城镇路口交通组织及资源优化毕业设计论文

工业大学毕业设计题目：城镇路口交通组织及资源优化
工业大学
毕业设计(论文)任务书课题名称城镇路口交通组织及资源优化研究
毕业设计(论文)的主要内容及要求：
主要内容：
1、运用工业工程的相关理论和方法对该交叉路口交通组织方式及设施布置进行分
析和改善。

2、现场调研资料收集：马鞍山市某交叉路口交通组织方式、交通组织原则、交通
设施布置图、路口交通流量及车辆等待情况、路口信号灯的布置及持续时间等。

3、运用相关理论优化交通组织方式、道路交叉口渠化设计、信号灯相位绿灯时间
等。

4、运用系统工程相关评价方法评价新方案。

主要要求：
1、运用计算机检索相关文献（约20篇左右，另外需要三篇外文文献）。

2、论文说明书的篇幅一般为2.5万字左右。

3、基于CAD绘图软件，绘制不少于相当于1张A2工作量的课题相关的CAD图。

（布
局图、流程图、设计图等）。

指导教师签字：____________
毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明
原创性声明
本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。

尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。

对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。

作者签名：日期：
指导教师签名：日期：
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作者签名：日期：
学位论文原创性声明
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作者签名：日期：年月日
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3.附件包括：任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）。

4.文字、图表要求：
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图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程字书写，不准用徒手画
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1）设计（论文）
2）附件：按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装订
教研室（或答辩小组）及教学系意见
摘要
随着社会经济的飞速发展，城市交通同样发展迅速。

城市每天都会发生大面积的拥堵问题，严重影响通行效率，造成大气污染严重，形成资源浪费。

而城市拥堵的关键是因为城市道路交叉口通行能力的低下。

所以本文以马鞍山江东大道与雨山东路的交叉口为研究对象，想努力设计出一个更高效的城市道路交叉口交通组织方案。

本文首先进行相关文献的检索，了解国内外研究现状。

然后进行现场调研，收集数据。

接下来在所获取的调研数据的基础上通过对道路交叉口的通行能力进行计算，对交通组织方式进行优化，对道路口的渠化进行再设计，对信号灯进行重新配时优化，从而得出一个更加高效率的道路交叉口通行方案。

最后采用模糊评价的方法对现在的方案和优化后的方案进行比较分析，证实新方案的可行性。

关键词：道路交叉口；交通组织；渠化；配时优化；通行能力
Research on optimization of traffic organization and
urban resources
Abstract
With the rapid development of social economy, city traffic is also booming. Large area congestion problems happened every day in city, serious impact on traffic efficiency,cause serious pollution to the atmosphere, the formation of a waste of resources. The key to the city congestion is because the traffic capacity of city road intersection is low. So the research based on the intersection of Ma'anshanJiangdong road and yushan east road as the research object, try to design a more efficient city road intersection traffic organization plan.
Firstly, the relevant literature retrieval is carried out. Secondly ,field investigation and data collection. Thirdly, the road intersection traffic capacity calculation, optimization of traffic organization, on the road intersection channelization design, optimization of the reallocation of the signal lamp, so as to obtain a more efficient road intersection scheme. Finally, the fuzzy evaluation method to carry on comparative analysis to the current program and optimized scheme, confirm the feasibility of the new scheme.
Keywords：Intersection ；Traffic organization ；Channeling ；Timing optimization ；The traffic capacity
目录摘要 I
Abstract I
1.绪论 1
1.1 研究背景1
1.2 研究的目的及意义1
1.2.1 研究的目的1
1.2.2 研究的意义1
1.3 选题内容及技术路线1
1.3.1 选题的内容1
1.3.2 技术路线1
1.4 国内外研究现状1
1.4.1 国外研究现状1
1.4.2 国内研究现状1
1.5 研究方案的基本理论和方法1
1.5.1 工作抽样1
1.5.2 道路口渠化设计1
1.5.3 红绿灯配时优化。

1
1.5.4 道路通行能力计算1
1.5.5 模糊评价法1
2.现场调研和资料收集 1
2.1 研究对象介绍1
2.2 调研数据和资料1
2.2.1 江东大道与雨山东路道路交叉口设施布置图1
2.2.2 道路交叉口各方向车流量抽样数据1
2.2.3 道路交叉口车头时距1
2.2.4 信号灯时序图1
3.交通组织及资源优化 1
3.1 道路交叉口存在的问题分析1
3.2 道路交叉口交通组织1
3.2.1 道路交叉口的交通组织方法1
3.2.2 道路交叉口交通组织原则1
3.3 道路交叉口通行能力计算 1
3.3.1 通行能力计算的理想条件1
3.3.2 道路交叉口通行能力计算1
3.4道路交叉口车辆排队模型的建立1
3.4.1 排队论概述1
3.4.2 排队模型的建立1
3.5 道路交叉口的渠化设计1
3.5.1 交通渠化概述1
3.5.2 交通渠化设计措施1
3.5.3 机动车道渠化设计1
3.5.4 非机动车道渠化设计1
3.5.5 道路交叉口优化后的布局图1
3.6 红绿灯配时优化1
3.6.1 道路交叉口时序图1
3.6.2 最佳信号配时的计算1
3.7 道路交叉口优化后的新方案的确定1
4.优化后方案的评价1
4.1 模糊评价法对方案进行评价1
4.1.1 确定评价对象的因素集 1
4.1.2 确定评价对象的评语集 1
4.1.3 确定隶属度向量1
4.1.4 计算综合评定向量1
4.2 对模糊评价结果的分析1
5.总结与展望1
5.1 总结1
5.2 展望1
致谢 1
参考文献1
附录1 1
附录21
1.绪论
1.1研究背景
近年来，随着社会经济的迅速发展，机动车数量也以较快的增长速度增加。

城市交通现实已经与日益增加的机动车数量不成正比，城市每天都会发生大面积的拥堵问题，严重影响通行效率，造成大气污染严重，形成资源浪费。

相对于道路路段而言，城市路口交通由于不同流向车流的转向而引起的各种车流之间的交叉、交织、分流以及合流等行为，使得路口的交通特性比较复杂。

也正是由于其复杂的交通特性，城市道路交通系统中，路口平面成为了道路通行能力的主要瓶颈。

大量事实也证明城市的道路交叉口的拥挤现象最严重，80%以上的延误都集中在城市道路交叉口，平面交叉口的通行能力不足道路的50%，日常交通拥堵都是由于平面交叉口的通行能力不足造成的。

然而受限于土地和资源我们却不能无限制的拓宽道路，所以我们需要对城镇路口的交通组织和资源进行优化，在尽可能减少投入的情况下增大路口的通行能力，缓解路口交通的困局。

马鞍山是安徽省连接长三角的桥头堡，毗邻南京，水路、陆路交通便捷。

近年来马鞍山市经济迅速发展，各种机动车电瓶车数量呈爆发式增长。

城市交通道路建设跟不上交通发展的需要，马鞍山市路网经常面临大面积拥堵、交通混乱等各种严重交通问题。

特别是各个路口一直是城市交通不畅的症结所在。

所以，我们对城镇路口的交通组织和资源进行优化研究，在不需要无休止的拓宽道路、增加道路设施的前提下，增加道路的通行能力。

这无疑能缓解城市交通的困局。

本课题选择马鞍山市江东大道与雨山路的道路交叉口作为一个典型的案例
进行分析，对该路口的交通组织方式和资源进行优化。

雨山路、江东大道路口位于欧尚购物中心旁，两条主干道的交汇处，各种单位、学校、厂矿上班必经之路。

虽然两条主干道都是双向六车道，但是由于交通流量巨大，特别是早晚高峰期间，交通堵塞依然存在。

因此，我选择对此楼口的交通组织方式、交通流量等等进行优化研究，以期提高该路口的通行能力。

1.2研究的目的及意义
1.2.1研究的目的
本课题将从工业工程优化的思想角度，运用排队论、渠化设计、红绿灯配时等基本理论对马鞍山江东大道与雨山东路的十字型道路交叉口进行优化研究，以提高道路交叉口的道路通行能力。

本课题研究的主要目的是在不需要对道路交通设施进行大规模拓宽改造的前提下，在道路交叉口现有情况的基础上采取进行交通组织的优化、红绿灯配时研究、渠化设计等的一系列优化措施，以较低的成本代价提高道路口的道路通行能力。

本课题的研究直指现代城市交通的关键所在，通过对这一个典型的十字交叉口的研究，想极力探索出一个提高城市道路交叉口道路通行能力的交通组织方案，将有助于解决现代城市交通的困局。

1.2.2研究的意义
由于社会经济的飞速发展，城市机动车数量呈指数式的增长，然而城市的道路交通设施建设却跟不上城市交通的发展。

城市受限于土地面积和良好的城市规划，不能无限制的拓宽道路，这便给缓解城市交通的困局出了一个大难题。

而城市交通拥堵主要发生在道路交叉口，城市道路交叉口由于不同车辆的转向、交叉、分流，造成了非常复杂的交通状况，一直是城市交通堵塞的症结所在。

尤其是对于一些大型的平面信号交叉口来说，由于其自身的交通特性更为复杂，它的交通运行状态与整个城市道路的交通运行状态密切相关，能否提高道路信号交叉口的通行能力，将成为解决城市交通问题的重要举措。

1.3 选题内容及技术路线
1.3.1 选题的内容
通过对马鞍山市江东大道与雨山东路道路交叉口的交通组织方式及设施布置进行分析研究，实现对该道路交叉口的交通组织方式和设施布置进行优化改善，从而为实现提高道路交叉路口的综合效能寻求有效途径。

选题当完成以下内容：
（1）道路交叉口的交通组织优化。

（2）道路交叉口的设施布置和渠化设计。

（3）道路交叉口的通行能力计算。

（4）道路交叉口红绿灯配时优化。

（5）道路交叉口新的交通方案的制定
（6）模糊评价法对新方案进行评价。

1.3.2 技术路线
本文的主要问题是对城镇交叉口交通组织和资源进行优化，针对这个核心问题本文采用如下技术路线。

第一步：文献检索。

通过对课题相关的文献的检索、查询了解国内外研究现状。

明确本课题发展到何种程度，了解已经取得的成果，和目前研究的瓶颈所在，以及对于本课题国内外一般采用哪些研究方法。

第二步：现场调研。

通过对马鞍山市江东大道与雨山东路道路交叉口的现场调研，收集车流量数据、到路口平面设施布局图、信号灯相位时间等相关数据。

基于这些数据本文讲从交通组织方式、渠化设计、信号灯优化三个方面对到路口交通组织方案进行优化研究。

第三步：优化设计。

基于现场的调研数据，接下来本文将以第三章重点论述对道路交叉口的优化设计，主要从交通组织方式、渠化设计、信号灯优化这三个方面。

第四步：方案评价。

对道路交叉口交通组织及资源进行相关优化后，本文将采用模糊评价法对优化前后的方案进行分析评价。

技术路线图如图1-1：
图1-1 技术路线图
1.4 国内外研究现状
围绕城市交叉口交通组织及资源优化这个研究课题，国内外许多学者和研究人员做了大量的深入的研究，并取得了许多研究成果。

下面我将从道路交叉口交通组织优化、道路通行能力、渠化设计、信号灯控制等方面介绍国内外的研究成果。

1.4.1 国外研究现状
国外城市化发展较快，起步更早，他们对城市交通方面的研究也更早。

早在19世纪，人们就开始研究交通信号，用信号灯来指挥道路上的车辆交通，控制车辆进入交叉口的次序。

1868年，在英国伦敦Westminster街口出现了最早的交通信号灯，诞生了世界上第一个信号控制交叉口。

从此，围绕着交叉口的研究不断地深入开展。

英国、美国等发达国家率先对此进行了研究，他们以连续的交通流为前提，提出了左、右转专用车道、渠化交通设施等方法，在交通管理方面采用信号控制与交通规则相结合的方法，如采用多相位控制、禁左或禁右等，来提高交通安全与通行能力。

（1）道路交叉口交通组织优化方面。

1974年，AI-Salman,Salte.R.J对信号交叉口右转机动车组织方法进行了研究。

提出了红灯期间右转方式下，右转车流的通行能力及其延误计算模型以及不同的右转车道结构形式对交叉口安全效
率的影响。

1995年，Shebeeb ,Ousama 研究了道路左转专用车道的设置依据及其安全和效率的评价，指明设置左转专用车道可以有效地对进入交叉口的左转车流进行组织。

1997年，Suvrajeet Sen和 rry Head提出一种用于交叉口实时信号控制的通用算法，这种方法基于动态规划，能够对交叉口的各种性能指标进行优化，如延迟、停止和排队长度。

(2)道路通行能力方面。

目前，诸如美国、加拿大、瑞典、澳大利亚、德国、印尼等许多国家均已根据本国的实际交通状况，出版了具有实践指导意义的道路通行能力手册或指南。

而交叉口通行能力计算是其中最重要的研究内容之一。

这些研究为分析交叉口通行能力提供了科学的依据，也为进一步深入研究该问题奠定了基础。

其中，最具有代表性的是美国《道路通行能力手册》（Highway Capacity Manual，HCM2000）所提出的方法。

该方法的基本思路是：以信号交叉口的车道或车道组的饱和流率为基础，通过各种折减系数，考虑影响因素对车道或车道组的通行能力的折减效用。

（3）渠化设计方面，国外的渠化设计研究较为成熟，对左转弯车道的设置右转弯车道设计、进口道宽度、进口道车道数等做了大量研究，另外关于交叉口渠化、交叉口交角、交叉口缘石半径也有相关的研究。

目前，渠化设计在国外一般都形成了规范或手册。

如美国的MUTCD手册，介绍了各种渠化措施以及设施的尺寸、颜色以及使用时需要注意的问题。

日本的《平面交叉路口的规划与设计》中对交叉口的渠化作了很多论述，认为渠化对解决交通拥堵非常有效。

其中，渠化的定义是：“为了减轻、改善平面交叉路口处交通流的交错数量及性质，在正常交通流不利用的位置设置适当的‘岛’，规定车辆的行驶位置，诱导车辆按正常方向行驶，为行人提供避车场所，以整顿交通流为目的，这就叫平面交叉路口的渠化。

"
（4）交通信号灯控制研究方面。

20世纪80年代以前，单点交叉口信号控制配时设计多数采用 F.V.Webster-B.M.cobbe（F-B）的理论。

这一理论的基本原理是：车辆通过交叉口时，以其受阻延误时间为唯一的衡量指标，然后对信号
配时方案进行优化。

再他之后，越来越多的学者进行了相关研究。

1994年，美国Oak Ridge国家实验室交通研究中心ITS研究室Rekhas.Pillai和Ajay
K.Rathi提出了如何在有限支路和有限范围的交通系统中得到最大线控的带宽，并介绍了获得最大带宽的一种启发式的方法MILP（Mixed Integer Linear Progamming）的形成和发展过程，以及基于MILP的MAXBAND线控软件的优、缺点，并提出了改进方法。

1999年，日本学者Inoue和Takeshi通过仿真模型再现交通状况，用事件扫描法对设计方案进行评价，并在十字路口进行试验的方法，研究了在交通高峰时段的拥挤状态下，信号协调控制系统相位差的设计方法。

2001年，美国普渡大学土木工程系Abbas和Moniasir提出了一种交通信号相位差的转换运算法则，这种方法的独特之处在于优化过程同时考虑了交通量和占有率的影响，并且这种方法与传统的信号协调控制系统有较好的兼容性。

1.4.2 国内研究现状
我国在道路交叉口交通组织方面的研究起步较晚，最早有北京工业大学、同济大学、北京市政设计研究院等单位对道路交叉口进行了研究。

1985年，北京工业大学针对灯控平交路口混合交通的通行能力进行了研究。

之后，我国交通工作者借鉴国外先进的交通研究理论与经验，结合我国的交通特征，对道路交叉口进行了大量研究。

（1）道路交叉口交通组织优化方面。

2001年北京工业大学马建明等人以独立信号交叉口为研究对象，采用信号配时、交通工程和交通管理等方法，利用微观仿真模型，
提出了信号交叉口交通组织优化的设计方法，讨论了交通组织优化的评价方法、交通仿真机制和模型框架等关键问题。

2002年，四川交通职业技术学院刘德武，通过对平面交叉口的交通特性进行研究，提出了道路平面交叉口的交通组织与管制的具体方法和措施。

2007年，长安大学南春丽从逼近性较好和易于计算机实现两个角度，对城市交通组织优化仿真模型中参数估计方法进行了研究，给出了极大似然估计法、范数理论的数据拟合以及三次B样条拟合方法，并对3种方法的特点和适用条件进行了比较。

国内对于交叉口设计优化较为系统的研究主要集中在以下文献著作中，上海市2001年出版了工程建设规范《城市道路平面交叉口规划与设计规程》，对平面交叉口的规划和设计做出了规定和设计流程，以此来指导上海市平面交叉口的规划与设计；同济大学杨晓光于2003年编著了《城市道路交通设计指南》一书，书中在国内尚属首次从交通设计层面对于平面交叉口的渠化设计、信号配时等总结了改善设计的方法和技术；北京工业大学马建明博士的博士论文中提出了一种集几何设计、渠化设计以及交通组织设计为一体的信号交叉口优化专家系统。

该专家系统确定的交叉口交通组织方案制定的方法是首先对交叉口进行系统调查，对交叉口现状进行分析，根据交叉口的道路条件，通过对现有交叉流的合理汇集与再分配以及交通仿真分析方法，制定出能对车流运动状态产生控制作用的、由多种多样的交通管理措施组成的实施方案。

（2）道路通行能力方面。

交叉口通行能力的大小直接影响到整个路网效率，提高交叉口的通行能力是目前道路网的重要目标之一。

对于交叉口通行能力方面，国内的主要研究方法是停车线法。

该方法是北京市政设计院提出的，它以进口道的停车线为控制面，车辆只要通过该断面就被认为通过交叉口。

采用停车线法计算信号交叉口通行能力时，需先假定信号周期及其配时。

一般情况下，根据交通量的大小，周期长度可以在45秒～120秒之间进行选择，当周期长度未达到上限时，若计算的通行能力不能满足交通量，可延长周期后再进行计算。

为避免信号交叉口延误过大，周期长度不可大于180秒。

（3）渠化设计方面。

2005年，咚炳勋提出的传统的路口渠化设计方法，已经不能适应当前城市道路交通量骤增的形势，对路口渠化长度和拓宽车道渐变段长度的确定，提出了新的补充意见。

2006年，北京交通大学赵伟等人在参考国内外设计经验的基础上，从左转车道设置的原则、设置左转车道的常用方式、左转车道的长度和宽度等角度对左转车道的设计问题进行了探讨，提出对左转车道进行合理偏移可有助于提高驾驶员的视距。

2007年，窦瑞军从理论上分析了交叉口处产生交通阻塞的原因，并结合具体工程提出在交叉口范围内采取渠化交通管理措施，讨论了渠化交通的适用原则、技术要求和应用方法。

实现了引导车流按一定路径行驶，消除或减少冲突点、分流点和合流点，提高交叉口的通行能力，真正实现人车分流。

（4）交通信号灯控制研究方面。

1998年，顾怀中与王炜针对我国城市道路交叉口的交通流特性，提出了交叉口交通信号配时的模拟全局优化算法。

该算法选用延误时间、停车次数及通行能力为优化目标函数，各性能指标的加权系数随交通需求的不同而变化，以适应不同交通状况下对配时优化的不同要求。

2003年，葛亮等人针对我国城市交通的固有特色，研究了在不同配时方案条件下，直行与转向车流的延误计算方法。

在现有定性化信号相位设计基本原则的基础上，深入研究了混合通行情况下的相位设计方案，提出了多相位控制适用的定量条件，结合传统的经验公式，经过深化与标定，提出了信号配时的优化方法。

中国科学院自动化研究所高海军、陈德望、陈龙对E韦伯斯特-B.柯布信号配时公式进行了改进，提出适合中国国情的交通路口信号配时计算公式。

2005年，吉林大学杨兆升与王爽阐述了平面交叉口单点信号控制配时设计的具体方法和过程，以及各种交通信号配时参数的确定方法、标准及依据，并将其应用于长春市一个极具代表性的5路交叉口，在现有的配时方案基础上，设计了多个不同时段的新方案，并利用仿真软件Vissim对其进行模拟，从模拟结果中选取适当参数加以综合比较，评选出最优方案。

2007年，北京交通大学邵春福、陈晓明阐述了行人定时信号控制研究的方法、技术和主要成果，给出行人信号配时设计步骤，在此基础上，展望行人信号控制研究发展动向。