信号交叉口延误计算模型研究

112 美国 HCM 延误模型
《 美国通行能力手册 》是一部具有深远影响的 专著 , 它一直根据美国交通研究协会 ( TRB ) 最新 研究成果在修订 . 其中对中国影响最深的是 1985 年版的通行能力手册 . 本文主要分析 1985 年版 和 2000 年版的计算信号交通延误的 HCM 模型
当 X ≤ 110 时 , 且
t = m in T,
时 , u = 0, Tc = T;
当 X > 110 时 , t = T, u = 1,
Tc = m ax T, + TX .
图 1 信号交叉口延误调查示意图
F ig11 Sketch map of survey on the delay of the signa lized in tersection s
2 信号交叉口延误调查
信号交叉口的延误是假设交叉路口无信号 , 车 辆在交叉路口无需停车通过时间与实际所需时间之
( 3)
+
8 kLX .
cT
②当存在初始车辆排队 (即 Q b > 0 ) 时 , d = ds
( T - t) ( 1 - P ) fPA t + du + T T 1 - ( g /C ) ( X - 1)
2 2 [ 12 2]
.
0165
c 2 q
1 /3
X
( 2 +5 λ)
( 1)
Fra Baidu bibliotek
其中 , d 为每辆车的平均延误 ; c为信号周期时长 ; λ 为绿信比 , 即有效绿灯时间与信号周期时长的比 率 ; q 为 标 准 化 交 通 量 ( pcu / h ) ; s 为 饱 和 流 量
( pcu / h ) ; X 为饱和度 , 即观测最大流量与信号交叉
信号周期
/s 155 62 62 58 95 74 94 94 63 62 74 107 137 110 118 149 99 147 81 118 162 147 118 158 150 136 139 132 147 225 293
流量 q
/pcu 413 37 158 169 169 200 254 308 82 154 175 149 149 236 208 239 396 122 205 361 388 135 168 302 173 169 240 269 405 199 487
饱和流量 q
/ ( pcu ・h 1530 1450 1450 1450 1450 1530 1530 1530 1450 1450 1450 1450 1450 1530 1530 1450 1530 1530 1530 1530 1530 1530 1530 1500 1530 1530 1500 1530 1530 1530 1530
编号 道路名称
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31
车行方向 直行 直行 直行 直行 直行 直行 直行 右转 直行 直行 直行 直行 直行 直行 直行 直行 直行 直行 左转 左转 直行 直行 左转 直行 左转 左转 左转 左转 直行 左转 直行
第 23 卷 第 4 期
2006 年 10 月
深圳大学学报理工版
JOURNAL OF SHENZHEN UN I V ERSITY SC IENCE AND ENGI N EER I NG
Vol123 No14 Oct1 2006
文章编号 : 1000 2 2618 ( 2006 ) 04 20309 205
+ 173X [ ( X - 1 ) +
2
(X - 1)
+ 16X / s ]
( 2)
其中 , 第一项是均匀车辆到达率所产生的延误 ; 第 二项是随机到达或超饱和流所产生的延误 . 该式主 要适用于饱和度 X ≤ 112 时 . 但该模型乃存在模型 计算的延误值不渐进于确定的超饱和延误模型 , 且随着饱和度的增加 , 模型计算所得的延误增长过 快的缺点 . 11212 2000 年版 HCM 延误模型 . 2000 年版通行能力手册交叉口进口车道延误的 计算公式为 ①当无初始车辆排队 (即 Q b = 0 ) 时 , 2 ( 1 - P ) fPA 015C ( 1 - g / c) d = + 1 - [ m in ( 1, X ) g /C ] 1 - ( g /C )
红灯时间
/s 44 33 31 31 42 37 41 41 37 36 44 62 81 74 81 91 68 99 68 81 101 113 99 111 115 113 111 106 106 185 185
绿灯时间
/s 111 29 31 27 53 37 53 53 26 26 30 45 56 36 37 58 31 48 13 37 61 34 19 47 35 23 28 26 41 40 108
310
深圳大学学报理工版
第 23 卷
11211 1985 年版 HCM 延误模型 . 1985 年版通行能力手册交叉口进口车道延误的
计算公式为
d = 0138 c ( 1 - λ) 1 - λX
2 2
2000 年版 HCM 延误模型在 1985 年版的模型基 础上 , 做了很大的修订 . 第一 , 考虑调查初始时交 叉口就存在车辆排队对延误的影响 , 所以该模型是
= 015, L = 110
[5 ]
, 各交叉口延误时间理论计算值
时间为 T =
∑T
i =1
实际 i
/N - L / v .
见表 1.
表 1 深圳市各主要交叉口路口延误时间理论计算值与实测值比较表
Table 1 Theoretic ca lcula ted and actua l survey delays of the pr i m ary i n tersection in Shenzhen
N , 并记录绿灯期间到达车辆数量 Q b.
900 T ( X - 1 ) + 1 800Q b ( 1 + u ) t
cT .
+
8 kLX +
cT
( 4)
当 X ≤ 110 时 , 且 t = T 时 ;
u =1 cT Q , Tc =m ax T, b + TX ; Q b [ 1 - m in ( 1, X ) ] c Qb c[ 1 - m in ( 1, X ) ] Qb c
信号交叉口延误计算模型研究
庄 焰 , 曾文佳
(深圳大学土木工程学院 , 深圳 518060 )
摘 要 : 利用深圳市主要信号交叉口延误实际调查结果 , 结合美国 2000 年版 HCM 延误模型计算结果 , 应用最小二乘法对模型进行修正 , 建立与深圳市交叉口延误相符合的延误计算模型 , 为深圳市信号交叉口 和道路系统的分析评价提供了理论依据 . 关键词 : 信号交叉口 ; 延误 ; HCM 延误模型 ; 混合交通流 ; 最小二乘法 + 中图分类号 : U 491; U 49112 62 文献标识码 : A 信号交叉口是我国城市道路主要的交叉口形 式 . 信号交叉口的延误计算是交通工程中交通流理 论研究的重要内容 , 是评价交叉口服务水平的重要 指标 . 关于信号交叉口延误计算模型国内研究较 少 , 主要是直接应用国外的模型 . 由于我国城市交 通与国外城市交通 , 在交通条件 、交通方式及交通 组织等方面都有很大区别 , 根据国外交通流的情况 建立的信号交叉口延误计算模型是否符合我国城市 信号交叉口交通流运行状况 , 还需进一步研究 . 本 文拟通过对深圳市信号交叉口延误的实际调查 , 结 合 2000 年版美国通行能力手册建立信号交叉口延 误计算模型 , 应用最小二乘法对该模型进行修正 , 并建立符合深圳市实际交叉口延误的信号交叉口延 误计算模型 . 本研究使深圳市城市道路规划预测与 评估 、交叉口交通组织设计方案和信号配时设计方 案的评价比选建立在科学分析的基础上 , 对国内其 他城市也具有参考价值 .
[5]
, 由平均流量 q 确定平均运行
的速度 v , 由此可以得出车辆不停止 , 连续行驶通 过交叉口所需时间 t = L / v; ③交叉口实测平均延误
N
213 美国 2000 年版 HCM 延误模型计算的理论延 误值 根据对深圳市主要信号交叉口调查数据 , 利用 美国 2000 年版 HCM 延误模型 , 即代入式 ( 3 ) (因 为调查时段没有初始车辆排队 ) , 式中系数取值 k
900 T ( X - 1 ) +
( X - 1)
2 [1]
由 3 部分组成 , 第一项是标准延误项 , 第二项是随 机到达或超饱和流所产生的延误项 , 第三项是存在 初始排队而增加的延误项 ; 第二 , 对于 1985 年版 HCM 模型中式 ( 2 ) 的第二项存在的上述缺陷 , 进 行了修正 . 综上 , 2000 年版 HCM 延误模型是美国权威的 交通研究协会总结以前模型的缺陷的基础上提出 的 , 模型更科学 , 更合理 . 因此 , 本文采用 2000 年版 HCM 延误模型 , 作为分析深圳市交叉口延误 的基础 .
X < 1时.
1 信号交叉口延误计算模型
信号交叉口的延误分析是个相当复杂的问题 , 它与信号周期 、配时 、交通量及随机因素等有关 . 目前 , 用于直行优先信号控制交叉口进口道延误计 算模型主要有英国 TRRL 的韦伯斯特 (W ebster) 模 型和美国 HCM 延误模型 (该模型分为 1985 年版和 2000 年版 ) .
λs. 口进口道的通行能力之比 q / 式 ( 1 ) 第一项是均匀车辆到达率所产生的延 误 ; 第二项是车辆到达随机性所产生的延误 ; 第三 项是由模拟法求出的补偿项 , 其参数是由英国道路 试验室研究模拟出来的 , 因此 , 当应用于其他城市 时 , 还需重新标定系数 , 且该公式仅适用于饱和度
2
差 . 它包括基本延误 、运行延误和停车时间延误 . 211 调查方法 为使交叉口延误的调查数据更真实 、更准确 , 本研究采用牌照对照法记录各交叉口数据 , 现场观 测方法如图 1. 该调查共需 3 个调查员 , 1 号调查 员用牌照法记录规定尾数的车辆到达时刻 t1 、 观测 开始时刻 tB 及观测结束时刻 tE , 交叉口没有初始车 辆排队时为调查起始时刻 ; 2 号调查员用牌照法记 录规定尾数的车辆到达时刻 t2 (分直行 、左右转方 向 ) ; 3 号调查员记录全部车辆的到达时刻和数量
212 调查结果
根据调查结果和延误的定义 , 可按以下步骤计 算得到交叉口实测平均延误时间 . ①每辆 车 辆 经 过 交 叉 口 实 际 所 需 的 时 间 为 T实际 = t2 - t1 ; ②连续行驶通过交叉口所需的平均
第 4期
庄 焰 , 等 : 信号交叉口延误计算模型研究
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时间 , 需借助于深圳市已建立的交通流 3 参数流 [5] 密 - 速的关系来确定 . 首先 , 由观测值确定平均 流量 q = N / ( tB - tE ) , 根据已建立的交通流 3 参数 流 - 密 - 速的关系
其中 , P 为车辆在绿灯时间到达比率 ; fPA 为绿灯时 车队到达补充调节系数 ; C 为信号周期 ; g 为有效绿 灯时间 ; X 为饱和度 ; T为调查交叉口延误的时间 ; k 为取决于信号设置的延误增加系数 ; L 为上游合流 、 分流的调节系数 ; c 为通行能力 ( pcu / h ) ; Q b 为调 查 开始时初始排队车辆数 ; t为调查时间段 T内未存 在车辆排队的时间区间 ; u 为延误参数 .
111 W ebster信号交叉口延误计算模型 W ebster信号交叉延误计算模型是 F V W ebster
于 1958 年提出 , 国际上经典的交通工程著作和日 本出版的 《 交通工程学 》都引用推荐了该公式
W ebster交叉口进口车道延误的计算公式为
d = c ( 1 - λ) X + 2 ( 1 - λX ) 2q ( 1 - X )
[4] [3]
.
收稿日期 : 2005 203 222; 修回日期 : 2006 204 216 基金项目 : 深圳大学科研启动基金资助项目 ( 200544) 作者简介 : 庄 焰 ( 1958 2) , 男 (汉族 ) , 上海市人 , 深圳大学副教授 、博士 . E 2 mail: niujite@ vip11631 com