CN114627662A - 环形交叉口渠化与信号配时优化方法、系统、设备及介质 - Google Patents

环形交叉口渠化与信号配时优化方法、系统、设备及介质 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种环形交叉口渠化与信号配时优化方法、系统、设备及介质，包括：获取待优化环形交叉口的区域地图信息；对所述待优化环形交叉口进行渠化改造设计，得到平面交叉口渠化方案、无控环岛渠化方案及信控环岛渠化方案；利用VISSIM交通仿真软件对预设指标进行评价；对所述四个不同渠化方案的指标评价结果，进行对比分析，得到所述待优化环形交叉口的渠化与信号配时优化结果；本发明所述优化方法适用范围广，通用性好；并能够使得优化后的环岛通行能力大大增加，冲突点减少，且汇流、合流点数量较少；同时避免了环岛车辆正面冲突，减低了环岛事故发生可能性。

Description

环形交叉口渠化与信号配时优化方法、系统、设备及介质
技术领域
本发明属于交通运输规划技术领域，特别涉及一种环形交叉口渠化与信号配时优化方法、系统、设备及介质。
背景技术
随着城市社会经济的蓬勃发展，汽车人均保有量剧增，城市交通压力越来越大，城市内部的旅游景区带、大学城及商业中心带等客流集散点由于流量大容易堵塞；城市平面交叉口是车流直行、转弯分流的交通枢纽；随着城市交通复杂性的增加和智能交通的飞速发展，单一的无信号控制环形交叉口存在交叉口出行车辆较多、环岛半径较大及车辆环绕行驶距离较远等因素，导致交通拥堵突显，已经无法满足人们社会活动对交通的需求。
为提高环形交叉口道路通行能力，减少道路拥堵程度，道路网络和环形交叉口的建设和改善刻不容缓；优化、改进平面交叉口的渠化方式和信号控制，可以在一定程度上提高道路通行能力，减少冲突点数；目前，通常采用的优化方案有：(1)对环形交叉口进行渠化，实行入环让行规则；(2)在环岛上增设信号控制；(3)直接拆除环岛，改造成标准十字交叉口实施定时控制等。
中国专利申请“四路环形交叉口的所有进口道适时交通信号控制方法”(申请号为：CN201410236291.4)，其公开了解决环形交叉口交通事故频发、通行效率低下等交通问题；利用进口道上游检测器、进口道停止线检测器和环道检测器，全面监测进口道和环道的交通运行状态，动态调整交通运行组织方式以及交通信号灯色的显示时间，主动适应机动车交通负荷水平的连续变化；但上述方法对于其他形式的环形交叉口适应性较差。
中国专利申请“一种信控环形交叉口仿真车辆入环路径构建方法”(申请号为：CN202110280449.8)；其公开了基于曲线函数构建信控环形交叉口的入环区域内仿真车辆入环路径对应的目标曲线，使得仿真车辆能够沿目标曲线平滑地进入不同几何线形的信控环形交叉口，提升特定交通场景的仿真质量；但所述方法适用的仿真场景不够广泛。
中国专利申请“一种环形交叉口微观交通仿真模型的标定方法”(申请号为：CN202110418191.3)；其公开了对于环形交叉口，解决现有的标定方法对交织区局部的标定研究较少的问题。该方法通过对环形交叉口交织区局部进行参数标定，提高仿真模型的准确度，使仿真模型更贴合实际交通情况；所述方法仅针对交织区局部，适用范围较小。
中国专利申请“一种信控环形交叉口仿真模型参数标定方法、装置、设备及存储介质”(申请号为：CN202110498704.6)，其解决常用的两种交通仿真模型的标定研究不能同时满足交通模型的综合仿真研究和特定交通场景的仿真模拟，致使针对信控环形交叉口的仿真质量不高的问题；利用遗传算法对模型参数进行标定，采用标定的最优模型参数运行信控环形交叉口仿真模型，使得针对信控环形交叉口的仿真模拟能够更加贴合实际交通运行情况，提升多种信控环形交叉口场景的仿真质量；但所述方法仅分析了环形交叉口仿真参数表达与评价方法，未进行渠化改善和信号优化。
发明内容
针对现有技术中存在的技术问题，本发明提供了一种环形交叉口渠化与信号配时优化方法、系统、设备及介质，以解决现有的环形交叉口优化方法适用范围较小，通用性较差的技术问题。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：
本发明提供了一种环形交叉口渠化与信号配时优化方法，包括：
获取待优化环形交叉口的区域地图信息；
根据待优化环形交叉口的区域地图信息，对所述待优化环形交叉口进行渠化改造设计，得到平面交叉口渠化方案、无控环岛渠化方案及信控环岛渠化方案；
利用VISSIM交通仿真软件，分别对待优化环形交叉口的现行渠化方案、平面交叉口渠化方案、无控环岛渠化方案及信控环岛渠化方案的预设指标进行评价，得到四个不同渠化方案的指标评价结果；
对所述四个不同渠化方案的指标评价结果，进行对比分析，得到所述待优化环形交叉口的渠化与信号配时优化结果。
进一步的，所述待优化环形交叉口的区域地图信息为在地图软件中截取的待优化环形交叉口的区域地图图片。
进一步的，根据待优化环形交叉口的路段信息，对所述待优化环形交叉口渠化进行改造设计，得到平面交叉口渠化方案的过程，具体如下：
将所述待优化环形交叉口的区域地图信息，导入synchro软件，生成路网背景底图；
在所述路网背景底图中，构建平面交叉口区域路网结构，得到平面交叉口渠化图；
将所述平面交叉口渠化图导入VISSIM交通仿真软件，并输入预设平面交叉口道路参数，进行渠化设计，得到平面交叉口渠化初始方案；
基于所述平面交叉口渠化初始方案，在synchro软件中利用Webster信号配时原理进行信号配时处理，得到平面交叉口配时方案；
将所述平面交叉口配时方案导入所述平面交叉口渠化初始方案中，得到所述平面交叉口渠化方案。
进一步的，根据待优化环形交叉口的路段信息，对所述待优化环形交叉口渠化进行改造设计，得到无控环岛渠化方案的过程，具体如下：
将所述待优化环形交叉口的区域地图信息，导入VISSIM交通仿真软件，生成路网背景底图；
在所述路网背景底图中，构建无控环岛路网结构，得到无控环岛渠化图；
将所述无控环岛渠化图导入VISSIM交通仿真软件，输入预设无控环岛道路参数，进行路径设置，得到所述无控环岛渠化方案。
进一步的，根据待优化环形交叉口的路段信息，对所述待优化环形交叉口渠化进行改造设计，得到信控环岛渠化方案的过程，具体如下：
将所述待优化环形交叉口的区域地图信息，导入synchro软件，生成路网背景底图；
在所述路网背景底图中，构建环形交叉口路网结构，得到环形交叉口渠化图；
将所述环形交叉口渠化图导入VISSIM交通仿真软件，并输入预设环形交叉口道路参数，进行渠化设计，得到环形交叉口渠化方案；
基于所述环形交叉口渠化方案，在synchro软件中利用Webster信号配时原理进行信号配时处理，得到环形交叉口配时方案；
将所述环形交叉口配时方案导入所述环形交叉口渠化方案中，得到所述信控环岛渠化方案。
进一步的，利用利用VISSIM交通仿真软件，分别对待优化环形交叉口的现行渠化方案、平面交叉口渠化方案、无控环岛渠化方案及信控环岛渠化方案的预设指标进行评价，得到四个不同渠化方案的指标评价结果的过程中，仿真模拟时间设置为3600s，评价统计时间开始时刻为第300s，评价统计时间结束时刻为第3000s；评价统计时间间隔为100s。
进一步的，所述预设指标包括车辆路网评价结果、进口道路排队长度统计结果及交叉口车辆延误统计结果；其中，所述车辆路网评价结果为交叉口的进口车辆平均延误时间统计结果、交叉口的进口车辆平均速度统计结果及交叉口的进口限行速度差值。
本发明还提供了一种环形交叉口渠化与信号配时优化系统，包括：
获取模块，用于获取待优化环形交叉口的区域地图信息；
渠化改造设计模块，用于根据待优化环形交叉口的区域地图信息，对所述待优化环形交叉口进行渠化改造设计，得到平面交叉口渠化方案、无控环岛渠化方案及信控环岛渠化方案；
评价模块，用于利用VISSIM交通仿真软件，分别对待优化环形交叉口的现行渠化方案、平面交叉口渠化方案、无控环岛渠化方案及信控环岛渠化方案的预设指标进行评价，得到四个不同渠化方案的指标评价结果；
分析输出模块，用于对所述四个不同渠化方案的指标评价结果，进行对比分析，得到所述待优化环形交叉口的渠化与信号配时优化结果。
本发明还提供了一种环形交叉口渠化与信号配时优化设备，包括：
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行所述计算机程序时实现所述的环形交叉口渠化与信号配时优化方法的步骤。
本发明还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现所述的环形交叉口渠化与信号配时优化方法的步骤。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明提供了一种环形交叉口渠化与信号配时优化方法及系统，通过Synchro软件与VISSIM交通仿真软件对待优化环形交叉口进行渠化改造设计与仿真评价，实现不同的环形交叉口优化方案，通过使用VISSIM交通仿真对交叉口现行渠化方案和渠化改造设计后的各个渠化及信号配时方案的评价，选择最佳的优化方案；所述优化方法适用范围广，通用性好；并能够使得优化后的环岛通行能力大大增加，冲突点减少，且汇流、合流点数量较少；同时避免了环岛车辆正面冲突，减低了环岛事故发生可能性，缓解了当环岛交通量较大时出现的绕环岛行驶容易封锁环岛造成行车混乱和拥堵的情况，更好的满足社会出行需求；本发明的优化结果，车辆延误大小控制的时间更短，对高峰时段交通量容错率更小；环岛的进口排队长度都均有所缩减，有效缓解了环岛进口车辆排队问题；能够大幅减少了每个进口的停车次数，平均停车次数相较现状方案有明显减低；在平交道口在服务水平上表现更优，路网交通流保持在稳定流状态；加强了环岛的通行能力，有效解决了环岛在交通高峰期的拥堵问题。
附图说明
图1为实施例所述的环形交叉口渠化与信号配时优化方法的流程图；
图2为实施例中基于Webster信号配时的环形交叉口改造为平面交叉口流程图；
图3为实施例中基于Webster信号配时的环形交叉口改造为平面交叉口结果示意图；
图4为实施例中基于Webster信号配时的环形交叉口改造为平面交叉口的参数设置示意图；
图5为实施例中无控环岛渠化改造设计流程图；
图6为实施例中无控环岛渠化平面示意图；
图7为基于Webster信号配时的环形交叉口改造为信控环岛的流程图；
图8为基于Webster信号配时的环形交叉口改造为信控环岛的参数设置示意图。
具体实施方式
为了使本发明所解决的技术问题，技术方案及有益效果更加清楚明白，以下具体实施例，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提供了一种环形交叉口渠化与信号配时优化系统，包括以下步骤：
步骤1、获取待优化环形交叉口的区域地图信息；其中，所述待优化环形交叉口的区域地图信息为在地图软件中截取的待优化环形交叉口的区域地图图片。
步骤2、根据待优化环形交叉口的区域地图信息，对所述待优化环形交叉口进行渠化改造设计，得到平面交叉口渠化方案；具体过程如下：
将所述待优化环形交叉口的区域地图信息，导入synchro软件，生成路网背景底图；
在所述路网背景底图中，构建平面交叉口区域路网结构，得到平面交叉口渠化图；
将所述平面交叉口渠化图导入VISSIM交通仿真软件，并输入预设平面交叉口道路参数，进行渠化设计，得到平面交叉口渠化初始方案；
基于所述平面交叉口渠化初始方案，在synchro软件中利用Webster信号配时原理进行信号配时处理，得到平面交叉口配时方案；
将所述平面交叉口配时方案导入所述平面交叉口渠化初始方案中，得到所述平面交叉口渠化方案。
步骤3、根据待优化环形交叉口区域地图信息，对所述待优化环形交叉口进行渠化改造设计，得到无控环岛渠化方案；具体如下：
将所述待优化环形交叉口的区域地图信息，导入VISSIM交通仿真软件，生成路网背景底图；
在所述路网背景底图中，构建无控环岛路网结构，得到无控环岛渠化图；
将所述无控环岛渠化图导入VISSIM交通仿真软件，输入预设无控环岛道路参数，进行路径设置，得到所述无控环岛渠化方案。
步骤4、根据待优化环形交叉口区域地图信息，对待优化环形交叉口进行渠化改造设计，得到信控环岛渠化方案；渠化改造设计，具体如下：
将所述待优化环形交叉口的区域地图信息，导入synchro软件，生成路网背景底图；
在所述路网背景底图中，构建环形交叉口路网结构，得到环形交叉口渠化图；
将所述环形交叉口渠化图导入VISSIM交通仿真软件，并输入预设环形交叉口道路参数，进行渠化设计，得到环形交叉口渠化方案；
基于所述环形交叉口渠化方案，在synchro软件中利用Webster信号配时原理进行信号配时处理，得到环形交叉口配时方案；
将所述环形交叉口配时方案导入所述环形交叉口渠化方案中，得到所述信控环岛渠化方案。
步骤5、利用VISSIM交通仿真软件，分别对待优化环形交叉口的现行渠化方案、平面交叉口渠化方案、无控环岛渠化方案及信控环岛渠化方案的预设指标进行评价，得到四个不同渠化方案的指标评价结果；其中，所述预设指标包括车辆路网评价结果、进口道路排队长度统计结果及交叉口车辆延误统计结果；其中，所述车辆路网评价结果为交叉口的进口车辆平均延误时间统计结果、交叉口的进口车辆平均速度统计结果及交叉口的进口限行速度差值；仿真模拟评价过程中，仿真模拟时间设置为3600s，评价统计时间开始时刻为第300s，评价统计时间结束时刻为第3000s；评价统计时间间隔为100s。
本发明所述的环形交叉口渠化与信号配时优化方法，通过Synchro软件与VISSIM交通仿真软件对待优化环形交叉口进行渠化改造设计与仿真评价，实现不同的环形交叉口优化方案，通过使用VISSIM交通仿真对交叉口现行渠化方案和渠化改造设计后的各个渠化及信号配时方案的评价，即通过对不同渠化方案在车辆路网评价结果、进口道排队长度以及交叉口车辆延误的各项性能指标进行比对，选择最佳的优化方案；使得优化后的环岛通行能力大大增加，冲突点减少，且汇流、合流点数量较少，同时避免了环岛车辆正面冲突，减低了环岛事故发生可能性，缓解了当环岛交通量较大时出现的绕环岛行驶容易封锁环岛造成行车混乱和拥堵的情况，更好的满足社会出行需求。
本发明还提供了一种环形交叉口渠化与信号配时优化系统，包括获取模块、渠化改造设计模块、评价模块及分析输出模块；获取模块，用于获取待优化环形交叉口的区域地图信息；渠化改造设计模块，用于根据待优化环形交叉口的区域地图信息，对所述待优化环形交叉口进行渠化改造设计，得到平面交叉口渠化方案、无控环岛渠化方案及信控环岛渠化方案；评价模块，用于利用VISSIM交通仿真软件，分别对待优化环形交叉口的现行渠化方案、平面交叉口渠化方案、无控环岛渠化方案及信控环岛渠化方案的预设指标进行评价，得到四个不同渠化方案的指标评价结果；分析输出模块，用于对所述四个不同渠化方案的指标评价结果，进行对比分析，得到所述待优化环形交叉口的渠化与信号配时优化结果。
本发明还提供了一种环形交叉口渠化与信号配时优化设备，包括：存储器，用于存储计算机程序；处理器，用于执行所述计算机程序时实现环形交叉口渠化与信号配时优化方法的步骤。
所述处理器执行所述计算机程序时实现上述环形交叉口渠化与信号配时优化方法的步骤，例如：获取待优化环形交叉口的区域地图信息；根据待优化环形交叉口的区域地图信息，对所述待优化环形交叉口进行渠化改造设计，得到平面交叉口渠化方案、无控环岛渠化方案及信控环岛渠化方案；利用VISSIM交通仿真软件，分别对待优化环形交叉口的现行渠化方案、平面交叉口渠化方案、无控环岛渠化方案及信控环岛渠化方案的预设指标进行评价，得到四个不同渠化方案的指标评价结果；对所述四个不同渠化方案的指标评价结果，进行对比分析，得到所述待优化环形交叉口的渠化与信号配时优化结果。
或者，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述系统中各模块的功能，例如：获取模块，用于获取待优化环形交叉口的区域地图信息；渠化改造设计模块，用于根据待优化环形交叉口的区域地图信息，对所述待优化环形交叉口进行渠化改造设计，得到平面交叉口渠化方案、无控环岛渠化方案及信控环岛渠化方案；评价模块，用于利用VISSIM交通仿真软件，分别对待优化环形交叉口的现行渠化方案、平面交叉口渠化方案、无控环岛渠化方案及信控环岛渠化方案的预设指标进行评价，得到四个不同渠化方案的指标评价结果；分析输出模块，用于对所述四个不同渠化方案的指标评价结果，进行对比分析，得到所述待优化环形交叉口的渠化与信号配时优化结果。
示例性的，所述计算机程序可以被分割成一个或多个模块/单元，所述一个或者多个模块/单元被存储在所述存储器中，并由所述处理器执行，以完成本发明。所述一个或多个模块/单元可以是能够完成预设功能的一系列计算机程序指令段，所述指令段用于描述所述计算机程序在所述环形交叉口渠化与信号配时优化设备中的执行过程。例如，所述计算机程序可以被分割成获取模块、渠化改造设计模块、评价模块及分析输出模块；各模块具体功能如下：获取模块，用于获取待优化环形交叉口的区域地图信息；渠化改造设计模块，用于根据待优化环形交叉口的区域地图信息，对所述待优化环形交叉口进行渠化改造设计，得到平面交叉口渠化方案、无控环岛渠化方案及信控环岛渠化方案；评价模块，用于利用VISSIM交通仿真软件，分别对待优化环形交叉口的现行渠化方案、平面交叉口渠化方案、无控环岛渠化方案及信控环岛渠化方案的预设指标进行评价，得到四个不同渠化方案的指标评价结果；分析输出模块，用于对所述四个不同渠化方案的指标评价结果，进行对比分析，得到所述待优化环形交叉口的渠化与信号配时优化结果。
所述环形交叉口渠化与信号配时优化设备可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备。所述环形交叉口渠化与信号配时优化设备可包括，但不仅限于处理器、存储器。本领域技术人员可以理解，上述是环形交叉口渠化与信号配时优化设备的示例，并不构成对环形交叉口渠化与信号配时优化设备的限定，可以包括比上述更多的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述环形交叉口渠化与信号配时优化设备还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。
所称处理器可以是中央处理单元(CentralProcessingUnit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(DigitalSignalProcessor，DSP)、专用集成电路(ApplicationSpecificIntegratedCircuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-ProgrammableGateArray，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者所述处理器也可以是任何常规的处理器等，所述处理器是所述环形交叉口渠化与信号配时优化设备的控制中心，利用各种接口和线路连接整个环形交叉口渠化与信号配时优化设备的各个部分。
所述存储器可用于存储所述计算机程序和/或模块，所述处理器通过运行或执行存储在所述存储器内的计算机程序和/或模块，以及调用存储在存储器内的数据，实现所述环形交叉口渠化与信号配时优化设备的各种功能。
所述存储器可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序(比如声音播放功能、图像播放功能等)等；存储数据区可存储根据手机的使用所创建的数据(比如音频数据、电话本等)等。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如硬盘、内存、插接式硬盘，智能存储卡(SmartMediaCard,SMC)，安全数字(SecureDigital,SD)卡，闪存卡(FlashCard)、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。
本发明还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现所述的一种环形交叉口渠化与信号配时优化方法的步骤。
所述环形交叉口渠化与信号配时优化系统集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
基于这样的理解，本发明实现上述环形交叉口渠化与信号配时优化方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，所述计算机程序在被处理器执行时，可实现上述环形交叉口渠化与信号配时优化方法的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或预设中间形式等。
所述计算机可读存储介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(Read-OnlyMemory，ROM)、随机存取存储器(RandomAccessMemory，RAM)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。
需要说明的是，所述计算机可读存储介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读存储介质不包括电载波信号和电信信号。
实施例
以对某环形交叉口的渠化与信号配时优化过程为例。
如附图1所示，本实施例提供了一种环形交叉口渠化与信号配时优化方法，包括以下步骤：
步骤1、获取待优化环形交叉口的区域地图信息；其中，所述待优化环形交叉口的区域地图信息为在地图软件中截取的待优化环形交叉口的区域地图图片；所述地图软件例如高德地图或百度地图。
步骤2、根据待优化环形交叉口的区域地图信息，对所述待优化环形交叉口进行渠化改造设计，得到平面交叉口渠化方案；
如附图2所示，所述平面交叉口渠化方案的渠化改造设计，具体包括以下步骤：
步骤201、路网背景及比例设置
将所述待优化环形交叉口的区域地图图片，作为描绘路网的底图，导入synchro软件，设置预设比例，得到路网背景底图；其中，所述预设比例，用于在synchro软件中设置的路段长度与实际路段长度匹配；将所述待优化环形交叉口的区域地图图片，导入synchro软件的过程，具体为：通过在synchro软件文件-选择背景的方式，将所述待优化环形交叉口的区域地图图片，导入synchro软件。
步骤202、绘制路网
利用CAD软件，在所述路网背景底图中，构建平面交叉口区域路网结构，得到平面交叉口渠化图。
步骤203、参数输入
将所述平面交叉口渠化图导入VISSIM交通仿真软件，并输入预设的道路属性及机动车道最高限速，进行渠化设计，得到平面交叉口渠化初始方案；具体的，在VISSIM交通仿真软件中，选中所述平面交叉口渠化图的图片节点，输入预设的道路属性；通过查阅规范及道路属性，设置机动车道最高限速。
步骤204、流量输入
基于所述平面交叉渠化初始方案，在synchro软件中输入各进口道的交通流量参数及饱和流量参数。
步骤205、信号配时
在synchro软件中，设定平面交叉口的配时方案；本实施例中，采用定时配时；其中，根据实际需要，设置左转配时、以及确定是否需要设置左转保护型相位。
步骤206、配时优化
利用synchro软件对步骤205中的信号配时周期时长进行优化；具体的，对各进口进行判断是否需要设置左转保护相位；其次，根据各进口车流量进行参数调整，以及对行人与机动车分离调整；并设置最大配时周期及最小配时周期。
步骤207、生成报告及时距图
完成步骤205及步骤206的参数配置及优化后，基于Webster信号配时原理，进行信号配时优化，生成平面交叉口配时方案报告及时距图。
步骤208、输出平面交叉口渠化方案
将所述平面交叉口配时方案导入所述平面交叉口渠化初始方案中，得到所述平面交叉口渠化方案。
如附图3所示，附图3中给出了基于Webster信号配时的环形交叉口改造为平面交叉口结果示意图，从附图3中可以看出，所述平面交叉口结果，即平面交叉口渠化图中，包括路网背景底图、各进口道渠化方案绘制与设计、各方向交通量输入示例。
如附图4所示，附图4中给出了基于Webster信号配时的环形交叉口改造为平面交叉口的参数设置示意图；从附图4中可以看出，在synchro软件中输入的参数包括相位、信号阶段、周期时长、绿信比及相位差。
步骤3、根据待优化环形交叉口区域地图信息，对所述待优化环形交叉口进行渠化改造设计，得到无控环岛渠化方案。
如附图5所示，所述无控环岛渠化方案的渠化改造设计，具体包括以下步骤：
步骤301、截取路网图片，导入VISSIM并调整比例
将所述待优化环形交叉口的区域地图图片，作为描绘路网的地图，导入VISSIM交通仿真软件，按照预设比例，进行比例调整，得到路网背景底图；其中，所述预设比例，用于在VISSIM交通仿真软件中设置的路段长度与实际路段长度匹配。
步骤302、搭建路网
在所述路网背景底图中，构建无控环岛路网结构，得到无控环岛渠化图；具体的，在所述路网背景的地图中，创建进口道、出口道以及环岛基本路段；沿南北道路创建直线段并添加中间点，之后拖至西东道路、东西道路及北南道路三个方向；拖终点至起点附近，再添加两个中间点，以使道路间距均匀，曲线平滑，得到所述无控环岛渠化图。
步骤303、设置流量参数
在VISSIM交通仿真软件中，设置输入各进口道个方向对应的流量参数。
步骤304、创建决策点，设置路径决策
在VISSIM交通仿真软件中进行路径设置，创建决策点，并输入转向流量，以及设置各进口路径决策。
步骤305、设置冲突区及优先规则
在VISSIM交通仿真软件中设置冲突区及优先规则；本实施例中，所述设置冲突区时，考虑非、机分离；其中，考虑到行人、非机动车与机动车相互干扰严重，将非机动车道与机动车道隔离，减少干扰，保障安全；考虑设置右转专用车道，以减少冲突点，减少进入环岛的车流量；考虑渠化改善；例如：某进口道交通量较大时，可增设一条直行进入环岛车道；考虑设置规范标识；例如：各出口道、进口道用标线划分清楚两个车道，以规范驶出、驶入车辆的行为；所述设置有限规则时，针对进口交通量较大的情况，在冲突区域设置先行原则，保障进口道畅通，并用标识进行合理引导。
步骤306、输出无控环岛渠化方案
完成按照上述步骤301-306的操作后，输出得到所述无控环岛渠化方案。
如附图6所示，附图6中给出了无控环岛渠化平面示意图，从附图6中可以看出，进行对所述待优化环形交叉口进行渠化改造设计时，需考虑交叉口的车道宽度、行车速度、视距、缘石半径、交叉口拓宽设计等；其中，中心岛的形状包括圆形、椭圆形、卵形、方角圆形及菱角圆形；环道车道数以2-3条；其中，对现有大型环形交叉的改建或具有特殊要求的可放宽要求，环道上每条车道的宽度为正常的车道宽度加上弯道上车道加宽宽度；环道进出口的转弯半径及外缘石半径大小取决于设计车速；各进口处半径应相近，并与中心岛半径接近；出口处半径可略大些；环道外缘石宜采用直线圆角型。
步骤4、根据待优化交叉口区域地图信息，对待优化环形交叉口进行渠化改造设计，得到信控环岛渠化方案。
如附图7所示，所述信控环岛渠化方案的渠化改造设计，具体包括以下步骤：
步骤401、路网背景及比例设置
将所述待优化环形交叉口区域地图图片，作为描绘路网的底图，导入synchro软件，设置预设比例，得到路网背景底图；其中，所述预设比例，用于在synchro软件中设置的路段长度与实际路段长度匹配。
步骤402、车辆输入，建立车辆路线决策
将所述路网背景底图导入VISSIM交通仿真软件，在VISSIM交通仿真软件中绘制环岛内机动车段，绘制具体路段，构建实际的区域路网结构，生成环形交叉口，添加路段并连接；创建进口道、出口端及环岛基本路段；输入车辆，建立车辆路线决策，得到环形交叉口渠化图。
步骤403、设置冲突区
在VISSIM交通仿真软件中，输入预设的道路参数，对各进口进行判断是否需要设置左转向保护相位；根据各进口车流量进行参数调整，得到环形交叉口渠化方案。
步骤404、设置信号控制机，设置信号灯及节点
基于所述环形交叉口渠化方案，在synchro软件中利用Webster信号配时原理进行信号配时优化，输出环形交叉口配时方案。
步骤405、输出信控环岛渠化方案
将所述环形交叉口配时方案导入所述环形交叉口渠化方案中，并在VISSIM交通仿真软件设置信号灯及节点，得到所述信控环岛渠化方案。
如附图8所示，附图8中给出了基于Webster信号配时的环形交叉口改造为信控环岛的参数设置示意图；从附图8中可以看出，基于Webster信号配时的环形交叉口改造为信控环岛的参数设置包括相位、信号阶段、周期时长、绿信比及相位差。
步骤5、利用VISSIM交通仿真软件，分别对待优化环形交叉口的现行渠化方案、平面交叉口渠化方案、无控环岛渠化方案及信控环岛渠化方案的预设指标进行评价，得到四个不同渠化方案的指标评价结果；通过对现行渠化方案、平面交叉口渠化方案、无控环岛渠化方案及信控环岛渠化方案的评价，对比改造后的渠化方案的交通仿真结果的各项性能指标，进行结果比较分析，确定最佳最优改善方案。
本实施例中，仿真模拟评价过程中，仿真模拟时间设置为3600s，评价统计时间开始时刻为第300s，评价统计时间结束时刻为第3000s；评价统计时间间隔为100s；冲突区域可设置为局部路段先行；所述预设指标包括车辆路网评价结果、进口道路排队长度统计结果及交叉口车辆延误统计结果；其中，所述车辆路网评价结果为交叉口的进口车辆平均延误时间统计结果、交叉口的进口车辆平均速度统计结果及交叉口的进口限行速度差值；所述进口道路排队长度统计结果，通过排队计数器对交叉口进口道车辆排队长度以及排队停车次数的指标进行统计得到；所述交叉口车辆延误统计结果，通过对交叉口的车辆总延误时间进行统计得到。
需要说明的是，所述Webster信号配时原理，是以车辆延误时间最小为目标计算信号配时，其核心内容是车辆延误和最佳周期时长的计算。
以下以某路段的信号配时为例，对所述synchro软件利用Webster信号配时原理进行信号配时处理的过程进行说明；该路段设四个进口道；原理具体如下：
(1)首先，确定各相位关键流量值q1～q4及流率比y1～y4；理想条件下，进口饱和流量ST取1650veh/h，则满足：
Figure BDA0003557314960000171
Figure BDA0003557314960000172
其中，y为进口道流量比；q为进口道交通流量；Y为交叉口交通流量比；yi为进口道流率比；n为信号的相位数。
(2)利用所述四个进口道车辆的损失时间之和，得到总损失时间L；其中，总损失时间L为：
L＝∑(l+I-A)
其中，l为前损失时间；I为绿灯间隔时间，所述绿灯间隔时间等于黄灯和全红总时长；A为黄灯时长。
(3)对于通勤时段易发生流量波动的大型交叉口，为了克服交叉口通行能力不足，以饱和度为限制确定时长，进而确定信号周期时长；其中，所述信号周期时长为：
Figure BDA0003557314960000181
其中，Gp为信号周期时长；PHY为高峰小时流量系数；v为最大服务交通量；c为基本通行能力；其中，为使计算值更贴合实际，高峰小时流量系数PHY取5min为计量单位。
(4)根据如下公式，计算相位绿灯显示时间；根据所述相位绿灯显示时间，调整信号灯总时长与实用周期时长相等。
Figure BDA0003557314960000182
其中，gE,i为各相有效绿灯时间；C为最佳信号周期时长，s。
(5)对存在转向车辆的相位，为保证行人安全过街，进行绿灯最小时长检验；其中，绿灯最小时长检验过程，具体如下：
Figure BDA0003557314960000183
其中，gmin为绿灯最小时长；Ii为损失时间；VP为行人步速，单位为m/s；LP为斑马线的长度，单位是m。
本实施例提供的一种环形交叉口渠化与信号配时优化系统、设备及计算机可读存储介质中相关部分的说明可以参见本实施例所述的一种环形交叉口渠化与信号配时优化方法中对应部分的详细说明，在此不再赘述。
本发明所述的环形交叉口渠化与信号配时优化方法及系统，基于Synchro软件与VISSIM交通仿真软件，根据具体的交通场景构建信控环形交叉口仿真模型，从渠化设计和信号配时两方面对交叉口进行改善提出三种优化方案：平面交叉口渠化方案、无控环岛渠化方案及信控环岛渠化方案；通过对不同方案运用VISSIM仿真软件创建仿真模型并进行分析，从各方案的预设性能指标进行结果评价；优化后的环形交叉口的通行能力大大增加，冲突点减少，且汇流、合流点数量较少；同时，避免了环岛车辆正面冲突，减低了环岛事故发生可能性，缓解了当环岛交通量较大时出现的绕环岛行驶容易封锁环岛造成行车混乱和拥堵的情况，更好的满足社会出行需求。
上述实施例仅仅是能够实现本发明技术方案的实施方式之一，本发明所要求保护的范围并不仅仅受本实施例的限制，还包括在本发明所公开的技术范围内，任何熟悉本技术领域的技术人员所容易想到的变化、替换及其他实施方式。

Claims (10)

1.一种环形交叉口渠化与信号配时优化方法，其特征在于，包括：
获取待优化环形交叉口的区域地图信息；
根据待优化环形交叉口的区域地图信息，对所述待优化环形交叉口进行渠化改造设计，得到平面交叉口渠化方案、无控环岛渠化方案及信控环岛渠化方案；
利用VISSIM交通仿真软件，分别对待优化环形交叉口的现行渠化方案、平面交叉口渠化方案、无控环岛渠化方案及信控环岛渠化方案的预设指标进行评价，得到四个不同渠化方案的指标评价结果；
对所述四个不同渠化方案的指标评价结果，进行对比分析，得到所述待优化环形交叉口的渠化与信号配时优化结果。
2.根据权利要求1所述的一种环形交叉口渠化与信号配时优化方法，其特征在于，所述待优化环形交叉口的区域地图信息为在地图软件中截取的待优化环形交叉口的区域地图图片。
3.根据权利要求1所述的一种环形交叉口渠化与信号配时优化方法，其特征在于，根据待优化环形交叉口的路段信息，对所述待优化环形交叉口渠化进行改造设计，得到平面交叉口渠化方案的过程，具体如下：
将所述待优化环形交叉口的区域地图信息，导入synchro软件，生成路网背景底图；
在所述路网背景底图中，构建平面交叉口区域路网结构，得到平面交叉口渠化图；
将所述平面交叉口渠化图导入VISSIM交通仿真软件，并输入预设平面交叉口道路参数，进行渠化设计，得到平面交叉口渠化初始方案；
基于所述平面交叉口渠化初始方案，在synchro软件中利用Webster信号配时原理进行信号配时处理，得到平面交叉口配时方案；
将所述平面交叉口配时方案导入所述平面交叉口渠化初始方案中，得到所述平面交叉口渠化方案。
4.根据权利要求1所述的一种环形交叉口渠化与信号配时优化方法，其特征在于，根据待优化环形交叉口的路段信息，对所述待优化环形交叉口渠化进行改造设计，得到无控环岛渠化方案的过程，具体如下：
将所述待优化环形交叉口的区域地图信息，导入VISSIM交通仿真软件，生成路网背景底图；
在所述路网背景底图中，构建无控环岛路网结构，得到无控环岛渠化图；
将所述无控环岛渠化图导入VISSIM交通仿真软件，输入预设无控环岛道路参数，进行路径设置，得到所述无控环岛渠化方案。
5.根据权利要求1所述的一种环形交叉口渠化与信号配时优化方法，其特征在于，根据待优化环形交叉口的路段信息，对所述待优化环形交叉口渠化进行改造设计，得到信控环岛渠化方案的过程，具体如下：
将所述待优化环形交叉口的区域地图信息，导入synchro软件，生成路网背景底图；
在所述路网背景底图中，构建环形交叉口路网结构，得到环形交叉口渠化图；
将所述环形交叉口渠化图导入VISSIM交通仿真软件，并输入预设环形交叉口道路参数，进行渠化设计，得到环形交叉口渠化方案；
基于所述环形交叉口渠化方案，在synchro软件中利用Webster信号配时原理进行信号配时处理，得到环形交叉口配时方案；
将所述环形交叉口配时方案导入所述环形交叉口渠化方案中，得到所述信控环岛渠化方案。
6.根据权利要求1所述的一种环形交叉口渠化与信号配时优化方法，其特征在于，利用利用VISSIM交通仿真软件，分别对待优化环形交叉口的现行渠化方案、平面交叉口渠化方案、无控环岛渠化方案及信控环岛渠化方案的预设指标进行评价，得到四个不同渠化方案的指标评价结果的过程中，仿真模拟时间设置为3600s，评价统计时间开始时刻为第300s，评价统计时间结束时刻为第3000s；评价统计时间间隔为100s。
7.根据权利要求1所述的一种环形交叉口渠化与信号配时优化方法，其特征在于，所述预设指标包括车辆路网评价结果、进口道路排队长度统计结果及交叉口车辆延误统计结果；其中，所述车辆路网评价结果为交叉口的进口车辆平均延误时间统计结果、交叉口的进口车辆平均速度统计结果及交叉口的进口限行速度差值。
8.一种环形交叉口渠化与信号配时优化系统，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取待优化环形交叉口的区域地图信息；
渠化改造设计模块，用于根据待优化环形交叉口的区域地图信息，对所述待优化环形交叉口进行渠化改造设计，得到平面交叉口渠化方案、无控环岛渠化方案及信控环岛渠化方案；
评价模块，用于利用VISSIM交通仿真软件，分别对待优化环形交叉口的现行渠化方案、平面交叉口渠化方案、无控环岛渠化方案及信控环岛渠化方案的预设指标进行评价，得到四个不同渠化方案的指标评价结果；
分析输出模块，用于对所述四个不同渠化方案的指标评价结果，进行对比分析，得到所述待优化环形交叉口的渠化与信号配时优化结果。
9.一种环形交叉口渠化与信号配时优化设备，其特征在于，包括：
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行所述计算机程序时实现如权利要求1-7任一项所述的环形交叉口渠化与信号配时优化方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-7任一项所述的环形交叉口渠化与信号配时优化方法的步骤。
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