叉口,并取共用周期为160 S,调

整3号交叉口周期至共用周期,南北相位为关键相位。由于2号交叉口为两相位信号控制且周期较短,蜜雪冰城主题曲简谱 因此

采取半周期(周期调整为80 S)。运用软件计算出合适的相位差,最终将3号交叉口到2号交叉口的相位差调

整为29 S,2号至1号交叉口的相位差调整为11 S,带宽为30 S。并用SYNCHRO软件进行仿真,结果见表4。

2.1.2晚高峰时段的协调控制设计

在晚高峰时段,将1号交叉口为关键交叉口,共用周期176 S,南北相位为关键相位,调整3号交叉口周

期至共用周期,2号交叉口的半周期为88 S。最终将l号交叉口到2号交叉口的相位差调整为19 S,2号至3

号交叉口的相位差调整为37 S,带宽为25 S。仿真结果见表4。

表4基于原配时方案的早晚高峰时段协调控制结果

Tab.4 The coordination control simulation results base on original control parameters

第3期 郭建钢,等: ̄Synchro的厦门市自鹭洲路信号协调控制的优化设计 53

通过比较表4和表3可以发现,经过协调控制后,白鹭洲路上的各交叉口、路段和路网的各项指标均有

改善。在早高峰时段,由南往北的交叉口延误降低11.9%,路段延误降低27.6%,路网总延误降低10.7%,总

行程时间减少了9.2%;在晚高峰时段,由北往南的4个指标分别改善为7.0%,14.6%,7.0%和4.7%。此外,

车辆的停车次数也有所降低,主线速度都有提高。但在晚高峰时段的改善幅度较小。

2.2基于单点信号控制优化基础上的协调控制优化设计

为了进一步优化干道协调控制系统,改善其通行效率,必须确定干道上每一个交叉口的最佳信号周期

时长以及相位差。根据白鹭洲路的实际调查数据,对路段上的各个交叉口进行独立优化设计。通过分

析3个交叉口的现状信号控制参数,选择各交叉口的信号周期时长范围为50~200 S,离散步长为2 s,并用

Synchro8.0优化线控系统中各交叉口在早晚高峰时段的信号优化配时方案,得到优化后各个交叉口的最佳

信号周期,见表5。协调控制系统中的设计带速仍为40 km・h~。

2.2.1早高峰时段的协调控制优化设计

以白鹭洲路上各个交叉口的信号控制优化方案作为

协调控制系统优化设计的基础,对该路段进行协调控制优

化。在早高峰时段,以3号交叉121为关键交叉口,共用周

期170 s,南北相位为关键相位。2号交叉口采取半周

期,l号交叉口的信号周期与共用周期相等。优化相位差

后,得到南往北车流的带宽为41 s,协调控制系统的时距

图见图2。早高峰时段优化后的仿真结果,见表6。

如麓洲路

e湖演糍路

50

囱豫洲髂

O秉群两路

28

怒 萤

表5各交叉口最佳信号周期时长

Tab.5 The best cycle length of intersections

时段

周期时长(C0)

1 2 3

图2优化后早高峰协调控制时距图

Fig.2 Time-space diagram of optimal c吊屈原赋高考作文 oordination control during morning peak hours

2.2.2晚高峰时段的协调控制优化设计

在晚高峰时段,以1号为关键交叉口,共用周期180 s,南北相位为关键相位;2号交叉口采取半周期(晚

高峰周期为90 s),并调整3号交叉口的信号周期至共用周期,增加的相位时间全部给主线绿灯。优化相位

差后,得到的北往南车流的带宽为49 S,协调控制时距图见图3。晚高峰时段优化后的仿真结果,见表6。

矗鞔洲路

0湖演南路

50

臼麓洲路

●秉样鞴路

28

图3优化后晚高峰协调控制时距图

Fig・3 Time-space diagram of optimal coordination control during evening peak hours

比较表6和表5的交通效益指标可以看出,采用优化后的信号协调控制系统后,不管是早高峰还是晚

高峰时段,从点(交叉口)、线(路段)、面(路网)3个方面来看,各交通效益指标都有不同程度的改善。

华东交通大学学报

表6基于优化参数的早晚高峰时段协调控制仿真结果

Tab.6 The simulation results during morning and evening peakhours based on optimal control parameters

从交叉口来看,早晚高峰时段中秋节怎么说祝福语 的交叉口延误分别减少11.3%和21.6%。

从路段来看,在早高峰时段,路段延误虽有改善,但并不十分明显(仅为8.2%)。而在晚高峰时段,路段

上的交通效益指标改善效果十分明显,由北往南的路段延误降低了55.9%。说明晚高峰时段的控制效果明

显优于早高峰时段。

从路网来看,在早高峰时段,总延误和停车次数分别降低13.3%和0.春晴怀故园海棠二首 8%。在晚高峰时段,总延误和停

车次数分别降低22.0%和5.5%。晚高峰时段的路网改善效果较早高峰时段好。

因此,应用优化设计后的信号协调控制系统,可以大大改善晚高峰时段的路网运行效果,弥补优化前

协调控制系统的不足。

3结论与讨论

3.1结论

经过协调控制优化设计后,运行Synchro软件中的Simtraffic交通模拟模块进行仿真,发现车辆在第一

个交叉口遇绿灯通过后,只要行驶车辆按设计带速行驶,可以在高峰时段实现“绿波”,交叉口的拥堵情况

大大减少,整个路网交通运行状况明显好转。

1)应用优化前的协调控制系统进行信号控制时,在高峰时段其控制效果比单点控制效果好。协调控

制后,明显改善了高峰时段白鹭洲路上的交通运行状况,但晚高峰时段的改善效果不够理想。

2)应用优化后的协调控制系统进行信号控制时,不但进一步改善早高峰时段的运行状况,而且大幅度

提高晚高峰时段的运行效果。说明这种优化方法是可行的。

3)采用优化后的协调控制系统后,从仿真结果来看,不仅提升了主线上的运行速度,而且路网的延误、

停车次数和总行程时间降低,提高了路网的通行效率。对于早晚高峰具有潮汐现象的主干道路,采取分时

段分方向相结合的单向协调控制方式,能够有效缓解不同时段主要方向的交通压力。

3.2讨论

由于上述结论是由仿真软件Synchro仿真结果得到的,实际改善效果需要实际应用结果验证。

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Composite Ontology Mapping Strategy of the Graph Parsing

Ling Shiyong ,Gong Jinghong

(1.School of Software Engineering,East China Jiaotong University;2.School of Electrical and Electronic Engineering,East Chi—

na Jiaotong University,Nanchang 330013,China)

Abstract:According to complex context relation of ontology and in light of diferent input schema,this paper

proposes ontology graph parsing in general environment.Based on ontology structure,the paper constructs

graph description on multiple layer ontology.Then it introduces similarity propagation of structural and instance

level in context relation and rapid mapping with rapid match algorithm.Finally,a composite ontology mapping

strategy is proposed,which iteratively achieves ontology mapping result.The feasibility of the strategy is veri—

fled through algorithm complexity analysis and experiment comparison.

Key words:composite ontology mapping;ontology graph parsing;similarity propagation;rapid match algo—

rithm

(上接第54页)

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Optimal Design of Signal Coordination Control System on Bailuzhou Road

Based on Synchro

Guo Jiangang,Lin Wenfan,Chen Bitai,Huang Hainan,Chen Jinshan,Zhang Wenxing

(College ofTransportation,FujianAgriculture andForestryUniversity,Fuzhou 350002,China)

Abstract:A signal coordination control system on an arterial road can effectively improve the capacity of exist—

ing transportation facilities.Taking the Bailuzhou Road in Xiamen city as an research object,this paper pro—

poses the signal coordination control method“with diferent directions,at diferent periods,and at half-cycle

length”according to the geometric structure characteristics and the survey data.Based on Synchro,the signal

coordination control system is established.The simulation results of traffic operational states on this arterial

road indicate that the average intersections delay is reduced by 1 1-3%and 21.6%respectively,and the average

arterial delay is reduced by 8.2%and 55.9%respectively,while the total delay of the road network is reduced

by 13.3%and 22.O%respectively during the moming and evening peak hours.

Key words:coordination control system;Synchro;optimal design;arterial roads

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