内容来源：交通科研Lab

1. 软件介绍

Synchro是一款交通信号配时及优化设计软件，该软件由美国Trafficware公司根据美国交通部标准HCM规范研发，可用于无信号交叉口、信号交叉口和环形交叉口的服务水平、车辆运行效率及排放的评估、优化和预测。

2. 案例介绍

2.1 交通信号点控制配时设计

Lab将以新街口南大街与平安里西大街交叉口为例，介绍如何使用Synchro软件并对交叉口进行优化。图3为该交叉口的卫星图和平面示意图，其各进口各方向的流量统计如图4，平峰时段信号配时如图5所示，数据时间为2018年7月。

图3. 新街口南大街与平安里西大街交叉口示意图

图4. 交叉口平峰交通量统计

图5. 交叉口平峰时段信号配时

将平峰交叉口流量数据及信号配时方案分别输入 Synchro 软件，如图6所示。

图6. Synchro 仿真参数界面

为了评价平峰时段交叉口的服务水平和车辆的运行效率，在 Synchro 中选择 File- Report，可以选择输出报告的类型（ Reports）、报告中显示的内容（Options），包括效用评价指标（Measures of effectiveness）、细节（Levels of Detail）等。我们选择输出交叉口每一个进口道的基本评价报告和效用评价报告（MOE）。考虑到报告中评估指标过多，我们仅对控制延误、进口道服务水平、进口道总延误、进口道服务水平进行相应的分析。利用 Synchro 输出评估报告，如下图所示：

图7. 交叉口平峰时段信号周期评价报告

从表中我们可以分析出：新街口南大街与平安里西大街交叉口在平峰时段延误较大，服务水平较低。南进口、北进口的延误对交叉口延误的贡献值较大，分别为 95.2s、170.7s。进一步分析可以发现，南北进口的左转延误分别为 216.6s、 543.9s，V/C 比高达 1.27、2.05，远远超过了1，所以得出初步结论：南、北进口左转延误是导致整个交叉口延误较大的决定性因素。在接下来基于延误改进的信号配时优化中，要致力于减少南北进口左转的延误。

交叉口平峰时段的综合服务水平如图8所示：

图8. 信号交叉口综合评价

MOE 报告以交叉口为整体进行评估，与 Intersection Summary 相比增加了消耗燃油量、总停车次数等指标，结果如图9所示：

图9. 信号交叉口效率评价

该交叉口平峰时段的服务水平较低，因此尝试通过优化信号周期，调整相位，调整进出口道，渠化等方式提高交叉口的服务水平，降低车辆延误和交通排放。由于篇幅有限，Lab在这里尝试通过优化信号周期总时长、绿灯时长两种方式提高交叉口服务水平。

优化周期时长

在 Synchro 左侧 Node Settings 面板中，点击 optimize cycle length 按钮，可对 周期时长进行优化，如下图所示：

图10. 信号交叉口周期时长优化结果

优化绿灯时长

在 Synchro 左侧 Node Settings 面板中，点击 optimize splits 按钮，可对绿灯时长进行优化，如下图所示：

图11. 信号交叉口绿灯时长优化结果

2.2 交通信号干线协调控制配时设计

对干线其他交叉口的信号周期和车道类型进行统计并分别进行 webster 信号优化配时。

表1. 干线交叉口服务水平评价

接下来对干线交通信号设计协调配时，配时方法如下：

（1）按照单点定时交叉口 Webster 方法计算每个交叉口的信号周期和基本参数；

（2）以所需要周期最大的交叉口为关键交叉口，以此周期作为线控系统的备选系统周期；

（3）以各交叉口所需周期长并根据其主次道路的流量比，计算各交叉口各相 位绿信比和绿灯显示时间，并保证其大于行人过街的最短绿灯时间；

（4）关键交叉口主干道相位的显示绿灯时间，就是各交叉口对干道方向必须保持的最小绿灯长度；

（5）按照第三步算得的非关键交叉口次要道路方向显示绿灯时间，作为该交 叉口对次要道路所必须保持的最小绿灯时间；

（6）系统周期时长大于非关键交叉口所需要周期时长时，非关键交叉口改用系统周期时长，其各项绿灯时间均随着增长，非关键交叉口次要道路的绿灯时长只要保持最小绿灯时间即可；

（7）为有利于协调双向时差，非关键交叉口保持次要道路方向的最小绿灯时间，把应取系统周期时后多出的绿灯时间全部加给主干道方向，可适当增宽线控的通过带宽。

1) 干线 webster 计算结果

利用上一步 Webster 计算出的各交叉口的配时结果，按上述步骤对干线进行配时。在本次干线道路上，官园桥路口的周期最大，所以为关键交叉口，其相位是 142s。其余交叉口在次要道路信号灯保持最小绿灯的前提下，周期与关键相位的周期差按比例加到东西主干道方向。将其余交叉口重新配时，配时方案整理如下：

表2. 干线交叉口优化配时方案

2)干线协调控制单向绿波带

上一步得出了各交叉口干线的配时，接下来计算各交叉口的相位差。根据路 网长度，得到了各交叉口的间距如下：

表3. 各交叉口间距

由西向东行驶的绿波带

相位差计算结果如下：

表4. 各交叉口由西向东相位差

将以上结果输入到 Synchro 中，形成的绿波带如下：

图12. 由西向东单向绿波带

单向绿波带长为39s

由东向西行驶的绿波带

相位差计算结果如下，

表5. 各交叉口由东向西相位差

将以上结果输入到 Synchro 中，形成的单向绿波带如下：

图13. 由东向西的单向绿波带

单向绿波带长为37s。

Synchro 仿真及运行结果

对干线进行单向绿波带优化后，进行了模拟仿真，仿真的基本参数为车辆生成准备时间为 3 分钟，仿真运行时间为 10：00-10：30。根据仿真结果，输出得到了仿真报告，并进行对比分析。

图14. 绿波带仿真模拟报告（a：由西向东绿波带；b：由东向西绿波带）

由于这只是单向干线的绿波优化方案，各交叉口的协调配合也只是单方向的， 所以对干线交通系统的服务水平的提高也是十分有限的，并不能达到理想的效果。

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