城市交通干线信号协调控制方案过渡调整策略_树爱兵

期逐 步 调 整 到 目 标 方 案；在 调 整 方 向 上，Ｓｍｏｏｔｈ 法、Ｓｈｏｒｔｅｓｔ法、Ｓｈｏｒｔｗａｙ 法 可 进 行 双 向 调 节，其 余 方 法 只 可 进 行 单 向 调 节 。 见 表 １。
表 １ 国 外 常 用 过 渡 方 法 统 计 表 Ｔａｂ．１ Ｓｔａｔｉｓｔｉｓ ｏｆ ｆｏｒｅｉｇｎ ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ
利用交叉口相位 差 调 整 比 例 的 极 小 极 大 原 理，提
出了单周期对称调节过渡算法与 Ｎ 周期加权调 节过渡算法，实现 了 对 控 制 区 域 内 交 叉 口 相 位 差 调整量的整体优化。宋现敏 针 ［９］ 对传统协调 方 案
过 渡 方 单 一 化 、过 渡 时 间 较 长 等 缺 点 ，建 立 了 不
Ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ Ａｄｊｕｓｔｍｅｎｔ Ｔａｃｔｉｃ ｏｆ Ｓｉｇｎａｌ Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｄ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｓｃｈｅｍｅ ｆｏｒ Ｕｒｂａｎ Ｔｒａｆｆｉｃ Ａｒｔｅｒｉａｌ
ＳＨＵ Ａｉｂｉｎｇ ＺＨＡＮＧ Ｌｅｉｙｕａｎ ＸＵ Ｌｉｎｇ ＬＵ Ｃｈｅｎｇ （Ｔｒａｆｆｉｃ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｐｕｂｌｉｃ Ｓｅｃｕｒｉｔｙ Ｍｉｎｉｓｔｒｙ，Ｗｕｘｉ ２１４１５１，Ｊｉａｎｇｓｕ，Ｃｈｉｎａ）
城 市 交 通 干 线 信 号 协 调 控 制 方 案 过 渡 调 整 策 略 ——— 树 爱 兵 张 雷 元 徐 棱 卢 诚
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剧烈波动造成对 车 流 的 阻 滞 和 影 响，降 低 了 新 方 案执行的预 期 效 益。 事 实 上，１ 次 短 暂 的 方 案 过 渡调整过程也可能会在之后的一段时间内对交通 流持续产生影 响［４］，过 渡 方 案 设 置 得 当 可 以 有 效 地减少过渡 期 间 车 辆 的 延 误 ，反 之 ，则 直 接 影 响 后 续多个信号控制周期的运行效果，因此亟需研究并 实现１ 种快 速、平 稳 、实 用 的 交 通 信 号 协 调 控 制 方 案过渡算法，从而保证交通流运行的平稳和连续。
1 协调方案过渡方法研究现状
１．１ 国 外 协 调 方 案 过 渡 方 法 国外关于信号配时方案过渡方法的研究起源
于上世纪７０年代［５］，经过４０余年的研究，已 发 展 有８种常用的信号控制方案过渡方法。
如以 协 调 相 位 作 为 调 整 参 数 的 Ｄｗｅｌｌ法、 Ｍａｘ Ｄｅｗｌｌ法、Ｓｈｏｒｔｗａｙ 法，以 信 号 周 期 作 为 调 整参数的 Ａｄｄ法、Ｓｕｂｓｔｒａｃｔ法、Ｓｍｏｏｔｈ法、Ｓｈｏｒ－ ｔｅｓｔ法 。 ［６］ 这些过渡调整方法中，Ｄｗｅｌｌ法通过单 周期实现方案调 整，其 他 过 渡 方 法 则 通 过 多 个 周
设某一协调控 制 子 区 内 共 包 含 有 编 号 为Ι１， Ι２，…，Ιｎ的ｎ 个交叉口，为 简 化 算 法 设 计，假 设 各 交叉口原先以单点固 定 控 制 方 案 运 行，交 叉 口Ι１ ～Ιｎ 的运行 周 期 分 别 为Ｃ１ ～ Ｃｎ，各 交 叉 口 在 时 刻 Ｔｉ 从过渡前的单点固定方案Ｐｏｉ 切换到新的协 调控制方案 Ｐｎｉ，协调控制方案各交叉口的公共信 号周期为 ＣＡ ，见 图 １。在 协 调 控 制 方 案 中，以 交 叉 口Ι１ 首相位 绿 灯 起 始 时 间 作 为 其 他 交 叉 口 协 调 相位差的参考点，交叉口Ι１ ～Ιｎ 的目标绝对相位 差分别为 Ｏ１ ～ Ｏｎ。交 叉 口 信 号 周 期 时 长 允 许 区 间为［Ｃｍｉｎ ～ Ｃｍａｘ］，每 次 周 期 调 整 的 步 幅 范 围 为 ［－ΔＣｍａｘ ～ ΔＣｍａｘ］。
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｆｉｒｓｔｌｙ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ｔｈｅ ｃｕｒｒｅｎｔ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ ｔｈｅ ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｄ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｃｈｅｍｅ，
ｔｈｅｎ ｒｅｖｉｅｗｓ ｖａｒｉｏｕｓ ａｒｔｅｒｉａｌ ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｄ ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ．Ｔｈｅ ｃｕｒｒｅｎｔ ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎａｌ ａｄｊｕｓｔｍｅｎｔ ｍｅｔｈｏｄｓ ｉｎｖｏｌｖｅ ｒａｒｅｌｙ ｉｎ ｔｈｅ ｆａｓｔ ａｄｊｕｓｔｍｅｎｔ ｃｏｏｒｄｉｎａｔｉｏｎ ｓｃｈｅｍｅ ｉｎ ｔｒａｆｆｉｃ ｓｉｇｎａｌ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ，ｗｉｔｈｏｕｔ ｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇ ｔｈｅ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ ｏｆ ｔｒａｆｆｉｃ ｓｉｇｎａｌ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ ｆｏｒ ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ ｉｎ ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ａｄｊｕｓｔｍｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ ａｃｔｕａｌ ｄｅｍａｎｄ．Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ，ｔａｋｅ ｚｅｒｏ ｃｌｏｃｋ ａｓ ａ ｓｔａｒｔｉｎｇ ｐｏｉｎｔ ｏｆ ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｄ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｃｈｅｍｅ，ａｉｍｅｄ ａｔ ｔｈｅ ｖａｌｕｅ ｒａｎｇｅ ｏｆ ｔｈｅ ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ ｓｉｇｎａｌ ｃｙｃｌｅ ａｎｄ ｃｙｃｌｅ ａｄｊｕｓｔｉｎｇ ｓｔｅｐ，ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ａ ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｄ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｔｒａｔｅｇｙ ｏｆ ｔｒａｆｆｉｃ ｓｉｇｎａｌ ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ ａｄｊｕｓｔｍｅｎｔ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｃｙｃｌｅ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｉｓ ｍｅｔｈｏｄ ｃａｎ ｑｕｉｃｋｌｙ ａｄｊｕｓｔ ｉｎ ｔｈｅ １～２ｃｙｃｌｅｓ，ｒｅｄｕｃｅ ｔｈｅ ｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎ ｏｆ ｒｏａｄ ｔｒａｆｆｉｃ ｃａｕｓｅｄ ｂｙ ｍｕｔａｔｉｏｎ ｓｉｇｎａｌ ｔｉｍｉｎｇ， ａｎｄ ｅｎｓｕｒｅ ｔｈｅ ｓｍｏｏｔｈ ａｎｄ ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｒａｆｆｉｃ ｆｌｏｗ．Ｔｈｉｓ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｃａｎ ｒｅａｌｉｚｅ ｔｈｅ ｓｗｉｔｃｈ ｂｅｔｗｅｅｎ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｃｏｎｔｒｏｌ ｍｏｄｅｓ，ａｌｓｏ ｃａｎ ｂｅ ｕｓｅｄ ｆｏｒ ｃｏｏｒｄｉｎａｔｉｏｎ ｃｏｎｔｒｏｌ ｉｎ ｕｒｂａｎ ａｒｅａ，ａｎｄ ｈａｓ ａ ｗｉｄｅ ｓｃｏｐｅ ｏｆ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ａｎｄ ｐｒａｃｔｉｃａｌ ｖａｌｕｅ．
收 稿 日 期 ：２０１４－０９－２５ 修 回 日 期 ：２０１４－１２－０５ ＊ 中 央 级 公 益 性 科 研 院 所 基 本 科 研 业 务 费 项 目 （批 准 号 ２０１４ＳＪＡ０４）资 助
第一作者（通讯作者）简介：树爱兵 （１９８０－），硕士，助理研究员．研究方向：交通信号控制、交通信息集成．Ｅ－ｍａｉｌ：ｓｐｉｌｙ３６５＠１６３．ｃｏｍ
调整方法分类
过渡方法
调整 协调相位 Ｄｗｅｌｌ，Ｍａｘ Ｄｅｗｌｌ，Ｓｈｏｒｔｗａｙ
１
参数 信号周期 Ａｄｄ，Ｓｕｂｓｔｒａｃｔ，Ｓｍｏｏｔｈ，Ｓｈｏｒｔｅｓｔ
单周期 Ｄｗｅｌｌ
周期
２
数目
多个周期
Ｍａｘ Ｄｅｗｌｌ，Ａｄｄ，Ｓｕｂｓｔｒａｃｔ， Ｓｍｏｏｔｈ，Ｓｈｏｒｔｅｓｔ，Ｓｈｏｒｔｗａｙ
渡时间和平滑特 性 的 基 础 上，提 出 １ 种 基 于 最 佳 相位差调整量控制方案的快速平滑过渡方法。该 方法能够使干线协调控制方案最多通过３个信号 周期快速地过渡 到 新 方 案，且 过 渡 期 间 的 控 制 效 果优于 Ａｄｄ和 Ｓｕｂｔｒａｃｔ方法。 １．３ 小 结
综上，目前国 内 外 关 于 协 调 控 制 方 案 过 渡 方 法 的 研 究 较 多 ，各 过 渡 方 法 所 涉 及 的 调 整 参 数 、调 整方向及调节周期不尽相同。然而上述过渡调整 方法对于交通信号控制设备如何实现协调方案的 快速调整涉及较 少，未 考 虑 交 通 信 号 机 实 现 过 渡 调 整 过 程 中 的 实 际 需 求 ，因 此 ，在 实 际 应 用 中 将 受 到较大的限制。笔者以当日零点为协调控制方案 的起始点，针对交 叉 口 过 渡 信 号 周 期 以 及 周 期 调 整步幅的取值范 围，提 出 了 １ 种 基 于 周 期 的 交 通 信 号 协 调 控 制 过 渡 调 整 策 略 ，并 进 行 了 算 例 分 析 。
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｔｒａｆｆｉｃ ｓｉｇｎａｌ；ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｄ ｃｏｎｔｒｏｌ；ｃｙｃｌｅ；ｏｆｆｓｅｔ；ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ ｔａｃｔｉｃ
0 引 言
城市交通信号干线协调控制是城市交通控制 中简单而广泛使 用 的 １ 种 控 制 方 式，是 城 市 交 通 区域协调控制的基础 。 ［１－２］ 在 城 市 交 通 信 号 干 线 协 调 控 制 中，相 位 差 是 最 重 要 的 交 通 控 制 参 数。 相位差的优化往 往 由 中 心 计 算 机 来 完 成，中 心 计 算机专注于最优 相 位 差 的 获 取，精 心 选 择 和 优 化
2 协调过渡调整策略
２．１ 相 位 差 的 选 择 在交通信号协 调 控 制 的 实 践 中，通 过 执 行 若
干平滑过渡周期 来 实 现 信 号 控 制 的 平 稳 过 渡，通 过提前或延迟路口协调相位的起始时刻来实现相 位差的调 整 。 ［１２］ 路 口 相 对 相 位 差 在 调 整 时 需 要 考虑该路 口 本 身 与 其 基 准 路 口 间 绿 灯 起 始 时 间 差，从而决定是否 需 要 改 变 及 如 何 改 变 其 协 调 相 位的起始时刻；而 绝 对 相 位 差 不 需 要 考 虑 其 他 路 口的相位差改变 情 况，只 需 考 虑 协 调 相 位 的 起 始 时刻，从而改 变 绝 对 相 位 差。 因 此 为 快 速 调 整 相 位 差 ，选 择 绝 对 相 位 差 来 调 整 相 位 差 。 ２．２ 算 法 设 计
相位差生成算法。而把与各交叉口状态相关的相 位差调整 放 置 在 路 口 本 地 交 通 信 号 控 制 机 内 完 成，所有的路口信 号 机 可 以 并 行 地 对 相 位 差 进 行 调 整 。 ［３］
当路口信号机从当前协调控制方案相位差调 整到目标协调方 案 相 位 差 时，既 希 望 控 制 方 案 能 随着交通状况的 变 化 快 速 地 做 出 调 整，但 又 不 能 变化太剧烈，防止 配 时 参 数 突 变 引 发 路 面 交 通 的