城市干线道路交通信号协调优化控制关键问题研究与实践

城市干线道路交通信号协调优化控制关键问题研究与实践

作者：李亚军

来源：《汽车与安全》2020年第09期

摘要：城市干线道路作为城市路网的重要组成部分，其通畅与否直接影响整个城市路网运行的效率。传统城市道路干线交通信号协同控制方法注重交通运行个体研究，没有细致考虑干线交叉口信号协调优化控制的核心关键，由于城市道路交通需求在空间上存在分布不均匀、干线道路相邻交叉口间车流行驶速度具有随机波动的特性，因此干线交通信号协调优化没有达到理想的实践效果。通过研究城市干线交通流运行过程，利用红绿灯数学建模对城市干线交通流运行状态与实际情况进行合理拟合，系统分析干线行驶车辆在干线各交叉口延误情况的内在规律，提出了城市道路干线交通信号协调优化控制的关键问题，这对改善城市交通拥挤状况、提高公安交通管理部门的城市交通管理和服务能力具有重要的学术意义和实践价值。

关键词：城市主干道；交通信号；协调控制；红绿灯模型

The study and practice on key problems of traffic signal coordination and optimization control of urban arterial road

LI Yajun

（Gansu Police Vocational College，Lanzhou730046，China）

Abstract： Urban trunk road as an important part of urban road network， its smooth or not directly affect the efficiency of the entire city road network operation. The traditional urban road trunk road traffic signal coordination control method pays great attention to the individual research of traffic operation， and does not consider the core key of signal coordination and optimization control of trunk intersection. Because of the uneven distribution of urban road traffic demand and the random fluctuation of traffic flow speed in the intersections of trunk roads， the coordination and optimization of trunk traffic signals has not achieved the desired effect. This paper studies the running process of urban trunk traffic flow and uses traffic lights mathematical modeling to reasonably simulate the running status and actual situation of urban trunk traffic flow. By analyzing the main vehicle in the inner mechanism of the trunk line each intersection delay case， puts forward the main city road traffic signal coordination control of key problem. This has the positive practical significance to the improvement urban traffic crowds condition， enhances the main line road service ability.

Keywords： Urban trunk road；traffic signal；coordinated control；traffic light model

1城市干线交通信号协调优化控制关键问题研究背景和意义

1.1研究背景

随着我国道路交通系统的日益发展完善，城市主干线在保证城市社会经济正常活动的方面起到了越来越重要的作用，以城市主干道、城市快速路为代表的主干线交通犹如人体动脉血管发挥的作用，直接影响着干线周边大范围路网的交通运行状态。目前，提高城市主干线交通运行效率最有效的办法是对干线交通信号进行协调优化控制，使其尽量保证主干线交通流的连续性和通畅性，但由于我国各大城市主干线所在路网与次干线之间大部分是平交路口，因此在对主干线进行交通信号协调优化时，必须考虑次干线交通运行状态以及周边路网的交通需求和交通流时空分布。常见的城市主干线交通信号优化控制研究思路是根据主干线道路周边交通环境条件，对所有交叉口进行统一分组考虑，对沿线交通信号系统控制策略采取以联动形式为特征的系统控制方案。这种交通信号系统控制思路从整体形式上符合干线信号协调控制的思路和要求，但实际运行操作过程是以相邻两个交叉口之间的个体交通流为研究目标，缺失干线信号协调控制核心问题的研究和运用。具体表现在干线交通流出现上游通畅下游堵塞；干线信号红灯下车辆排队长度是否与实际道路交通情況相适应；干线绿灯亮起时交叉口滞留车辆消散所占用时间与信号周期是否相协调。由此可见，城市道路干线交通信号协调优化控制问题研究应当从基于过程的研究导向转变为基于问题的研究导向，这样才能符合交通运行实际状况。

1.2研究意义

在城市交通管理工作中，对城市主干线进行交通信号优化协调控制是目前最为常见的方式，通常意义上来讲，城市主干线连续交叉口之间的交通流运行过程，表象上遇到的红灯越少，停车次数越少，这条主干线的通畅程度越好、运行效率越高，也就是所谓的“绿波带”信号控制思路。但是实际情况是城市干线交通流从不饱和的某一个时刻起，这种“绿波带”信号控制效果逐步呈现出衰减的现象，而且衰减程度随信号周期推移和交通流密度增加越来越大，造成这种现象既有宏观的交通流量增加，车辆在主干线的空间和时间占有率增加的原因，也有微观的个体车辆运行过程急减速、左转弯车流引起交通冲突、突发交通事件影响交通流稳定状态的原因。因此，要实现干线信号协调控制应当放眼干线整体，以整体交通流为研究目标按交叉口顺序系统分析干线信号协调关键问题，确定系统信号周期、车辆排队长度、车流消散耗时之间的关联性，采取科学合理、与实际交通运行状态高度拟合的信号协调控制方案，这样才能使通过该区段主干线的交通流最大限度的顺畅，信号控制系统达到最佳的运行效果。

2基于红绿灯模型的干线交通信号协调优化控制关键问题研究

对于干线信号协调优化控制而言，其最主要的功能和作用是在时间上对交通流进行合理分配，使干线车辆和交叉口其它车辆根据所设的相位在信号周期内最大限度的利用通行时间，提高信号周期的时间占用率和交叉口的空间占用率。对于主干线连续的交叉口而言，上游交叉口在绿灯亮起后交通流以饱和的运行状态大体上按照车辆排队次序驶向下游交叉口，如果以整体