平交口交通信號(hào)配時(shí)設(shè)計(jì)軟件開發(fā)

胡　澤，王　兵，張培元，，孫慧萍.新疆大學(xué)，新疆烏魯木齊　830047 . 新疆正陽交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究所，新疆烏魯木齊　830000

平交口交通信號(hào)配時(shí)設(shè)計(jì)軟件開發(fā)

胡澤1，王兵1，張培元1，2，孫慧萍2
1.新疆大學(xué)，新疆烏魯木齊830047 2. 新疆正陽交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究所，新疆烏魯木齊830000

摘要本文面向因新疆地區(qū)交通設(shè)計(jì)專業(yè)人才短缺，在開展主要交通信號(hào)控制交叉口交通改善進(jìn)行配時(shí)設(shè)計(jì)難度大的問題，利用VB，開發(fā)了一種平交口交通信號(hào)配時(shí)設(shè)計(jì)軟件，并在相關(guān)地區(qū)應(yīng)用，收到良好效果。

關(guān)鍵詞交叉口；交通信號(hào)；配時(shí)設(shè)計(jì)；軟件開發(fā)

0　引言

我國(guó)和新疆各地區(qū)社會(huì)結(jié)構(gòu)與經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化轉(zhuǎn)型和各領(lǐng)域事業(yè)的快速發(fā)展，也伴隨各類交通流徒升。調(diào)查與分析表明，新疆各地區(qū)城市主要交叉口已不同程度地產(chǎn)生時(shí)空性擁堵，急需改善，當(dāng)前，全疆對(duì)主要交叉口改善需求的呼聲強(qiáng)烈，但專業(yè)力量均顯嚴(yán)重不足。各地區(qū)主要交叉口是該地區(qū)路網(wǎng)的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，也是“保暢通”的重點(diǎn)，對(duì)其進(jìn)行交通改善設(shè)計(jì)，需依據(jù)本地交通特性，應(yīng)用專業(yè)理論和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)開展，而目前又尚無適合于交通相關(guān)部門的智能化設(shè)計(jì)系統(tǒng)可供直接應(yīng)用，設(shè)計(jì)工作量大，專業(yè)要求高。

為滿足新疆各地區(qū)急需，本研究設(shè)計(jì)了一種交叉口交通信號(hào)配時(shí)設(shè)計(jì)軟件，軟件以Visual Basic作為開發(fā)工具，嵌入Microsoft Access數(shù)據(jù)庫(kù)和CAD繪圖軟件設(shè)計(jì)而成，通過對(duì)交通流數(shù)據(jù)的輸入，由軟件自動(dòng)完成交通信號(hào)配時(shí)數(shù)據(jù)的計(jì)算，并形成配時(shí)方案圖，該配時(shí)方案可直接應(yīng)用于交通信號(hào)機(jī)。

1　基本算法

交通信號(hào)配時(shí)設(shè)計(jì)所涉及的主要參數(shù)包括：最高峰交通流量，信控周期時(shí)長(zhǎng)，各相位有效綠燈時(shí)長(zhǎng)和各相位顯示綠燈時(shí)長(zhǎng)等。其中，最高峰交通流量通過現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際流量調(diào)查獲得，是進(jìn)行配時(shí)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)；其它參數(shù)通過應(yīng)用交通工程學(xué)理論相關(guān)數(shù)學(xué)模型計(jì)算獲得，本軟件以Webster法為開發(fā)設(shè)計(jì)依據(jù)。

最佳周期時(shí)長(zhǎng)算法C0，如式（1）所示。

式中：L—每個(gè)周期的總損失時(shí)間（s）；

l—啟動(dòng)損失時(shí)間（s）；

A—黃燈時(shí)長(zhǎng)（3s）；

I—綠燈間隔時(shí)間（s）；

i—一個(gè)周期內(nèi)的相位數(shù)；

Y—組成周期的全部信號(hào)相位的各個(gè)最大流量y值之和；

yi—每個(gè)相位的流量比率。

總有效綠燈時(shí)長(zhǎng)ge，采用式（2）算法。

各相位的顯示綠燈時(shí)長(zhǎng)gi，采用式（4）算法。

2　軟件設(shè)計(jì)

軟件以Visual Basic作為開發(fā)工具，嵌入Microsoft Access數(shù)據(jù)庫(kù)和CAD繪圖軟件設(shè)計(jì)而成，如圖1所示。軟件利用Microsoft Access數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，包括輸入的平交口流量數(shù)據(jù)和軟件自動(dòng)計(jì)算所生成的周期時(shí)長(zhǎng)C0，總有效綠燈時(shí)長(zhǎng)ge，各相位有效綠燈時(shí)長(zhǎng)和各相位顯示綠燈時(shí)長(zhǎng)gi等信號(hào)配時(shí)參數(shù)，有利于計(jì)算數(shù)據(jù)的提取和保存。采用CAD進(jìn)行配時(shí)方案圖的繪制，繪制的方案圖效果清晰，且有利于軟件的更新和升級(jí)。

根據(jù)圖1所示的軟件結(jié)構(gòu)，軟件設(shè)計(jì)了流量輸入界面，配時(shí)參數(shù)計(jì)算模塊和配時(shí)方案形成界面。在流量輸入界面中，軟件根據(jù)平交口的類型建立多個(gè)文本框，形成流量數(shù)據(jù)輸入表格，設(shè)計(jì)時(shí)在其中輸入各車道直行，左轉(zhuǎn)，右轉(zhuǎn)最高峰交通流量數(shù)據(jù)。配時(shí)參數(shù)計(jì)算模塊是軟件的核心部分，根據(jù)基本算法中的數(shù)學(xué)模型編寫而成，包含了一系列的子函數(shù)程序模塊，如周期時(shí)長(zhǎng)C0計(jì)算模塊等。軟件通過數(shù)據(jù)庫(kù)強(qiáng)大的數(shù)據(jù)提取功能，按照軟件設(shè)計(jì)流程依次調(diào)用子函數(shù)程序模塊，自動(dòng)計(jì)算出周期時(shí)長(zhǎng)C0，總有效綠燈時(shí)長(zhǎng)ge，各相位有效綠燈時(shí)長(zhǎng)和各相位顯示綠燈時(shí)長(zhǎng)gi等信號(hào)配時(shí)參數(shù)，并將其保存在數(shù)據(jù)庫(kù)中，等待繪圖時(shí)被提取。此時(shí)，軟件提取數(shù)據(jù)并依此繪制配時(shí)方案圖，在配時(shí)方案形成界面中顯示。在配時(shí)方案形成界面中，軟件建立圖象控件，用于顯示配時(shí)方案圖。

通過對(duì)軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖的分析，軟件建立如圖2所示的設(shè)計(jì)流程。通過流量數(shù)據(jù)輸入，軟件自動(dòng)計(jì)算周期時(shí)長(zhǎng)C0，總有效綠燈時(shí)長(zhǎng)ge，各相位有效綠燈時(shí)長(zhǎng)和各相位顯示綠燈時(shí)長(zhǎng)gi等信號(hào)配時(shí)參數(shù)，并根據(jù)配時(shí)參數(shù)生成配時(shí)方案圖。

3　軟件應(yīng)用

應(yīng)用本文軟件進(jìn)行配時(shí)設(shè)計(jì)，需預(yù)先對(duì)交叉口進(jìn)行交通調(diào)查，主要調(diào)查交叉口各進(jìn)口直行、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)最高峰交通流量等數(shù)據(jù)。而后，進(jìn)入軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)，在流量輸入界面上平交口各車道文本框中輸入調(diào)查的流量數(shù)據(jù)，并點(diǎn)擊確定按鈕。此時(shí)，軟件將按照設(shè)計(jì)流程圖自動(dòng)計(jì)算出周期時(shí)長(zhǎng)C0，總有效綠燈時(shí)長(zhǎng)ge，各相位有效綠燈時(shí)長(zhǎng)和各相位顯示綠燈時(shí)長(zhǎng)gi等信號(hào)配時(shí)參數(shù)。軟件應(yīng)用步驟如下：1）交通調(diào)查；2）輸入流量數(shù)據(jù)；3）計(jì)算周期時(shí)長(zhǎng)C0；4）計(jì)算總有效綠燈時(shí)長(zhǎng)ge；5）計(jì)算各相位有效綠燈時(shí)長(zhǎng)；6）計(jì)算各相位顯示綠燈時(shí)長(zhǎng)gi；7）形成配時(shí)方案圖。其中，步驟3）、4）、5）、6）、7）由軟件自動(dòng)完成。計(jì)算完成后，軟件將自動(dòng)進(jìn)入配時(shí)方案形成界面，界面將顯示如圖3所示的配時(shí)方案圖。

4　結(jié)論

本軟件采用交通工程學(xué)理論相關(guān)數(shù)學(xué)模型，通過VB編程，嵌入相關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)軟件和繪圖軟件而開發(fā)，受新疆科技型中小企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新基金（2014531070）資助，獲得國(guó)家版權(quán)局計(jì)算機(jī)軟件著作權(quán)登記（2014 SR195358 0864591）；軟件使用簡(jiǎn)易，具有一定的智能化設(shè)計(jì)特征，經(jīng)相關(guān)地區(qū)應(yīng)用證明，本軟件能夠協(xié)助當(dāng)?shù)亟煌ㄏ嚓P(guān)部門非專業(yè)人員開展交通信號(hào)配時(shí)的設(shè)計(jì)，對(duì)解決當(dāng)?shù)亟煌〒矶聠栴}具有良好作用。

參考文獻(xiàn)

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基金項(xiàng)目：本研究受新疆科技型中小企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新基金（2014531070）資助，獲得國(guó)家版權(quán)局計(jì)算機(jī)軟件著作權(quán)登記（2014 SR195358 0864591）

中圖分類號(hào)TP39

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A

文章編號(hào)1674-6708（2015）139-0148-02