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1、目 录1 绪论11.1 研究背景11.2 国内外研究现状41.2.1 国外研究概况41.2.2 国内研究概况51.3 研究的目标以及主要内容62.1 周期72.2 所需显示率72.3 信号损失时间82.3.1 绿灯间隔时间82.3.2 起动损失时间82.3.3 周期内总的损失时间92.4 有效绿灯时间92.5 绿信比93 传统的交叉口信号相位设计与配时方法103.1 传统的信号相位设计的基本原则103.1.1 交通安全原则103.1.2 相位简单的原则103.1.3 通行能力最大化原则103.1.4 交通延误最小化原则103.2 信号配时方案的基本内容113.2.1 确定信号配时方案113.2
2、.2 信号基本控制参数113.3 评价信号控制交叉口的交通效益指标143.4 传统的信号配时的基本方法153.4.1 确定信号相位基本方案153.4.2 确定设计交通量153.4.3 饱和流量163.4.4 配时参数设计213.4.5 信号交叉口的通行能力和饱和度223.4.6 服务水平评估244 基于公交优先通行的交叉口相位设计及配时方法研究274.1 概述274.2 基于公交优先通行的信号交叉口相位设计方法研究274.2.1 应用于三相位方案的基于公交优先通行的相位设计284.2.2 应用于四相位方案的基于公交优先通行的相位设计304.3 信号配时方法研究324.3.1 基本假设324.3
3、.2 公交车辆延误及通行能力324.3.3 整个交叉口车辆延误及通行能力334.3.4 设置公交专用进口道条件下的交叉口配时设计335.1 引言355.1.1 设置公交专用进口道对所需显示率的影响355.1.2 设置预信号对所需显示率的影响375.1.3 基于公交优先的信号周期时长的优化方法375.1.4 基于公交优先的绿信比的优化方法426 小结与展望486.1 引言486.2 实施公交优先的优势与困难486.2.1 实施公交优先通行系统的主要优势496.2.2 实施公交优先通行系统的主要困难49参考文献511 绪论1.1 研究背景随着我国社会经济尤其是城市经济的迅猛发展及城市化进程的加快，
4、城市建设规模在不断扩大，城市人口高度集中并大幅度增长，由此导致城市交通需求量急剧上升。与此同时，随着经济的增长和人们生活水平的提高，我国汽车保有量以年均超过10%的速度增长，如截止到2002年底，北京市机动车总量已突破180万辆，在过去的5年里，该市机动车保有量增长了近一倍，年均增长接近20%；深圳市汽车年均增长也在20%左右；2001年底广州汽车保有量达到了53万辆，比2000年增长29%。与汽车增长速度相比，我国城市道路面积的增长速度却显得比较缓慢，如北京是我国城市道路建设速度较快的城市，自1995年之后的五年间，城市道路面积增长了30%，但在这段时间北京的机动车保有量却增长了100%，城
5、市道路的建设明显滞后于机动车的发展。正是由于汽车与城市道路面积的这种不平衡增长，我国许多城市尤其是大城市交通所面临的压力越来越大，交通拥挤尤其是城市中心区的交通拥挤越来越严重。城市汽车的增长还带来了环境污染，据世界银行发布的关于中国环境污染状况的调查报告指出，中国环境污染的规模位居世界前列，中国大城市的环境污染状况尤其严重，机动车的尾气污染是造成中国城市空气污染的重要原因，在我国有些城市甚至是首要污染源。发展交通的目的是服务于城市经济建设和人民生活，交通发展本身是会带来一定的环境污染，但要以如此巨大的环境代价发展交通，不仅有背初衷，而且会对经济的发展起到负作用。交通运输的发展也导致了能源的巨大
6、消耗。城市交通拥挤和由此带来的环境与能源问题已严重影响了我国城市居民的生活，制约了城市经济的发展。在这种状况下，研究和发展一种既能有效缓解城市交通拥挤，又经济合理，且能与环境保护、节约能源相协调的可持续的城市交通运输方式成为人们关注的重点。究竟如何解决我国城市交通面临的问题？人们常常可能会认为可以从以下几方面入手： 建设更多的城市道路。不可否认增加道路面积对缓解交通压力会起到一定的作用，而且我国许多城市也正在这么做，但在我们这样一个人口众多的国家，土地资源十分紧缺，单纯依靠增加道路面积来缓解城市交通压力就显得既不现实也不经济，而且道路条件的改善往往又会刺激汽车的增长，不仅难以最终缓解交通压力，
7、而且也难以解决由此带来的环境和能源问题。 限制汽车的增长。在我国随着人均国民收入的增长，汽车进入家庭已是不争的事实。如果没有更好的和更便利的交通替代方式，而一味强制性地限制汽车的增长将不仅会阻碍城市经济的发展，而且往往难以实施。 修建地铁、轻轨等城市轨道交通。地铁运量大、运能高的优点十分明显，我国已经有十余座城市已经或正在修建地铁，但地铁、轻轨等的建设投入大、成本回收周期长。调查显示，全国各地乃至世界各地已营运的地铁几乎全部亏损，城市地铁的商业化运营模式至今仍然是世界性难题。因此，在我们这样一个经济还不发达的国家，大规模地修建城市轨道交通也是很不现实的。在综合比较分析和借鉴国外经验的基础上，许
8、多研究城市交通问题的专家认为发展城市常规公共交通(以下简称公交)将是解决我国城市交通问题的最好方式。因为长期以来，城市公交是我国城市客运交通的主体，城市公交有以下许多优点： 与轻轨、地铁等轨道交通相比，常规城市公共交通具有投资小、见效快、线路易调整等优点； 与其它机动化交通方式相比，公交单车运量大、运输效率高。各种客运方式人均占用道路面积比较如表1-1所示。表1-1 客运方式人均占用道路面积比较客运方式公交车服务水平自行车摩托车单位及私人小汽车出租车高中低占路面积(m2/人)1.7510.73.7511.661410.5占路长度(m)7771.5233占路宽度(m)3.53.53.51.53.
9、53.53.5纵向安全净空(m)3331333平均承载人数20355011.51.52公交服务水平分为高、中、低三级：高级指定员20人，中级指定员35人，低级指定员50人。 与其它机动化交通方式相比，人均消耗的能源和人均排放的污染量等都是较低的。各种交通方式的能源消耗差别是很大的，表1-2所示的是各种交通方式能源消耗的比较结果，可以看出小汽车的每人公里能源消耗在各种交通方式中是最大的，公交车(单车)的人均能源消耗虽然不是最少的，但却只相当于小汽车的10%左右。此外，按照运送同样数量的乘客来计算，公交车与小汽车相比，分别节省土地资源3/4，建筑材料4/5，投资5/6，空气污染是小汽车的1/10，
10、交通事故是小汽车的1/100。表1-2 各种交通工具能源消耗比较(以公共汽车单车为1)交通工具类别自行车摩托车小汽车公交车(单车)公交车(铰接车)公交车(专用道)无轨电车(铰接车)无轨电车(专用道)有轨电车轻轨地铁每人公里能源消耗05.68.110.90.80.80.70.40.450.5基于公交有上述优点，因此，要缓解我国城市交通需求和基础设施供给之间的矛盾，无疑应优先发展城市公交，即应实施“公交优先”。“公交优先”从广义上理解，是指凡是有利于公交发展的一切政策和措施；从狭义上理解，是指在交通控制管理范围内，公交车辆在道路上优先通行的技术措施。城市公交优先通行技术主要是指提高公交车运行速度与
11、准时率的措施和方法，它包括道路交叉口、路段和区域公交优先通行技术等，是公交优先的重要保障与体现。公交优先的最终目的是：u 以可接受的速度和舒适度承运现存的和潜在的乘客，即那些无法选择私人机动化交通方式的人；u 为小汽车使用者提供一种可接受的备选交通方式，因为他们可能会面对日益恶化的交通拥挤；u 提供一种相对于燃油动力的私人机动车辆来讲更有利于环境的交通方式。在我国，提出“优先发展城市公共交通”的交通政策已有十多年，但从80年代以来，我国众多大城市的公共交通客运量一直呈减少的趋势，这种趋势直到近几年随着政府投入的加大和公交企业改革的深入，才有所扭转。但现阶段我国城市居民以公交出行的比例还是偏低。
12、虽然在我国城市居民出行方式结构中，步行和自行车等非机动出行方式要占到总的出行比例的四分之三左右，从能源消耗的角度来说，这无疑是一种节能型的交通方式，但随着社会经济的全面进步，这些传统低效率的交通方式已越来越不能满足人们的需求。为找出我国城市公交出行比例较低的原因，东南大学交通学院在无锡、南京和苏州针对乘客对公交服务不满意的原因进行了相关调查，得到的结果如表1-3所示。从中可以看出，车内太挤、行车不准时、等车时间太长是造成公交乘客不满意的三个主要原因，其中因为行车不准时、等车时间太长引起不满意的比例几乎达到50%。调查结果说明，公交服务的准点性和便利性是影响公交出行比例下降的关键原因。而公交出行
13、比例较低又会反过来影响公交企业的效益，进而影响服务质量，由此使得公交发展进入恶性循环。表1-3 公交乘客对公交服务不满意的原因的调查结果乘客不满意的原因无锡(1996年)南京(1997年)苏州(2000年)车内太挤32%29.70%25.9%行车不准时13%19.40%20.0%等车时间太长36%18.20%31.6%票价太高2%2.60%4.40%服务态度差不方便其它7%7.60%4.90%9%9.30%5.90%1%13.20%7.20%准点性差和等车时间太长的原因何在？在我国，公交车在路段和交叉口行驶时的干扰因素很多，行人、非机动车、机动车等等，这不仅使得公交车运行速度太慢，而且使得公交
14、车难以准时到站。为改变我国公交出行比例较低的这一状况，提高公交的运行速度与到站准点率，最近几年，我国一些城市开始摸索公交优先通行的技术和方法，一些城市相继开辟了公交专用道。但由于缺乏有效的理论作指导，公交专用道的设置多是凭感觉和经验，带有盲目性。公交专用道往往难以与道路交叉口乃至整个城市公交网络相协调，而且一些道路由于设置了公交专用道，使道路其他车辆通行能力不能满足交通需求，造成公交专用道的空间浪费而社会车辆过度拥挤，有些专用道则因隔离不明确或管理不善，而形同虚设。因此，要大力发展公共交通，必须建立切实可行的公交优先通行的技术措施，公交优先通行的技术措施的实施，应从提高公交准时性和运行速度两方
15、面入手。围绕提高公交服务的准时性和速度目标，需要大力加强路段公交优先通行技术和交叉口公交优先通行技术的研究，交叉口相位设计与配时方法是这些技术中的一项重要内容1.2 国内外研究现状1.2.1 国外研究概况英国Southampton大学从20世纪60年代起每五年为伦敦市进行一次彻底的公交优先通行系统规划，几乎每年做一次调整。Shinichiro Naganuma等在日本的Kumamoto进行了同交通管理系统相结合的公交优先信号通行系统设计，并利用设在公交专用车道上的光学监控设施来保证公交专用道的路权专有。Shahriar 等建立了公交专用车道的宏观模拟模型，考虑因素包括公交行程时间，能源消耗和尾气排放等。H
