一种基于单点交通信号控制的新颖感应控制方法

一、前言

近年，随着智能交通（ITS）技术的发展，对交通信号控制提出了更高的要求。交通信号控制的目的是每一个相位（获得通行权的方向）的绿灯时间都应得到高效的利用。单点交通信号控制的对象参数是：相序（相位序列），信号周期时长，绿信比。相序决定了一个周期内信号灯变化的形态，周期时长是主干道从获得通行权到下一次重新获得通行权的时间，绿信比是把周期时间分配到各相位时的配时比例。交通信号优化控制就是根据车流状态适时调节信号的周期时长，绿信比，即优化配时。但是，由于交通流的随机性，实际的优化配时法都不可能让每一相位的绿灯时间得到有效利用，因此，动态微调是需要的。

二、传统的相位请求感应与车辆间隙感应

在交叉路口，有时会出现这样的交通情况，在某些时段，主干道的车流量很多，次干道的车流量极为稀少，而信号机还在实行两相位（南北向与东西向的通行权）的信号控制，这使

得在次干道无车也无过街行人的情况下，主干道的车辆往往停在停车线后空等红灯的结束，这给主干道的车辆带来无谓的停车和延误时间。在这种路口，常采用2相位的相序，如图1所示。

传统的相位请求感应是针对这种2相位的相序实施的。当次干道无车以及无过街行人时，让主干道停留在主相位（常绿状态）上，只有当次干道来车（通过埋设在次干道的检测器检测车辆的到来，来车时称为车辆请求）或有行人过街（按钮开关和红外感应，来人时称为行人请求）时，信号机才调出次干道相位。此时，主干道信号结束绿信，经黄灯转入红灯状态，次干道则进入绿灯状态，即车信号和行人信号同时转绿，待次干道的相位时间结束后，再回到主相位并又停留下来，直到下一次次干道车辆的到

一种基于单点交通信号控制的新颖感应控制方法

孙旭飞

（福州大学，福建福州，350108）

摘要：结合相位请求感应控制和车辆间隙感应控制两种感应控制的长处，提出了一种基于单点交通信号控制的新颖感应控制方法，这种方法对改善信号机应对特定交通流的控制效能具有十分重要的实用价值。

关键词:道路交通信号控制；感应；相位请求；车辆间隙感应

中图分类号：U491.5+1文献标识码：A文章编号：1008-7346（2011）06-0092-05

收稿日期：2011-10-17

作者简介：孙旭飞，男，福建长乐人，福州大学讲师

。

图1：相位相序示意图

2011年第6期

总第90期Journal of Fujian Radio&TV University

No.6，2011 General，No.90

福建广播电视大学学报

来或行人过街为止。路口状况如图2所示。

另外，为了提高绿灯的利用效率，通常在车流量变动较大的相位上实施车辆间隙感应（目前国内称为感应）。实现的方法是在实行感应的相位干道上埋设车辆检测器，如图2中的D1、D2、D3和D4，并给感应用的检测器设定一个单位绿信时间。如果检测器在单位绿信时间内没有检测到车辆的存在，即认为通过的车辆队列中存在一个间隙，或刚通过的车辆是队列中的最后一辆。只要这个间隙发生在由参数设定的初期绿信时间到极限绿信时间的期间，信号机就立即结束当前的绿灯信号，经黄红信号后进入下一个相位，把通行权赋予下一个相位的车辆。这样就避免了绿信长亮却无车通过的现象，也不会出现以下情况：当预定的绿灯时间结束时，有一队车列尚未完全通过而被拦腰截断。因此，只要在达到极限绿信的时刻前，通过路口的车队就不会被截断，最后几辆车就避免了刹车减速、等待信号、加速启动这三环节，从而提高了绿灯利用率。

据笔者所知，在目前的交通信号控制中，相位请求感应和车辆间隙感应所用的路口和车流状况差异较大，所以都是各自单独应用。

三、相位请求感应与车辆间隙感应的组合

应用

近年来，国内经济的快速发展使得城市与城市，城市与乡村间的联系变得十分密切，城际道路发达而繁忙。但常有这样的场景，进城主干道的车流量十分繁忙，而来自次干道的车流却十分稀少。为了提高路口的通行效率，表面上看实施前述的相位请求感应是理想的控制方法，但在这种场合，主干道若只采用一个相位，会引起左转车辆与对向直行车辆的冲突，反而容易引起路口的堵塞，甚至由于城际道路的车速较快，而有发生车辆冲突的危险，因此，必须实行3相位以上的相序，即主干道直行相位、主干道左转相位和次干道相位（如图2所

示），而不能简单采用传统的相位请求控制方

法。为了让在主干道上行驶的车流尽快地通过路口，笔者提出的新颖的相位请求控制与车辆间隙感应控制相结合的控制方式如下：对于主干道上行/下行方向中的一向来说，只要次干道没有来车，以及主干道对向没有左转来车，本向的绿灯就可以一直处于常绿状态，让主干道上行/下行方向的直行车辆不停车地通过路口。当主干道上行/下行方向中的某一向有左转来车时，来车前方的左转信号红灯就会由绿转黄后进入绿灯，而来车对向的直行绿灯就会转黄后进入红灯，从而让左转车安全地进入次干道，而这时与左转车同向行驶的直行车依然可以不停地通过路口。如果次干道有来车，则主干道上向/下行的双向都将进入红灯，次干道上向/下行的双向随之都将进入绿灯。

另外，为了能够充分利用来车调出的左转

相位的绿灯时间或次干道相位的绿灯，本方法同时在调出的相位上实行车辆间隙感应，这样

就可以充分利用偶尔被调出的相位的绿信时间。

四、新型组合感应的实现方法

不同的路口可以有不同的通行权分配方法

。

图2：相位请求感应示意图

2011年第6期孙旭飞：一种基于单点交通信号控制的新颖感应控制方法

由于通行权与信号相位对应，所以可以有不同的相位序列，即相序。在同一个路口的信号控制中，在不同的时段也可以实施不同的相序。笔者为国内某企业研制的交通信号机中，实现信号控制的方法是把一个相位分成若干个步伐，每一个步伐对应一个信号状态，由于一个相位包含了车辆的绿/黄/红信号状态，所以一个相位至少有3个步伐，因此，一个信号周期包含更多的步伐，信号控制实际上就是步伐周而复始的循环控制过程。自然不同的相序，步伐序号即使相同，其对应的信号状态可能不同。实际上，每一个步伐的信号状态内容是由执行相序中的该步伐在信号机FLASHROM中的对应数据决定的，这一数据占用8个字节，其格式如表1所示。

表1中的灯组是赋予某一通行权的信号灯的组合，它占用一个字节（D0-D7），G/Y/R表示车辆的绿/黄/红的信号状态（亮/不亮），PG/PR表示行人的绿/红的信号状态，标号表示灯组编号。所有这些步伐数据的集合称为色阶数据。信号机运行时，依照当前执行的相序（序号）以及循环前进中的步伐（序号）从FLASHROM中读出色阶数据，以此控制信号状态，这样步伐前进时，信号状态就会发生变化。

针对次干道车辆稀少的特点，进城道路的交叉口应采用3相位的相序，才能达到高效通行。表2列出了采用3相位相序的交叉口的车辆请求情况。当出现表2中的情况1、4、5、8时，信号机执行标准相序进行信号控制，图3是标准相序的色阶示意图。其相位1对应主干道直行与右转的通行权（以后只称直行）；相位2对应主干道左转的通行权；相位3对应次干道直行左右转的通行权。

当出现情况1时，信号机将停止步伐的循环，停止在步伐1上，这样主干道就一直处于绿信状态。只有主干道直行以外的车辆到达时，步伐才重新循环。若出现情况8，步伐重新前进，按图2的相序运转一周。若出现情况4，步伐重新前进后，在步伐8结束时，跳过相位3，直接到达下一周期的步伐1。若出现情况5，步伐重新前进，步伐5结束时跳过相位2，直接到达相位3的步伐9。

图3：

标准相序色阶数据示意图

福建广播电视大学学报（总第90期）2011年12月25日

表

2

：车辆请求状况列表