信號交叉口猶豫區間設置分析畢業論文(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 型。為信號燈交叉口設計和改造提供理論依據和定量的數據支持。研究信號交叉口猶豫區間的意義在于消除猶豫區間，提高交叉口的安全水平和通行能力。 本文的主要內容及技術路線 本文以 南京 市 區 道路交叉口為研究對象，在駕駛員狀態良好 (身體健康、心理穩定、遵守交通規則等 )、天氣良好 的情況下研究了 不同因素，如車種、臨近速度、車流量等與 信號交叉口 猶豫區間之間的關系。 發現 不同因素 對于城市信號交叉口 猶豫區間的影響情況， 為防止猶豫區 間 所引發的交通事故的發生制定 相應 對策提供了理論 上的 依據。 本文的技術路線如圖 11。 河海大學畢業論文 6 圖 11 技術路線 第一章 國內外研究綜述 研究目的 主要內容及技術路線 問題的提出 國內外研究綜述 樣本交叉口的選定原則 車種與停等百分比的關系 猶豫區間對交叉口安全影響研究究 研究目的 猶豫區間定義與概念研究 交叉口信號配時現狀研究 概念及現狀研究 數據采集 數據采集的內容 樣本交叉口的選定 數據分析方法 研究數據的采集方法 結論 車流量對猶豫區間的影響 臨近速率對猶豫區間的影響 車種對猶豫區間的影響 車流量與停等百分比的關系 臨近速率與停等百分比的關系 數據處理 信號交叉口猶豫區間設置分析 河海大學畢業論文 7 第二章 猶豫區間概念及影響因素綜述 猶豫區間的概念 “ Dilemma Zone”在國內還沒有統一的叫法，一直沿用的是漢語直接翻譯，所以叫法有很多 種，其中主要的叫法有“疑慮判斷區”、“困境區域”、“兩難區域”、“兩難地帶”、“猶豫區間”等。本文稱其為猶豫區間，下同。 猶豫區間主要有兩種定義 [4]：一種是物理性質定義，另外一種是統計概率定義。物理定義就是在利用經典物理速度、加速度公式推導的基礎上延伸的定義；概率定義是指通過統計手段進行分析得出來的定義。 Tom Urbanik 通過大量的研究發現：物理定義的猶豫區間是與紅燈和黃燈間隔相聯系的；而概率定義的猶豫區間則是與合理的檢測系統設計以及根據爭取的時間參數合適選擇相聯系的。 1960 年， Gazis、 Herman、Maradudin(GHM)在研究黃燈時間的設置時首次系統地提出了猶豫區間的概念，以及經典的猶豫區間推斷公式 [5]。因為其主要是應用牛頓速度 加速度定理理論進行推導的，所以稱之為物理定義。 GHM 提出的物理定義具體為：駕駛者在完全遵守交通規則的情況下，既不能在信號燈轉成黃燈之后安全停止，也不能在信號燈轉換成紅燈之前完全通過交叉口，把這一狀態在時間和空間上的區間叫猶豫區間。 困境區可以被兩個關鍵的 GMH 距離模型證明（圖 21），停車距離被定義為 0X清算離被定義為 cX 。如果車輛在 1號線前面或 2號線后面，它不會經歷任何困境。然而，如果 0X 大于 cX ，如果車輛停在線 1和線 2之間、困境區就形成了并且到十字路口的距離是不夠車輛停止的，黃燈時間也不夠清理十字路口。在這種情況下，車輛在困境區既不能順利停止也不能 通過十字路口。司機不能做出決定是否要加速。下面的方程可以用來計算兩個關鍵距離 (1960)： 22020 2?? VVX C ?? () ? ?21100 21 ???? ???? WVX () 河海大學畢業論文 8 其中： 0V =車輛進入交叉口的速度 (m/s) 1? =司機啟動的感知反應時間（ s） 2? =司機制動的感知反應時間（ s） 1? =恒定汽車加速度 (m2/ s) 2? =汽車最大減速度 (m2/ s) ? =黃燈間隔時間（ s） W =交叉口長度與車輛長度之和（ m） 圖 21 猶豫區物理定義示意圖 概率定義是 ITE 南部技術報告 (Southern Section ITE Technical Report)[6]提出的。 1977 年， Zegeer[7]以停車線距離為標志首先給出了猶豫區間的概率定義：黃燈開始時 10％停車車輛的位置到 90％停車車輛位置的空間范圍稱為概率猶豫區間。 1981 年， Sheffi 和 Mahrmssai[8]指出，可以用在黃燈初始時刻車輛的停等百分比和停車距離的曲線圖來確定這個位置。 1985 年， Changeta1[9]以距離停車線的觀測時間給出了猶豫區間的概率定義： 85％停止車輛黃燈初始時刻距離停車線的行駛時間和最小距離停車線可通過時間的時間范圍。 河海大學畢業論文 9 圖 22 猶豫區概率定義示意圖 猶豫區間與交叉口黃燈時間設置研究 早期對于猶豫區間的研究主要是針對設置黃燈時間， GHM 在提出 Dilemma Zone物理定義的同時也提出了計算最小黃燈間隔時間的公式 [2]。 圖 23 信號交叉口猶豫區間涉及參數圖 河海大學畢業論文 10 現實中的停車情況是，車輛距離停車線距離必須大于最大減速距離，才能保證車輛不沖出停車線： avvx 2 200 ?? ? （ ） 通過交叉口的情況，車輛長度、交叉口長度和距離停車線的距離之和必須小于車輛在初始速度情況下施加最大加速度能所能行駛的距離，才能保證車輛能在紅燈前通過交叉口。 ? ? ? ? 200 21 ???? ??????? ????? avvLwx （ ） 公式 ()、 ()定義了有加速度情況下的猶豫區間。下面的 ()、 ()給定了勻速通過交叉口情況的猶豫區間。 avvxc 2200 ?? ? () Wxv ?? 00? () 由以上公式，我們不難得出 Dilemma zone 和最小黃燈時間值，如下 ()、 ()所示： ? ? WavvxxDc ?????? 22000 ?? （ ） 00m in 2 vWav ????? （ ） 河海大學畢業論文 11 其中 min? 為最小黃燈間隔時間， 0v 初始速度， w 為停車線和清除線的距離， L為車長， W 為 w 和 L 之和， D為猶豫區的長度， ? 為駕駛者反應時間。 1965 年 ITE Handbook 提出了兩個后來被認為錯誤的公式 [11]: ? ?sicavty ,21 ?? （ ） v lwavty ???? 22 （ ） 其中 1y ， 2y 分別為車輛到達停車線的時間和車輛通過清空線的時間， l 為車長，v 為初速度， a 為加速度， t 為反應時間。可以看出其中 v 的物理意義是有悖于加速度公式 atVV ?? 01 的，也就和 GHM 經典定律相悖。基于這兩個公式建議將黃燈間隔時間設置在 35秒之間。 1977 年和 1986 年 Williams[12]、 Lin[13]也同樣犯了這樣的錯誤。后來 1982 年 ITE Handbook 提出了類似于 GHM[]14 的公式，用于紅燈時間的設置。還用如下公式來計算最小黃燈時間： av20min ???? （ ） 這也更正了 1965 年版 ITE Handbook 的錯誤。總的來說，自 1960 年 GHM 提出關于猶豫區和黃燈設置時間的問題之后，國外學術界在黃燈的設置時間這個問題上大致分成了三個流派： (1)以 Olson[15]和 Rothery[16]以及 May[17]為代表的基于物理概念的 GHM 公式的研究； (2)以 Crawford， Taylor[18]為代表的其他推薦公式的研究； (3)以 Willians， Changetal， Lin[19]， Lin 和 Vijaykumar[20]， Lial[21]為代表的基于公式 ()的后續研究。 May 研究了不同減速能力車的行為，最后認為那些希望加減速又能做到的司機而言，猶豫區可以被消除。 Crawford 和 Taylor[22]在實驗車道上獲取并給出了基于猶豫區間對策的黃燈設置公式： ?????? ?? KvvW? （ ） 河海大學畢業論文 12 Williams[23]為了更小的黃燈間隔設置，提出了如下公式： ?????? ??????? advWav 22 ??? （ ） 其中 a 為通過的交通流的最大加速度， d 為最近的距離直行和垂直方向車的沖突， 為 85%位速度。作者否認了當交叉口信號燈變綠的時候過街交通流可以被控制在一定速度限制以內。 Stimpson[24]在 Maryland 和 Geia 兩個地方做實驗以研究設置最小黃燈時間間隔的問題。但實驗的結果卻驗證了公式 ()的結論。Sheffi 和 Mahmassani[25]建立了 速度的駕駛行為模型，用以估算猶豫區間的長度和位置。但包含了錯誤的參數有理假設，他們用概率計算求出了猶豫區間的邊界。 Chang[26]采用了以下公式計算 綠燈間隔時間： vWavARY ????? 2? () 其中 Y 是黃燈間隔， AR 是全紅時間， v 是 85%位交叉口臨近速度。在試驗 了不同的交叉口后，他們建議將黃燈間隔修正為 4． 5 秒和一個可變的全紅周期。其他的研究主要是 Lin 以及他的實驗室者（ Lin， Vijaykumar） Wortman 和 Fox[27]。提出了以下兩個公式： vWBAY ?? CY ??4 () 其中 v 是交通流的平均速率， A 、 B 和 C 是線性回歸的參數。這兩個公式共同的缺點在于回歸參數沒有交通方面的定義。最后給出的所有交叉口都適用于推薦的時間（ 秒）。 同濟大學的董博等認為信號控制交叉口由于綠燈間隔時間設置不當而可能導致猶豫 區間的問題，有必要通過對實際車輛運行情況進行推算，結合路口限速、交叉口的幾何條件等客觀因素，提出了分析模型和最小綠燈間隔時間的計算公式，以達到消除猶豫區間的目的。在分析了各種情況后，發現汽車在接近交叉口時可能產生猶豫區間。基于汽車不加速通過交叉口的前提下的研究表明，采用最小綠燈間隔時間計算辦法，可以更好地解決猶豫區間問題 [28]。 河海大學畢業論文 13 交叉口信號配時現狀研究 綠燈倒計時設備很多，但是基本上分為兩種。一種是 1920 年就開始用的，分五個格，每過 1s 熄滅一個格；另一種是類似于鐘表，指針指紅燈前剩余的綠燈時間，因 為會造成駕駛者誤認為是鐘表，所以已經停用。被廣泛用于國內的數字顯示倒計時還沒有人進行研究，其操作性和效果還有待認定。重疊顯示被認為是先進的顯示器來顯示相位的變換。 閃爍綠燈的方法最早應用于十九世紀六十年代的以色列，在黃燈之前，存在一個包含于綠燈時間的一個 3秒的綠色閃爍。 Mahalel 和 Zaidel[29]研究表明綠閃較黃燈更能增加猶豫區和追尾事故的發生，并發現有害的情況一般發生在郊區或者流量小的交叉口。而德國的 Behrendt[30]研究表明綠閃優于黃燈，不可替代。維也納的Knofiacher[31]綠閃可 以減少頭、側相撞，加長黃燈時間會取得更好的效果。 等人 [33]對吉隆坡的交叉口和馬來西亞一些城市的倒計時裝置進行了研究。這些倒計時裝置可以使駕駛員判斷他們變綠燈的時間，也可以判斷通過路口的剩余綠燈時間，可以讓他們在變紅燈前安全停止。這些信息可以幫助駕駛員減少他們的延誤，特別有利于首車。目前，對 6個交叉口進行了研究， 3個有信