绿波工程可行性

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1、绿波工程的可行性摘要：车辆在交通干道上行驶时，为了节省时间和行车的方便，希望不遇到红灯，不需要在交叉路口停留，能够顺利通过每个交叉路口。这就要求在不违反交 通规则，保证干线行车安全的同时，试图对干线实行绿波工程，使得干线上的车 流在交叉路口能够不停留或者少停留的通过。本文通过事先假设绿波工程可行，对一条干线上的两段相向行驶的车流进行 分析并建立红绿灯周期模型：2 2 sjj-1v (2 k + 1)i2i-4-1 vk理论上论证绿波工程的可行性，并且运用模拟假设检验的方法，对模型进行 了验证，理论上证得绿波工程确实可行。为了使得本文模型更加完善，从交通交叉路口车流放行方案的方面对模型进 行了优

2、化，使得模型更加具有可信性。关键词：绿波带 周期 车流放行1、问题分析某辆车在干道上又左向右行驶至 I 交叉口时，当 I 交叉口干道方向为绿灯 时，该车通过交叉口 I,经过一段时间，到达交叉口 II,如果交叉口 II的干道 方向也为绿灯时，该车将无须停留直接通过交叉口 II,再经过一段时间到达交 叉口 III。如果该干道无论对由东向西或是由西向东的车辆来说，在各个交叉口 都不需停留就可以通过，则该干道就实现了绿波带。这只是一种理想状态，实际 应用中将受到多种因素的制约，交叉口放行方案，干道左右拐方向线，以及非主 干线的车流量放行方案都是影响绿波带的因素，我们通过建立交叉口放行方案模 型，红绿灯

3、时间及周期模型，来验证绿波带的可行性，并实现对干线交通流的优 化。2、问题假设1、车流进入绿波带后，速度可以测出，且不变。2、在一个红绿灯周期内，红灯和绿灯的时间相同。3、绿波带是一条直线的道路。4、不考虑黄灯时间的影响。5、绿波带路况良好。3、符号说明1、c第i个路口i2、T第i个路口红绿灯的周期i3、v 车进入绿波工程后行驶的速度，4、n 绿波工程的路口总数5、s第i -1个路口到第i个路口的距离，i丰1, n +1is 车正向行驶时从绿波工程起始点到第一个路口的距离1s 车逆向行驶时从绿波工程起始点到第一个路口的距离n+16、t 红绿灯周期上限，常值 220s4、建立模型4.1 干线车流

4、量与速度模型确定主交通干线的车流量是实现绿波的必要前提，传统的定时绿波带控制 是通过交通流调查，获得在不同时段的干线个路段的车辆平均速度数据，根据交 叉口之间的距离确定相位差，该方法难以实现交通流的动态变化。对于某条由多个交叉口组成的主干道，其交通流量远远大于支路流量。为 了实现绿波通行，首先测出或者是间接算出各交叉口的相位、周期和各交叉口的 绿信比，然后对各交叉路口的周期、绿信比和相位差进行优化，并将优化后的控 制方案发送至信号机执行。通过交叉口处埋设的双地感线圈检测车辆触发的脉冲信号，确定中位和左 位的车流量，以统计个进口方向的流量。干线系统模型如图 I 所示：4.2红绿灯周期模型问题分析

5、我们得出，只要使得在交通干线中，相向行驶的两辆车或者是两段 车流能够不停留的通过该干线的每个交叉口，那么即可证明绿波带的可行性。现 假设有n个交叉口，如图II:I图中车的位置就是绿波工程的起始点，c二1表示第i个路口当前状态为红i灯，c = 0表示第i个路口当前状态为绿灯，并且忽略了黄灯的时间。i当c二1时，车从起始点到第i个路口时，遇到的是绿灯，需满足:i工 s / v = (2k + 1)T ，ji 2j=1其中k =0,1,2i当c = 0时，车从起始点到第i个路口时，遇到的是绿灯，需满足: i工s /v = kT，ji ij=1其中k =1,2i整理两式得：2 2 sjv (2 k +

6、 1)isj-vki如图I，只要给定此时的c，c12c 的状态值，就可以求出对应路口红绿 n灯的T，TT ，我们设定这些关系式为关系式，绿波工程的道路应正1正2正n该是双向的，再求出车逆向行驶时的T ，TT，我们设定这些关系式为 逆1逆2逆n关系式，并且我们根绝交通规则，最大周期时间不能大于220s，不然司机由 于等红灯心理压力太大，即T 60s。根据求出T，TT，即从第一i12k个交叉口到第k个交叉口的红绿灯周期，也就可以说明，两辆车或两段车流间的 最多路口数为k，那么我们从理论上证明在k个交叉口之内绿波带是可行的，即 证得了绿波工程的可行性。注： T 与 T ， T 与 T正1 逆n 正2

7、 n-1仁与卩逆1是一一对应的。5、模型的模拟与检验模拟三个路口的情形，给定s , s , s , s的值分别为2.4km , 1.5km , 2km ,2.4km 给定 c ,11234c ， c 的值全为 0 ，如图 III ： 23西！!:东禺：齐；场：S斗图III当由东向西时：当由西向东时：正1vk逆3vk正1T S + sT = T 2 t正2vk正2s + s + sT = T 23 t正3vk正3逆3逆2逆1vk逆2vk逆1 si正1vt s + sk 2-正2vt7、s + s + sk 23正3vt7 s + s + s k 3 2逆3Vt了s + s3逆2vtk逆1sfvt

8、代入数据求解得：k 1.0909正iI k 1.7727正2k 2.6818正3向上取整得k 2.6818逆3 2.0000逆2k 1.0909逆1k2正1k2正2k3正3k 3逆3 k 2逆2k 2逆1最终得到：T=196 s逆3T二 220s逆2T二 120 s逆1T 二 120 s正iT 二 195 s正2T = 196.6667 s 沁 196s正3当计算得的 T 或 T 为小数时，向上或者向下取整，使之为偶数。正i 逆i根据T与T两组值求得T , T , T。具体来说分别根据T与T , T与T ,正 逆12 3正1逆3正2逆2T与T来确定T , T , T。确定原则：通过改变k与k的

9、取值，使得T正3逆1123正i逆n-i+1正i与T的大小尽可能的相等或者相差整数倍。若使得T与T接近相等，则逆n-i+1正 i逆n-i+1T二T。若若使得T与T 相差整数倍，则T二T。i正 i正 i逆n-i+1i正 i所以经计算得：7 二 120 s1 T 二 78s2T 二 118 s3根据模拟的数据再一次验证了绿波工程的可行性。找们事先假定一个权糸数o二3，当q右左+q左右右上+q左下时米用16、模型的改进与优化通过实际调查以及交通规则规定，采用合理的交叉路口放行方案可以使得 道路更加畅通，并且使得绿波带更加容易实现。按照交通规则，主干线路口一般 至少分为三条方向线，分别为左拐线、直行线，

10、右拐线，通过交叉口处埋设的双 地感线圈检测的各条方向线的车流量，选择合适的放行方案，可以节省车流在主 干线方向的车流时间，有利于绿波带的实现。6.1 干线路口两端车流量相差不多，采用以下两种放行方案：先方案一后方案二的放行方式，当q + q （q + q ）x_时，采用先方案 右上 左下右左 左右 o二后方案一的放行方式。6.2 干线路口两端车流量相差较大时，采用以下两种放行方案：先方案二后方案一的放行方式，当q左右+ q左下 q右左+q右上时，即路口左端的车 流量大于右端的车流量，采用先方案一后方案二的放行方式。6.3 非干线方向放行模型由于非干线方向的车流与干线方向车流相比是很小的，根据交

11、通规则，必须对非干线车流进行放行，采用以下方式安排放行：通过对交叉路口放行方案的优化，使得上述模型更加具有可行性，充分说 明，针对某一条需要实行绿波工程的道路，只要事先测出车速或者是车流的平均 速度，以及相邻交叉路口间的距离，通过控制红绿灯时间可以实现车流的绿波通 行。为了使双向绿波带获得理想的效果，讨论交叉口间距离不相等的几种情况： 相邻两交叉口间的距离很小时，可把相邻两个交叉口看作同一个 交叉口，采用相同的配时方案，即采用相同的红绿灯周期。 各个相邻交叉口距离不相等，但是相差不是很大，此时可讲他们 看作近视相等来处理。 各个相邻交叉口间距离相差比较大时。7、模型的推广本文在验证绿波工程可行

12、性的同时，对道路交通进行了优化，针对一些不需要实现绿波工程的道路，只要修改其中的参数，也可以运用。考虑到不同城市， 不同路况，不同车流量等因素，在运用本论文时可以先取一段要实行绿波工程的 道路进行实验，通过得出的司机满意度来完善本文模型，使得本文模型更加完善， 更加合理。8、模型的优缺点优点：1、本文模型理论的验证了绿波工程的可行性，在不同道路条件下仍然具有合理 性。2、本文在验证绿波工程可行性的同时，对道路交通进行了优化。缺点：1、一些因素不是影响绿波工程的主要因素，本文没有对这些因素作研究。 2、由于缺少真实数据，本文在模拟模型时可能存在误差。9、参考文献1 .一种实时单向绿波的柔性控制研究 仇东华 陈锋 中国科学技术大学2 .一种实现双向绿波信号控制的方法及其应用实现 王廷平 蒋 珉3 . 城市交通双向绿波线控系统的数学模型 王学堂4 . 王学堂.城市交通信号整体优化理论的概念与方法