SYNCHRO中文简体教程

1、SYNCHRO时制分析软件一一教学与应用何志宏11.成功大学交通管理科学系教授联络电话：06-2090740，传真：06-2090741，电子邮件信箱： HYPERLINK mailto:.tw .tw摘要SYNCHRO软件乃是目前风行于国际上的一套完整的都市路网信号配时绩 效分析与时制设计最佳化的优异软件；它既可与最新的“公路容量分析手册HCM”完全兼容，又可与“公路容量分析软件HCS”及车流仿真软件 SimTraffic相互衔接来整合使用，故诚为一套不可多得的交通工程实务从业 人员的有效分析工具。有鉴于国内政府单位之交通工

2、程业务承办人员往往必须经 常面对层出不穷的市区路网交通运作绩效不彰与系统信号配时绩效低落等诸多 疑难课题，却常苦无便利可用之分析评估工具起见；本课程之规划即在于搭配其 它相关之信号配时设计课程，自SYNCHRO软件之简介开始，深入浅出的介绍 SYNCHRO软件的各种功能与其操作步骤，最后再以实例探讨来阐述此软件之 使用方法与运算结果之输出与呈现。深切期望参训学员于研习完成后，得以具备自行针对市区各类型路网的各种 道路交通实务课题从事现况运作绩效之分析，以及包括信号配时最佳化设计在内 之各种交通工程改善方案之仿真分析与评估的专业技能。一、引言近数年来，风行国际交通工程与交通控制实务界的SYNCH

3、RO软件，乃是 一套以市区号志化路网作为分析对象之多功能先进号志运作绩效分析与时制设 计软件；其所具备之主要功能包括：单一路口/十道/网络系统之容量分析作业单一路口 /十道/网络系统之现况服务水平分析作业单一路口/十道/网络系统之现况号志运作绩效评估作业单一路口之信号配时设计作业十道/网络系统之号志连锁时制设计作业SYNCHRO软件由于同时结合了 道路容量分析、服务水平评估及信号配时设计等多项功能，且可同时适用于市区 独立路口、干道系统与网络系统等多种道路几何类型，故问世迄今已广为世界各 国的交通工程师所乐用。此外，SYNCHRO在从事信号配时设计时，其时制最 佳化目标之设定，除可沿用传统独立

4、路口时制设计所常用的最小化平均延滞外， 更加入了十道续进绿灯带宽最大化之号志连锁目标，同时还兼顾到路口相位设计 之需要，诚属性能多元而优异。SYNCHRO在实际操作使用方面，除可提供方便操作的窗口编辑式人机接口 如图1所示外，亦可与实时车流仿真软件SimTraffic相互结合，来展示模拟 结果；同时，SYNCHR0更可将所构建完成的路网几何数据转换成可与传统仿真 模式CORSIM、路网时制设计模式TRANSYT以及容量分析模式HCS等三个常用 交通工程分析软件来相互转换使用档案，以利使用者针对各种建议方案进行客观 性之整合分析与应用。图1 SYNCHRO软件之窗口操作接口图二、SYNCHRO软

5、件之主要功能以下针对SYNCHRO软件之路网编辑及其基 本输入、输出窗口接口作一扼要说明。一路网编辑S YNCHR O软件共可提供两种构建新路网的方法：手绘路网图。系以描绘路段之方式来建立新路网，路段经连接后，可成为 一处交叉路口； SYNCHRO程序之内定值为号志化路口，但亦可透过该路口之属 性窗口，将其控制型态更改为非号志化路口。插入DXF地图档作为背景。SYNCHRO可输入格式为。乂?文件之电子地图作为背景底图，以供描绘出路网，如图2所示。图2 SYNCHRO与DXF图档之结合当路网输入并初步构建后，路网中各路口或路段几何数据之增添或修改，即可经由路口及路段之属性窗口进行编辑，如图3与图

6、4所示。图3路段属性窗口图4路口属性窗口二路段窗口 (Lane Window)SYNCHR O之路段窗口主要是针对分析路网之车道几何与交通条件。例如车道配置(Lanes and Sharing)车道宽(Lane Width)、坡度(Grade)、理想饱和流率 (Ideal Saturation Flow)、储车长度(Storage Length)、储车道数(Storage Lane)、 总损失时间(Total Lost Time)、保护左转(Protected Left Turn)之右转因子(Right Turn Factor)、允许左转(Permitted Left Turn)之右转因子、红

7、灯右转(Right Turn on Red)及间距因子(Headway Factor)等项目，以简单明了的方式来进行数据窗 体之输入；并配合各项调整系数的计算，便于使用者从事输入数据的查核作业，如图5所示。三流量输入窗口 (Volume Window)针对路口交通流量的调整系经由SYNCHRO的流量输入窗口来进行的，SYNCHRO的流量数据输入表系如图6所示，其中之冲突行人流量(Conflicting Peds.)、重车(Heavy Vehicles)比率、公交 车靠站阻塞数(Bus Blockages)、路边停车管制(Adj. Parking Lane)等项目可依据 各路段之交通流量属性作弹

8、性的设定；而相关之调整因子，计包含尖峰小时系数(Peak Hour Factor)、成长因子(Growth Factor)、路段中途流量(Traffic Grom Mid-block)、平衡流量(Volume Balancing)、调整后流量(Adjusted Flow)等；可使路网从事分析时，更能表达出路网中之实际车流运行状况。图6 SYNCHR O之流量输入窗口四信号配时窗口(Timing Window)路口信号配时操作窗口系供设定路口 时制计划之操作接口如图7所示，经由此窗口亦可显示出路网之各项控制绩 效值。信号配时窗口之左侧画面系作为设置时制计划与显示控制结果之用，其中包 括;相位编辑

9、(Phase Templates)、控制型态(Controller Type )、现行周期长度(Cycle Length)、触动控制周期(Actuated Cycle)、自然周期长度(Natural Cycle Length)及 锁定之时制(Lock Timing)等。信号配时窗口之右侧画面则系供时制计划相关数据之输入，其中包括；转向 型态(Turn Type)、最小绿灯时间(Minimum Initial)、最小时比(Minimum Split)、 所允许之早开或迟闭最佳化(Allow Lead/Lag Optimize)、相位跳跃控制(Recall Mode)、Webster 延滞值(We

10、bster Signal Delay)、服务水平(Level of Service)、等 候车队长度(Queue Lengths)、车队续进因子(Progression Factor)、等候车队惩罚 值(Queue Penalty)、停等(Stops)、耗油使用量(Fuel Used)、犹豫区间之车辆数 (Dilemma Vehicle)等。五相位窗口(Phasing Window)相位操作窗口系用以显示路口相位计划 之内容，并可检视路口之相位设置是否正确，如图8所示。依据SYNCHRO软件 计算之百分比延滞，可针对90%、70%、50%、30%、10%等五种不同的流量比例获得所对应之周期长度

11、；此外，亦可就使用者所输入之现行时制计划之设置正 确性进行分析判断。相位操作窗口所输入之相关数据项包括：最小启始值(Minimum Initial)、最小时比(Minimum Split)、最大时比(Maximum Split)、黄灯 时间(Yellow Time)、全红时间(All-Red Time)、早开/迟闭(Lead/Lag)、触动控制 之车辆延长绿灯时间(Vehicle Extension)、最小间距(Minimum Gap)、减少时距 前置时间(Time Before Reduce)、减少时距剩余时间(Time to Reduce)、行人相位(Pedestrian Phase)、行

12、人步行时间(Walk Time)、行人闪绿清道时间(Flash DontWalk)、行人触动按钮(Pedestrian Calls）等。图8号志相位操作窗口六时制计划最佳化程序在最大绿灯带宽及最小负效用条件下，求解十道 系统之最佳时制计划时，SYNCHRO亦将时差分析纳入求解模式中，这是以往模 式发展所没有包含在内的。干道系统之时差分析系于干道系统内，以周期范围内 每1 4秒为一时差间隔，所算出之不同对应延滞值，再以其中的最小延滞值所 对应之时差做干道系统之最佳时差。如此即可将由不同干道系统所组成之路网及 其中各个路口，先找出不同干道之同步最佳化时差，再求得整体路网之最佳时差。至于时制最佳化之

13、求解方法乃是针对主控路口与相邻路口所求出之不同方 案延滞值及时差值进行分析比较；再考虑十道的合理绿灯带宽，并依此去与路网 中各相邻路口进行分析比较，然后扩大全路网中之各个路口，以求解出十道绿灯 带宽最大化及负效用最小化时的最佳时差。七搭配SimTraffic可作交通模拟展示Trafficware公司为求增进 SYNCHRO之功能，乃配合设计了一套实时性交通仿真程序SimTraffic，此程序 系以微观方式来展示现实世界的交通运作状况，如图9所示。使用者利用SYNCHRO所提供之上述功能将一特定路网构建并编辑后，即可立即执行 SimTraffic，并藉此观察该路网之交通运作状况。当执行交通仿真时

14、，SimTraffic 软件会先开始一段初始化及加载之过程，待其完成后，便可依所选择之仿真速度 进行交通仿真展示，并可选择观看单一车辆之模拟运行状况或整个路网之模拟绩 效值。此部份交通模拟之车辆运行特性及其驾驶行为均系依据美国联邦公路局所 提供之参数资料加以订定。图9 SimTraffic的实时交通模拟展示三、实例应用以台南市中华南路、金华路口为例一现况分析开启AutoCad软件，将该路口之电子地图存成中华南路.dxf禧。汇入该中华南路.dxf，作为背景底图之用，此底图之比例尺为1/1000, 底图上最好加注比例尺，以方便汇入后之校正（特别是汇入.jpg档时），若是汇入dxf档，则不需进行比例

15、尺校估。详见下图例之说明。于底图上构建实际路网或路口；详见下图例说明。I国归朝14.中华南路、金华路口之道路几何现）兄如下:路段别路竟(1H)快卓道敷有照享用 卓道慢卓道 竟(m)人行道竟 度(m)交通管制措施中莘南路(往西)25.43左嶂享用道14.21.8段式左mo-22)2.速限 60 KPH中莘南路233巷9.009.0明典路21 024.81-SSM段式左辑(7-22)2.速限 50 KPH南和路13.513.22.8速限40 KPH革南路(往束)20.72r rJ. J3.81 一檄申雨段式左审事(7-22)2.速限 60 KPH金奉路15.822.0段式左例(7-22)速限 40

16、KPH 禁止大入 (7-9/17-19)4 一禁止聊结聿逵入5.进行现况模拟时之中华南路、金华路口转向交通量数据，可依以下三种状 况从事处理(以下午尖峰为例)：将调查所得之实际转向交通量，化为PCU单位;一般若从事大规模调查时， 为处理数据方便起见，均可以此方式处理。将调查所得之转向交通量，先将该Approach之左转机车化为该Approach 之直行PCU (数值1)，再将其左转Approach之横向Approach加上 (数值1)， 以求出各Approach之转向PCU值。此种作法之意义为假设机车均遵循两段式 左转之规定，如于机车左转量很大时，应较能反映实际情况，但缺点为数据 处理较为复杂

17、。(如下图)I燮舄直行（PCU舄0.3），业加入方向11之直行檄聿中将调查所得到之转向交通量，删去机车流量，并于模拟时忽略慢车道的部 分，此方法较可真实地反映出快车道之交通情形，缺点则为未考虑机车之影 响。（因S YNCHR O无法模拟机车之特殊驾驶行为）。本范例建议采用第二种方式处理及模拟，其原因为东侧的中华南路、金华 路之机车左转交通量甚大；现场仍发现不少机车系违规直接进行左转。因南和路开放单独相位通行，因此不处理其左转机车流量。金律昭中犀南路 双新”1：565中苹南睫cSO南和密中玳南路W33巷44知S14略E戒L涓苗U期：雄眨9场小摩17:05-1&05PCU6.依上述第2种方法所得之

18、转向PCU流量可汇整如下：下午尖峰流量赠宥D意圆7.根据上述第4、5、6点，于Lane Window中设定其路口与路段，兹将其中之重点说明如下：HCM建议之total lost time为3秒，但国内可设为1或2秒。路口 /路段之车道布设应考虑实际上的车道设置状况、机车两段式左转等 条件，而以接近现况之交通运作为原则。明兴路允许红灯右转。该路口之Area Type为非市中心区。8.参考上述第6点，于Volume Window设定其交通量，其中之重点为：此路口之行人流量不高，再加上未进行行人干扰流量调查，故设为0；建 议若藉SYNCHRO进行模拟，为求精确起见，当路口行人干扰左右转车辆 严重时，

19、建议应实施行人干扰流量调查。将C onflicting Bikes设为0的理由同上。Adjusted Flow的计算方法为：(Adjusted Flow) = (Traffic Volume) /PHF 式一而PHF为 PHF = (Peak Hour Volume)/4/(最尖峰 15分钟流量)式二由式一和式二可知Adjusted Flow系将最尖峰的15分钟交 通量放大为一小时。若某一路段之PHF较小，可能表示其交通量相当集中于尖峰15分钟。因交通量已于输入前化为小客车当量，故其重车比例可设为0。该路口极少有巴士或公交车行经，因此其值亦设为0。此路口下午尖峰之信号配时如下：参考上述第9点，

20、于Time Window中设定信号配时，其中重点为:A.于O ption中设定相位数。8.于Permitted Phases中设定其相位。仁于Total Split中设定该相位之总长度。.于Yellow Time与All-Red Time中设定黄灯与全红。现况并无早开迟闭之设计，故不需设定早开迟闭相位。设定完成后，各个Approach之Delay与匚0,可出现于窗口下方，而路口之 Delay与LOS则出现于窗口左方。使用者可依上述步骤设定路网，并且判断该如此模拟与现况是否差距过 大；若然，则可重复第7、8、10等步骤，而使模拟尽量成果接近现况。若进行延误调查，将可便利模拟时之校估用途，唯需注意

21、所调查之延滞 为停等延滞时，因模拟延滞为总延滞，一般后者为前者的1.3倍。调整模拟结果使其接近现况之方法为：逐一检查车道配置、停车与行人干 扰、交通量等是否合理（因机车所占之比例较高，换算朋CU后，将显著影 响快车道之运作绩效）、信号配时是否设定正确等，其中尤以正确的车道 配置最为重要。现况调整前调整为更接近现）兄之延滞情形二信号配时改善分析交通改善措施之步骤一：将现况信号配时之各相位长度与周期予以最佳 化，兹说明如下。最佳化步骤：单一路口之信号配时最佳化Intersection Splits、Intersection Cycle Lengths一路网周期最佳化Network Cycle Le

22、ngths J。于Optimize J中，选取Network Cycle Lengths J,此选项可供设定 最佳化周期之范围，并可开列窗体供使用者选取后再做调整。此范例中，系将最佳化周期之范围设定为75-120秒，每隔5秒分析一次， 并可按手动Manual，逐一进行分析。D.SYNCHRO进行最佳化分析之画面如下:选取Network Cycle Lengths之主要原因系供使用者自由选择其时制 最佳化之目标，其它各选项如Intersection Splits、Intersection Cycle Lengths等项，则无法供使用者自由选取分析范围，仅能呈现实施最佳化后之 成果而已。分析所得之

23、结果如下，此时只需于选定某方案后，按OK即可。G.如选择周期为75秒后按OK，此即表示使用者选择75秒为该路口之最佳周期长度，情况如下图所示。此结果虽为Syncro模拟所得之最佳化成果，但有时却并非使用者心中之理 想结果；因为路口某些Approachs可能会被忽略，或是某些相位长度显得不合理（使用者可先于Minimum Splits中设定最短相位长度）。此时仍可于Total Split中，以手动方式调整全理想的相位长度，其调整目标主要在使各个 Approach之Delay 与v/c值均能较为接近且合理，如此将可得到较为理想之延滞绩 效值。兹将调整后所得之最佳化成果列示如下图。2.交通改善措施之

24、步骤二：重新设计时制，此处进一步说明如下。A.重新设计该路口之信号配时如下表。畤相111223廊主畤相冏X 14孕方向一SK依上表重新设计信号配时，将迟闭设计于Options、Ring and BarrierDesigner6Permitted Phases之程序如下图。Ring and Bairier Design&rE?StandardRead Mediamond 4Rings and BarriersJSequential Phasing厂 Automatically UpdateC Set Manually 1-2-6-S SequentialV 3-4-7-S Sequential#

25、 Nun Standard PhasingBarr 1姑 rr 1Barr 1Barr 1Barr 2Barr 2Barr 2Barr 2Ring A142Ring BRing CRing D妇一J_QKCancel迟闭号志之设计程序如下：.于Options、Ring and Barrier Designer J 中增加迟闭相位。.设计迟闭相位之长度，将迟闭相位长度由小全大逐步递增， 期能找到较佳之延滞为目标（见上图红线之4）。.将迟闭Approach之Permitted Phases J 填入1+4，此即表示其相位为1和4,此乃使用者所需要的相位长度。.将相位长 度予以最佳化，此最佳化之过程已于交通改善之步骤一中加以陈述，请参阅 之。.兹将迟闭相位之最佳化设计成果列示如下图：3.交通改善措施之步骤三