快速路入口匝道信号设置临界流量研究

作     者：郝雨晴 

作者单位：沈阳建筑大学 

学位级别：硕士

导师姓名：高治军;邢岩

授予年度：2022年

学科分类：08[工学] 082302[工学-交通信息工程及控制] 0823[工学-交通运输工程] 

主      题：入口匝道 信号设置 临界流量 车均延误 

摘      要：我国现行的快速路入口匝道多为无信号控制,匝道车流与主线车流之间干扰严重,交通安全事故频发,车流量较大时,会导致匝道车流无法汇入主线,进而造成城市路网的大范围交通拥堵。考虑对快速路入口匝道进行信号控制,是解决上述交通问题的有效办法之一。因此,确定科学合理的快速路入口匝道信号设置临界流量依据,对缓解交通拥堵、提高交通运行效率、减少合流区车均延误具有非常重要的现实意义。本文基于实际数据进行分析,通过建立数学模型的方法展开具体研究,以快速路入口匝道为主要研究对象,结合现有的车头时距分布模型、可接受间隙理论、车均延误模型、以及排队论、概率论等理论模型,对快速路入口匝道信号设置的临界流量进行研究。首先应用统计学手段,对主线不同车道间的差异性和车头时距规律进行分析,验证得到主线车流车头时距服从3阶Erlang分布,其次以实际交通数据为基础,对主线外侧车道车流及匝道车流的到达特性进行分析,结果表明研究对象的车流到达均服从泊松分布,最后对合流区之间的冲突特性进行分析。其次以可接受间隙理论为基础,结合快速路入口匝道车流特性,建立了快速路入口匝道处的通行效率模型,并利用快速路实地调研数据进行验证,误差在可接受的范围之内,并分析了临界间隙、跟车时距等影响因素对通行效率的影响。再次以排队论和概率论理论为基础,对传统的Adams延误模型进行改进,得到信号控制和无信号控制条件下匝道待汇入车辆和主线直行车辆的车均延误模型,并根据不同车道的车流量计算无信号控制和信号控制条件下的合流区车均延误模型。最后从交通运行效率的角度出发,以入口匝道合流区车辆车均延误为指标,对比信号控制合流区车均延误和无信号控制合流区车均延误的大小关系,得到主线外侧车道流量在600-1200pcu/h范围内变化时,对应的入口匝道应进行信号设置的临界流量;考虑临界间隙、跟车时距、饱和流率等因素对入口匝道信号设置临界条件的影响,从理论与实际相结合的角度,说明了合理设置信号的必要性;通过VISSIM仿真进行了验证,说明了本文提出的信号设置临界流量确定方法的正确性和可应用性。