./Synchro交通信號協(xié)調(diào)及配時設(shè)計軟件一、引言Synchro——交通信號協(xié)調(diào)及配時設(shè)計軟件是美國Trafficware公司根據(jù)美國交通部標(biāo)準(zhǔn)HCM規(guī)研發(fā)的,該標(biāo)準(zhǔn)中的參數(shù)是根據(jù)汽車性能、駕駛員的行為習(xí)慣、交通法規(guī)等設(shè)定的,計算得出的某些結(jié)果<如延誤時間、服務(wù)水平、廢氣排放等>,作為方案比較的相對參數(shù),具有重要參考價值的,信號配時也非常合理。Synchro是進(jìn)行交通信號配時與優(yōu)化的理想工具,具備通行能力分析仿真,協(xié)調(diào)控制控制,自適應(yīng)信號控制仿真等功能,并且具備與傳統(tǒng)流行交通仿真軟件CORSIM,TRANSYT一7F,HCS等的接口,其簡單易懂,具有很高的工程實(shí)用價值。Synchro——交通信號協(xié)調(diào)及配時設(shè)計軟件包含的組件有：Synchro,SimTraffic,SimTrafficCI,3DViewer,Warrants。目前,Trafficware公司已推出Synchro7版本。同Synchro6相比,Synchro7增加了一些不錯的新功能,但卻不會使你操作起來感覺陌生：例如,現(xiàn)在你在Synchro就能察看整個路網(wǎng)的幾何布局,直接在地圖側(cè)邊欄〔mapsidebar上就可以編輯所有數(shù)據(jù),同時還可以使用多位圖〔multiplebitmaps創(chuàng)建背景圖像。SimTraffic7置SimTrafficCI,賦予用戶更多控制權(quán)?，F(xiàn)在,你可以指定道路詳細(xì)的幾何特征及探測器布局,以及顯示探測器的位置。同時你只需輕輕一點(diǎn),就可利用附加的3D觀看器以三維視圖查看所有事物。3DViewer7是美國Trafficware公司開發(fā)的一個具有革新性意義的插件,用戶只需輕輕一點(diǎn),就可從SimTraffic7中直接生成三維場景,生成的視圖場景接近真實(shí)場景。Warrants7是一個簡便易用的軟件模塊,可以幫助交通專業(yè)人士決定在一個交叉口是否需要交通信號燈。Warrants7可以一次評估整個交叉口網(wǎng)絡(luò),獲取每個交叉口的時間段交通量。此外,Warrants7還能與Synchro交換布局及交通量信息,方便建模。Warrants7可作為一個獨(dú)立工具來運(yùn)行,或與Synchro配合來評估多個交叉口。Warrants7會根據(jù)MUTCD2003信號標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)則來評估交叉口；可以方便地與Synchro交換交叉路及容量數(shù)據(jù),從而加快模型生成速度。Warrants7也能從其它一些數(shù)據(jù)源,包括MicrosoftExcel、TMC.vol文件中導(dǎo)入數(shù)據(jù)。當(dāng)評估結(jié)束,Warrants7會生成質(zhì)量報告以顯示評估結(jié)果。1.SimTraffic軟件介紹SimTraffic軟件的微觀仿真模型是在美國聯(lián)邦公路局〔FHWA20多年來對道路車輛和駕駛員特性進(jìn)行深入研究的基礎(chǔ)上構(gòu)造的,特別是針對于不容易從宏觀角度進(jìn)行建模的復(fù)雜的交通情況進(jìn)行分析非常有效,包括：臨近交叉口間的擁堵問題、臨近交叉口間的車道變換問題、信號燈對臨近無信號交叉口和車道的影響、嚴(yán)重?fù)頂D交叉口的運(yùn)行等。SimTraffic軟件可以對下列交通現(xiàn)象進(jìn)行仿真分析：定時信號感應(yīng)式信號雙向停車控制交叉口全向停車控制交叉口高速公路道路彎曲大的環(huán)形交叉口車道增加和減少小汽車、卡車、公交車行人SimTraffic軟件提供了豐富的輸出報告與詳細(xì)的評價指標(biāo),包括停車延誤、停車次數(shù)、排隊長度、車速、行駛時間和距離、感應(yīng)綠燈時間、燃料消耗和尾氣排放。2.技術(shù)參數(shù)：

設(shè)計所需主要數(shù)據(jù)：

1、路口地面渠化；2、每方向相位上的交通流量；3、車道寬度；4、車道坡度；5、地區(qū)類型〔CBD或其他；6、路邊停車區(qū)長度；7、路邊停車區(qū)車道數(shù)；8、轉(zhuǎn)彎速度；9、每小時每方向行人數(shù)量；10、每小時公共汽車數(shù)量；11、重型車輛比例；12、是否設(shè)置右轉(zhuǎn)控制相位；13、車輛行駛速度

以上要求指標(biāo)為基本要求指標(biāo),需要路口直接考察確定的數(shù)據(jù),此外還包括設(shè)計時設(shè)計人所要求的一些技術(shù)指標(biāo)〔如最短綠燈時間、黃燈時間、全紅時間等。

3.主要目標(biāo)參數(shù)：

設(shè)計完成后所形成的數(shù)據(jù)有：1、單一路口配時方案2、線控道路路口配時方案及相位差3、車輛行駛延誤時間4、路口配時設(shè)計方案的服務(wù)水平5、燃料〔汽油等消耗量6、廢氣〔CO、NO等排放量7、路口配時方案使用情況電子演示

以上目標(biāo)參數(shù)為基本目標(biāo)參數(shù),設(shè)計方案形成的報告有16個,其他包括車道現(xiàn)狀設(shè)計參數(shù)報告、流量現(xiàn)狀設(shè)計參數(shù)報告、相位現(xiàn)狀設(shè)計參數(shù)報告、設(shè)計方案車輛排隊報告、配時設(shè)計方案報告、服務(wù)水平報告、路網(wǎng)使用效率報告等報告。由于美國交通現(xiàn)狀和中國交通現(xiàn)狀的差別,因此設(shè)計產(chǎn)生的部分?jǐn)?shù)據(jù)及報告〔如人行燈的設(shè)置、汽車尾氣排放等數(shù)據(jù)與實(shí)際情況存在出入,設(shè)計時應(yīng)考慮到這部分的影響,進(jìn)行人工修整。SYNCHRO軟件由于同時結(jié)合了道路容量分析、服務(wù)水平評估及信號配時設(shè)計等多項功能,且可同時適用于市區(qū)獨(dú)立路口、干道系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)等多種道路幾何類型。此外,SYNCHRO在從事信號配時設(shè)計時,其信號優(yōu)化目標(biāo)設(shè)定,除可沿用傳統(tǒng)獨(dú)立路口配時設(shè)計所常用的最小化平均延誤外,還以干線綠波帶最大寬度為優(yōu)化目標(biāo),同時兼顧到路口相位設(shè)計需要,功能強(qiáng)大。SYNCHRO在實(shí)際操作使用方面,除可提供方便操作的窗口編輯式人機(jī)接口〈如圖1所示〉外,亦可與實(shí)時車流仿真軟件SimTraffic相互結(jié)合,來展示模擬結(jié)果；同時,SYNCHRO更可將所構(gòu)建完成的路網(wǎng)幾何數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成可與傳統(tǒng)模擬模式CORSIM、路網(wǎng)配時設(shè)計模式TRANSYT以及容量分析模式HCS等三個常用交通工程分析軟件來相互轉(zhuǎn)換使用檔案,便于使用者針對各種建議方案進(jìn)行客觀性的整合分析與應(yīng)用。圖1SYNCHRO軟件窗口操作接口圖二、SYNCHRO軟件主要功能以下針對SYNCHRO軟件路網(wǎng)編輯及其基本輸入、輸出窗口接口作一扼要說明?！匆弧德肪W(wǎng)編輯SYNCHRO軟件共可提供兩種構(gòu)建新路網(wǎng)的方法：1.手繪路網(wǎng)圖。系以描繪路段方式來建立新路網(wǎng),路段經(jīng)連接后,可成為一處交叉路口；SYNCHRO程序默認(rèn)值為有信號控制路口,但也可透過該路口屬性窗口,將其控制型態(tài)更改為無信號控制路口。2.插入DXF地圖檔作為背景。SYNCHRO可輸入格式為DXF文件電子地圖作為背景底圖,以供描繪出路網(wǎng),如圖2所示。圖2SYNCHRO與DXF圖檔結(jié)合當(dāng)路網(wǎng)輸入并初步構(gòu)建后,路網(wǎng)中各路口或路段幾何數(shù)據(jù)增添或修改,即可經(jīng)由路口及路段屬性窗口進(jìn)行編輯,如圖3與圖4所示。圖3路段屬性窗口圖4路口屬性窗口〈二〉路段窗口<LaneWindow>SYNCHRO路段窗口主要是針對分析路網(wǎng)車道幾何與交通條件〈例如車道配置<LanesandSharing>、理想飽和流率<IdealSaturationFlow>、車道寬<LaneWidth>、坡度<Grade>、地段類型<AreaType>儲車長度<StorageLength>、儲車道數(shù)<StorageLane>、總損失時間<TotalLostTime>、前置感應(yīng)器<LeadingDetector>后置感應(yīng)器<TrailingDdtector>轉(zhuǎn)彎速度<TurningSpeed>右轉(zhuǎn)渠化<RightTurnChannelized>路緣石半徑<CurbRadius>增加車道<AddLanes>保護(hù)左轉(zhuǎn)<ProtectedLeftTurn>右轉(zhuǎn)因子<RightTurnFactor>、允許左轉(zhuǎn)<PermittedLeftTurn>右轉(zhuǎn)因子、紅燈右轉(zhuǎn)〔RightTurnonRed間距因子<HeadwayFactor>…等項目〉,以簡單明了的方式來進(jìn)行數(shù)據(jù)表單輸入；并配合各項調(diào)整系數(shù)的計算,便于用戶從事輸入數(shù)據(jù)的查核作業(yè),如圖5所示。圖5路段數(shù)據(jù)輸入窗口〈三〉流量輸入窗口<VolumeWindow>針對路口交通流量的調(diào)整系經(jīng)由SYNCHRO的流量輸入窗口來進(jìn)行的,SYNCHRO的流量數(shù)據(jù)輸入表系如圖6所示,其中沖突行人流量<ConflictingPeds.>、沖突自行車流量<ConflictingBikes>高峰小時系數(shù)<PeakHourFactor>成長因子<GrowthFactor>重車<HeavyVehicles>比率、公交車靠站阻塞數(shù)<BusBlockages>、路邊停車管制<Adj.ParkingLane>停車周轉(zhuǎn)<ParkingManeuvers>路段中途流量<TrafficGromMid-block>OD流量<LinkODVolumes>調(diào)整后流量<AdjustedFlow>圖6SYNCHRO流量輸入窗口〈四〉信號配時窗口<TimingWindow>路口信號配時操作窗口系供設(shè)定路口配時計劃操作接口〈如圖7所示〉,經(jīng)由此窗口亦可顯示出路網(wǎng)各項控制績效值。信號配時窗口左側(cè)畫面系作為設(shè)置配時計劃與顯示控制結(jié)果用,其中包括；時相編輯<PhaseTemplates>、控制型態(tài)<ControllerType>、現(xiàn)行周期長度<CycleLength>、觸動控制周期<ActuatedCycle>、自然周期長度<NaturalCycleLength>鎖定配時<LockTiming>等。信號配時窗口右側(cè)畫面則系供配時計劃相關(guān)數(shù)據(jù)輸入,其中包括；轉(zhuǎn)向型態(tài)<TurnType>、最小綠燈時間<MinimumInitial>、最小時比<MinimumSplit>、所允許早開或遲閉優(yōu)化<AllowLead/LagOptimize>、時相跳躍控制<RecallMode>、Webster延誤<WebsterSignalDelay>、服務(wù)水平<LevelofService>、等候車隊長度<QueueLengths>、車隊續(xù)進(jìn)因子<ProgressionFactor>、等候車隊?wèi)土P值<QueuePenalty>、停等<Stops>、耗油使用量<FuelUsed>、猶豫區(qū)間車輛數(shù)<DilemmaVehicle>等。圖7信號配時操作窗口〈五〉時相窗口<PhasingWindow>時相操作窗口系用以顯示路口時相計劃容,并可檢視路口時相設(shè)置是否正確,如圖8所示。依據(jù)SYNCHRO軟件計算百分比延誤,可針對90%、70%、50%、30%、10%等五種不同的流量比例獲得所對應(yīng)周期長度；此外,亦可就使用者所輸入現(xiàn)行配時計劃設(shè)置正確性進(jìn)行分析判斷。時相操作窗口所輸入相關(guān)數(shù)據(jù)項包括：最小啟始值<MinimumInitial>、最小時比<MinimumSplit>、最大時比<MaximumSplit>、黃燈時間<YellowTime>、全紅時間<All-RedTime>、早開/遲閉<Lead/Lag>、觸動控制車輛延長綠燈時間<VehicleExtension>、最小間距<MinimumGap>、減少時距前置時間<TimeBeforeReduce>、減少時距剩余時間<TimetoReduce>、行人時相<PedestrianPhase>、行人步行時間<WalkTime>、行人閃綠清道時間<FlashDon’tWalk>、行人觸動按鈕<PedestrianCalls>等。圖8號志時相操作窗口〈六〉配時計劃優(yōu)化程序在最大綠燈帶寬及最小負(fù)效用條件下,求解干道系統(tǒng)最佳配時計劃時,SYNCHRO亦將時差分析納入求解模式中,這是以往模式發(fā)展所沒有包含在的。干道系統(tǒng)時差分析系于干道系統(tǒng),以周期圍每1～4秒為一時差間隔,所算出不同對應(yīng)延誤值,再以其中的最小延誤值所對應(yīng)時差做為干道系統(tǒng)最佳時差。如此即可將由不同干道系統(tǒng)所組成路網(wǎng)及其中各個路口,先找出不同干道同步優(yōu)化時差,再求得整體路網(wǎng)最佳時差。至于配時優(yōu)化求解方法乃是針對主控路口與相鄰路口所求出不同方案延誤值及時差值進(jìn)行分析比較；再考慮干道的合理綠燈帶寬,并依此去與路網(wǎng)中各相鄰路口進(jìn)行分析比較,然后擴(kuò)大至路網(wǎng)中各個路口,以求解出干道綠燈帶寬最大化及負(fù)效用最小化時的最佳時差?！雌摺荡钆銼imTraffic可作交通模擬展示Trafficware公司為求增進(jìn)