论文总字数：46418字

摘 要

随着城市化进程的加快，人均机动车保有量越来越高，因此带来的城市交通拥堵问题也越来越严重，许多城市发展有轨电车来缓解拥堵问题。但是若使用原有的传统交叉口信号方案，即不考虑有轨电车的特殊性，会对有轨电车以及交叉口产生延误，并且会对有轨电车的电能有所影响，降低高效运行。因此，有必要对有轨电车提供信号优先的控制方案，保障有轨电车的高效运行。除此之外，不仅要对单个交叉口实行有轨电车优先策略，还要对干线多个交叉口进行信号协调，满足有轨电车的通行需求。

本文主要研究在一定范围的延误内，以满足有轨电车在交叉口不停车为目标，设计干线交叉口有轨电车优先方案。首先，对现代有轨电车的定义、历史发展以及技术特征做了简要介绍，然后对现代有轨电车交通组织进行了研究，并根据不同的有轨电车线路布置模式对交叉口其他社会车流产生的影响做了分析。利用韦伯斯特算法优化交叉口的信号配时，利用数解法计算干线多个相邻交叉口之间的相位差，保障车辆在干线行驶时减少停车次数。进一步介绍了有轨电车信号优先控制系统，包括绝对优先和相对优先，结合这两种优先，根据交叉口类型以及有轨电车到达交叉口的时刻，设计干线有轨电车信号优先策略，其中对有轨电车检测器的位置做了相应研究，并且计算了不同相位下的交叉口的延误变化量。根据有轨电车调度运营规律，提出合适的有轨电车发车间隔时间，防止一个周期有两辆或以上的有轨电车通过交叉口。最后，利用微观交通仿真软件VISSIM建立南京河西有轨电车干线交叉口模型，利用VisVAP模块设计之前提出的有轨电车信号优先方案逻辑图，根据韦伯斯特配时法和数解法优化各交叉口的配时和相位差，并进行模拟仿真，验证本文设计的优先方案可以在一定延误范围内满足有轨电车在交叉口处不停车的信号控制要求。

关键词：有轨电车，信号优先，干线协调

Abstract

With the accelerating progress of urbanization, the number of cars keeps increasing, and traffic problems become more serious. Many cities develop tram systems to alleviate the urban traffic congestion. Because of tram’s own unique driving characteristics, traditional signal control method doesn’t work well. The tram signal priority control system is needed to enhance tram’s operational efficiency and safety. And it also needs trunk coordinated control to meet tram’s traffic demand.

The purpose of this study is to design the tram signal priority control plan within the scope of a range of delays in order to meet the aim at not stopping at intersections. Firstly, the definition, historical development, and technical characteristics of modern trams are briefly introduced. Then the study of modern trams is conducted. And then the impact of different tramway layout patterns on the other social traffic flow at intersections is analyzed. The Webster method is used to optimize the signal timing at the intersection, and number method is used to calculate the phase difference between multiple adjacent intersections of main line to ensure that the number of stopping is reduced as much as possible when the tram is running on the main line. Tram priority signal control system is further introduced, including absolute priority and relative priority. Combining these two priority plans, according to the types of intersections and the moments when tram arrive at intersections, the priority of the trunk tram signal is designed. Then the position of the tram detector is studied, and the delay variation of the intersection at different phases is calculated. According to the regularity of tram’s dispatch and operation, the appropriate interval between the departure time of trams is proposed to prevent two or more trams crossing one intersection during a cycle. Finally the microscopic traffic simulation software VISSIM is used to establish the intersection model of Nanjing Hexi tramway intersection, and the previously proposed logic diagram of tram priority signal is designed using VisVAP module and simulate.

KEY WORDS: Tram, signal priority, progression signal control

目录

摘要 I

Abstract i

第一章 绪论 4

1.1 研究背景及意义 4

1.2 国内外研究现状 5

1.2.1 国内研究现状 5

1.2.2 国外研究现状 7

1.3 研究目标与主要内容 8

1.3.1 研究目标 8

1.3.2 研究内容 8

第二章 现代有轨电车概述 9

2.1 现代有轨电车的发展历程与定义 9

2.1.1 现代有轨电车发展历程 9

2.1.2 现代有轨电车定义 10

2.2 现代有轨电车特性 10

2.2.1 现代有轨电车典型特征 10

2.2.2 现代有轨电车基本参数 11

2.2.3 与其他公交的对比 11

2.3 现代有轨电车交通组织 12

2.3.1 现代有轨电车路权 12

2.3.2 现代有轨电车车道布设 12

2.3.3 现代有轨电车车站布设 14

第三章 现代有轨电车交叉口信号控制 18

3.1 信号控制基本参数 18

3.2 交叉口信号配时 19

3.3 干线协调控制 21

3.3.1 干线协调控制设置条件 21

3.3.2 干线协调控制参数 22

3.3.3 干线协调控制方式 23

3.3.4 干线协调控制流程 27

第四章 现代有轨电车信号优先控制 30

4.1 现代有轨电车信号优先控制系统 30

4.1.1 现代有轨电车信号控制系统组成 30

4.1.2 现代有轨电车检测器系统 30

4.2 现代有轨电车信号优先策略 31

4.2.1 被动优先 31

4.2.2 主动优先 32

4.2.3 主动优先策略延误分析 34

4.3 现代有轨电车信号优先方案设计 39

4.3.1 检测器位置 39

4.3.2 优先方案流程 40

4.3.3 有轨电车发车间隔 40

第五章 仿真验证 42

5.1 仿真模型建立 42

5.2 仿真结果分析 47

第六章 研究结论 49

6.1 研究成果分析 49

6.2 研究不足 49

参考文献 51

绪论

研究背景及意义

随着经济的高速发展，城市化进程日益加快，机动车保有量增加迅猛，带来的城市交通问题也日益严重。道路容量可以扩建的空间太小，并不能满足日城市快速增长的机动车数量，导致行车效率越来越低，居民出行受到了严重的阻碍，并且无法单纯依靠交通设施来缓解交通压力。因此需要提高交通资源的利用率，保障在一定的交通空间内有效提高居民出行的服务水平。目前，大力发展公共交通已经成为了缓解交通拥堵问题的共识，并且是许多城市交通的发展重心。

其中，常规公共交通成本较低、普及面广泛、运营模式简单，但是载客量有限，准点率较差，无法满足城市居民出行需求。比起常规公共交通，地铁作为城市轨道交通的一种交通方式，载客量大、准点率高、运行安全舒适，能够更加有效解决城市交通问题。但是造价高昂、建设周期长、需要投入大量财力和人力，无法在所有城市地区得到普及，尤其是在中小城市，并不能承受地铁巨大的建造成本。而投资小、建设周期短、自由度高的有轨电车能够很好地解决地铁无法普及的地区的交通问题。不仅是在中小城市，即便是在已经拥有的地铁的大城市，也可以建造有轨电车达到辅助的作用，进一步缓解城市交通压力。在国外，德国法国等国家的多个城市均有现代有轨电车运营，并且对于缓解交通压力有着明显的效果。欧洲的大城市，主要公共交通方式仍然是地铁和轻轨，但仍需要用有轨电车来解决到达目的地前的短距离行程。2013年，我国首个现代有轨电车网络在沈阳浑南投入运营；世界首列超级电容100%低地板有轨电车首创于广州海珠。目前在国内，由于现代有轨电车运营模式、信号控制、供电模式等方面都有了很大的完善，因此国内现代有轨电车发展迅速，在大连、北京、苏州、青岛、沈阳、长春等城市均有有轨电车线路运营，也有越来越多的城市将现代有轨电车建设提上日程。

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