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含可变导向车道交叉口的车道功能与信号控制协同优化方法

李雪梅 张存保 曹雨 秦瑞阳

李雪梅, 张存保, 曹雨, 秦瑞阳. 含可变导向车道交叉口的车道功能与信号控制协同优化方法[J]. 交通信息与安全, 2023, 41(5): 54-63. doi: 10.3963/j.jssn.1674-4861.2023.05.006
引用本文: 李雪梅, 张存保, 曹雨, 秦瑞阳. 含可变导向车道交叉口的车道功能与信号控制协同优化方法[J]. 交通信息与安全, 2023, 41(5): 54-63. doi: 10.3963/j.jssn.1674-4861.2023.05.006
LI Xuemei, ZHANG Cunbao, CAO Yu, QIN Ruiyang. A Method for Collaborative Optimization of Lane Functions and Signal Control at Intersections with Variable Approach Lanes[J]. Journal of Transport Information and Safety, 2023, 41(5): 54-63. doi: 10.3963/j.jssn.1674-4861.2023.05.006
Citation: LI Xuemei, ZHANG Cunbao, CAO Yu, QIN Ruiyang. A Method for Collaborative Optimization of Lane Functions and Signal Control at Intersections with Variable Approach Lanes[J]. Journal of Transport Information and Safety, 2023, 41(5): 54-63. doi: 10.3963/j.jssn.1674-4861.2023.05.006

含可变导向车道交叉口的车道功能与信号控制协同优化方法

doi: 10.3963/j.jssn.1674-4861.2023.05.006
基金项目: 

国家重点研发计划项目 2020YFB1600500

详细信息
    作者简介:

    李雪梅(1995—),硕士研究生. 研究方向:交通管理与控制. E-mail:1206679574@qq.com

    通讯作者:

    张存保(1976—),博士,研究员. 研究方向:交通信息工程及控制、交通安全. E-mail:zhangcunbao@163.com

  • 中图分类号: U491.5+4

A Method for Collaborative Optimization of Lane Functions and Signal Control at Intersections with Variable Approach Lanes

  • 摘要: 可变导向车道作为1种灵活的交通组织方式,可通过动态调整进口道的车道功能来提高交叉口的通行效率,然而在实际运行过程中,仅在直、左车道间切换的可变导向车道交叉口存在时空资源利用率不足的问题。为此研究了1种可在直行、左转和直左合用车道间切换的车道功能与信号控制协同优化方法。根据交叉口实时的交通流数据,综合考虑不同车道功能下的交叉口车均延误、切换时间间隔、交通需求变化稳定性等指标对车道功能切换进行判断,实现车道功能与信号控制的动态优化;引入含可变导向车道交叉口的车道驶离流率修正系数改进延误公式,并考虑车道功能与信号相位之间的关系,基于相位矩阵建立以车均延误最小为目标的优化模型,确定最优的车道功能、相位和信号配时方案。利用VISSIM软件搭建仿真环境,以武汉市建设大道-新华路交叉口为例进行仿真验证,实验结果表明:相比于车道功能仅在直、左间切换的定时控制方法,采用在直行、左转和直左合用车道间切换的车道功能与信号控制协同优化方法的交叉口车均延误减少9.2%~12.5%,含有可变导向车道的进口道车均延误减少10.8%~25%,平均排队长度减少9.8%~12.3%。

     

  • 图  1  设置有可变导向车道的交叉口设计图

    Figure  1.  Intersection with variable approach lanes

    图  2  优化控制流程

    Figure  2.  Optimization control process

    图  3  设置有可变导向车道的交叉口交通流向图

    Figure  3.  Traffic flow of intersection with variable approach lanes

    图  4  建设大道-新华路交叉口渠化现状图

    Figure  4.  Channelization diagram of intersection

    图  5  仿真控制流程

    Figure  5.  Simulation control process

    图  6  仿真运行界面图

    Figure  6.  Simulation operation interface diagram

    图  7  仿真实验结果对比图

    Figure  7.  Comparison of simulation experiment results

    表  1  交叉口现状渠化表

    Table  1.   Intersection channelization table

    方向 进口道数量 车道划分说明
    北向 5 2左,3直
    南向 5 2左,3直
    东向 5 2左,3直
    西向 4 1左,1可变导向车道,2直
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    表  2  交叉口信号控制方案

    Table  2.   Intersection signal control scheme

    时段 相位1 相位2 相位3 相位4 周期/s
    高峰期 55 34 52 36 177
    平峰期 40 27 38 25 130
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    表  3  交叉口不同时段流量

    Table  3.   Traffic volume of at intersection at different times

    进口道 流向 交通流量/(pcu/h)
    早高峰 平峰 晚高峰
    北进口 左转 472 251 522
    直行 1 052 894 1 187
    南进口 左转 462 292 493
    直行 1 174 990 1 214
    东进口 左转 469 320 501
    直行 1 134 912 1 243
    西进口 左转 443 272 428
    直行 1 258 918 1 226
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    表  4  优化方案配置表

    Table  4.   Optimization scheme configuration table

    时段 仿真时段/s 车道数设置 信号控制方案
    左转 直左合用 直行
    早高峰 900~1 620 1 0 3
    1 620~3 420 2 0 2
    3 420~4 500 1 1 2
    平峰 4 500~8 100 1 1 2
    晚高峰 8 100~9 000 2 0 2
    9 000~11 700 1 0 3
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    表  5  交通效益评价指标

    Table  5.   Traffic benefit evaluation index

    控制时段 评价指标 现状方案 优化方案 改善程度/%
    早高峰 交叉口车均延误/s 51.8 45.3 12.5
    西进口道车均延误/s 52.5 39.4 25
    西进口道平均排队长度/m 35.4 31.1 12.2
    平峰 交叉口车均延误/s 32.8 28.8 9.2
    西进口道车均延误/s 32.6 29 10.8
    西进口道平均排队长度/m 18.4 16.6 9.8
    晚高峰 交叉口车均延误/s 59.2 52 12.1
    西进口道车均延误/s 59 48.5 17.7
    西进口道平均排队长度/m 42.1 36.9 12.3
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  • 收稿日期:  2022-11-18
  • 网络出版日期:  2024-01-18

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