文献综述
本课题研究的意义和价值：
1.研究的意义
我国是一个内陆深广、人口众多的国家。改革40多年来，国民经济建设的高速发展，以及城市化进程的推进，城市人口大幅增加，交通需求量的增长基本上与国民经济的增长同步，汽车已成为许多家庭的必需品。 据不完全统计，2017年中国汽车年销量为2471.18万辆[1]。另外，机动车的年平均增长率达15%左右，而道路交通量的年平均增长率超过了15%。至2017年，我国机动车保有量达3.101亿辆，其中汽车保有量已突破2.17亿辆。伴随着城市的繁荣发展机动车保有量迅猛增长相应带来了交通拥挤、混乱等交通问题也变得更加严重，进而引发的安全事故也增加了。当前，我国的交通事故也比较严重，虽然我国对交通安全的逐渐重视并采取有效措施，但是交通事故死亡人数高居世界第二。近几年来，我国高速公路交通事故死亡人数占道路交通事故死亡总数的比例维持在10%左右[2]。自十八世纪第一辆汽车问世以来，汽车与其他交通工具就因不协调而产生交通安全问题。自1899年发生第一起有记录的车祸一来，全球约有4亿人死于交通事故，远远超过两次世界大战死亡人数的总和。2009年，世界卫生组织发布首份《道路安全全球现状报告》，该报告指出全球每年约有127万人死于交通事故，其中46%都是行人、自行车或者摩托车驾驶者。而且，在15-24岁死亡的那青年中右50%死于道路交通事故。据统计，我国发生在交通交叉口及其周围地区的交通事故高达60%以上，另外城市中半数以上的行车时间延误也发生在交叉口附近[3]。2018年7月16日，在园林路与啬园路路口发生电瓶车汽车相撞交通事故，起因都是因为电瓶车闯红灯左转弯。进口道路径不够宽、不合理的信号配时和行人过街随意通道是问题的关键。在过去三十年里，尽管我国在道路交通基础设施建设方面投入了大量的财力、物力，但由于交通设施的建设周期较长，投入资金巨大，其建设速度十分缓慢，交通设施建设速度仍然落后于交通需求的增长速度。在剖析交通拥堵的原因时，王炜教授一语道破：交通需求的合理性不足、可靠性不足是导致城市交通严重拥堵的罪魁祸首[4]。
在同一高度相交并有共同构筑面的道路称为平面交叉，也称平面交叉口[5]。因为交通流只能在交叉路口实现路径转换，所以合理正确的交叉路口设计不仅能提高道路交通的灵活性和可访问性，提高道路网的活力，完善交通的功能。分析表明，在等车道数目的前提下，交叉路口的交通容量通常比道路区间的容量小[6]。驾驶的安全性、交通容量、交通效率、便利性、平滑度都与交叉路口的正确设计密切相关。因此良好的交叉口优化组织能够有效的提高车辆运行效率，从而能够减少车辆拥堵的时间，有效避免因为早晚高峰而导致的车辆拥堵所浪费的宝贵时间，并且能用有效的提高行车安全。平面交叉口作为城市道路的重要基础设施，由于隧道的长时间施工所占据的地方，使得本来就存在严重交通安全的交叉口变得更加的危险。隧道能够有效的区分开行人与车辆的争路问题，但是由于工程量巨大，从而导致施工工期较长和占据大量的施工空间，因此优化对于交叉口优化是非常重要的事情。
2 国内外研究现状
2.1国外交叉口的现状及发展趋势：
在交叉路口渠化设计方面，西方发达国家一直处于世界的前列。世界上最先使用交通信号灯的是英国伦敦。1868年12月10日，在伦敦的Westminster大街和警察厅拐角处一根7米高的钢柱上，装上了一套交通信号灯，该装置有事铁路信号工程师奈特发明的[7]。它有红绿两种颜色，通过模仿铁路信号交替控制交叉路口的马车通行,遗憾的是此信号灯在使用过程中有严重的安全隐患。在这座信号灯投入使用后没多久就发生了爆炸，并且值班的警察也被炸死，由于关于信号灯的研究陷入了停滞。直到1879年爱迪生发明了白炽灯，从此，电气照明迅速进入到各个领域。
美国于1912年首次推出了针对道路设计的基本法则并将其运用到当时的交通设计中。并于1914年，在美国的克利夫兰出现了世界最早的电气交通信号灯[8]。美国各州公路运输工作者协会（American Association of State Highway Officials，AASHO）[9]制定了道路几何设计的规范并于1940至1971年间进行过多次修订。1918年最早的人工变换三色信号灯出现在纽约的街上。随着时间的流逝，交通信号灯也在不断的完善。1926年，英国人研制成功世界上第一座自动控制道路交叉口交通信号灯[10]，并在伍尔弗汉普顿（Wolver Hampton）投入使用。经过不断的发展到二十世纪八十年代，全球有300多个城市建立起了交通管制中心。
与此同时交通学者们投入到了了理论研究当中，其中Webster对信号灯最优配时的研究在当时脱颖而出[11]。并且由此提出了经典的交叉口Webster延误模型，该模型将延误作为通行评价指标，以通过交叉口的车辆最小延误为目标，最终求得最优信号周期时长。最具代表性的是美国《道路通行能力手册》（Highway Capacity Manual）HCM直到2000年仍然采用Webster最短周期公式[12]。稍有不同的是，该手册将路口到达路口到达流量换成了路口设计小时流量，并且其建议值为1800veh/h。Park在2001年针对固定周期控制提出了随机信号渠化模型[13]。该模型实现了对周期和相位差的同时优化。
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