城市道路交通信号线协调控制方式实现

城市道路交通信号线协调控制方式的实现
[摘要]：本文通过西部某地级市城区主要干线道路为例，根据干线上各路口形状、路口信号控制方式、路口间距、道路基本条件等，结合道路交通调查的结果设定、优化路口各配时等控制参数，从而实现红波带、绿波带线协调控制。

[关键词]：交通信号控制系统线协调红波带绿波带
绪论
我国中西部城市道路交通规划相对滞后于城市经济的发展，交通拥堵问题制约着很多城市的发展，通过先进的线协调交通信号控制技术应用，可有效提高城市道路通行效率，从一定程度上缓解城市交通拥堵。

一、线协调控制适用条件
线协调交通信号控制方式是建立在单点感应控制技术之上的，当多个连续城市主要道路交叉信号控制路口道路条件基本相似时，也即干线的交通状况符合总体流量稳定、变化比较规律的条件时，可选用此种线协调控制方式。

1.干线道路条件
西部某市人民大道为四幅面结构，双向4车道，道路物理隔离完善，有中央隔离设施和机非分隔绿化带，人民大道5个连续路口道路条件相似，5路口之间间距为670米、460米、580米、540米，均在800米以内。

2.各路口交通调查
本次交通调查包括人民大道5个路口交通信号控制情况和5个路口连续1个月全天交通流量的调查（每一小时为一统计单位）等，其中人民大道北1路口为城区外围路口，人民大道北5路口为主城区商业密集路口（属于拥堵点）。

（1）路口早高峰北向南（入城）流量统计
由表2-1可看出，早高峰集中7：00-11：00时段，由北向南各路口流量呈现平稳增长态势，下一路口相比上一路口的交通流量增长量比较均衡。

（2）路口晚高峰南向北（出城）流量统计
由表2-2可看出，晚高峰集中16：00-20：00时段，由南向北各路口流量呈现平稳增长态势，下一路口相比上一路口的交通流量增长量比较均衡。

（3）路口车辆感应控制调查
人民大道5个路口各个方向停车线附近均已敷设地感线圈，并配备同一品牌型号的协调式交通信号控制机。

（4）干线限定车速调查
人民大道车速限定值为50km/h。

3.线协调适用分析
综合人民大道道路基本条件和5个路口交通调查的结果，可以在人民大道5个路口采用线协调交通信号控制方式。

二、线协调控制的实现
1.信号共用周期和相位差确定
首先将5个路口信号机设定为线协调控制，并统一校对路口信号机的时钟并保持一致。

5个路口信号周期分别为130秒、110秒、100秒、130秒，采用130秒为共用周期。

5个路口需要协调的相位差分别为670*3600/50*1000=48秒，460*3600/50*1000=33秒，580*3600/50*1000=41秒，
540*3600/50*1000=38秒。

每个信号机选择信号周期第一个时段作为绿波带/红波带时段，根据以上原则可设定每个信号机的共用周期和相位差。

2.早高峰入城“红波带”控制
早高峰时段，根据人民大道交通现状，在确定信号机的共用周期和相位差的基础之上，采用缩短北向南直行方向的配时方案时间，延长东向西、西向东方向的配时方案时间，车辆进入拥堵点的时间加长，从而缓解人民大道北5路口等商业密集区域拥堵程度。

3.晚高峰出城“绿波带”控制
早高峰时段，同样根据人民大道交通现状，在确定信号机的共用周期和相位差的基础之上，采用加长南向北直行方向的配时方案时间，缩短东向西、西向东方向的配时方案时间，车辆驶离拥堵点和商业密集区的时间减少，实现绿波快速通过。

三、评价指标
1.延误时间
延误时间，┅┅┅┅指车辆在没有信号和等待队列（包括加减速）
的阻碍下行走所需时间和实际的旅行时间之差。

通常，所需时间是按照干线限定车速来推算，机动车延误时间的计算公式（给定绿信比的情况）采用目前交通工程较多建议采用的公式（v/c分析模型）。

首先计算一条车道组：
上述公式的参数说明：
d——交叉口进口车道组的平均停车延误（秒/辆）；
d1——均匀延误（秒/辆）；
d2——附加延误（秒/辆）；
df——信号联动或控制类型的延误修正系数，参照《现代道路交通管理》143页表5-7参数；
t——红绿灯的周期长（秒）；
g——车道组的有效绿灯时间（秒）；
x——车道组的v/c比；
c——车道组的通行能力（辆/h）（其中s为车道组饱和通行能力，单位：辆/h；t为红绿灯的周期长，单位：秒；g为车道组的有效绿灯时间，单位：秒；）；
v——车道组的校正流率v=vp*phf（辆/h）（其中vp为15min的高峰流率，单位：辆/h；phf——高峰小时系数）；
m——代表车辆到达形式和排队长度的附加延误修正项，参照《现代道路交通管理》143页表5-7参数；
其次，引道的平均延迟为：
（3-4）
公式（3-4）中各参数说明：
da——引道a上每辆车的平均停车延误（秒/辆）；
di——引道a上车道组i的每辆车的平均停车延误（秒/辆）；vi——车道组i的校正流率（辆/h）；
最后得出，交叉口的平均延迟为：
（3-5）
公式（3-5）中各参数说明：
di——交叉口每辆车的平均停车延误（秒/辆）；
da——引道a上每辆车的平均停车延误（秒/辆）；
va——引道a的校正流率（辆/h）；
根据实际计算，人民大道实行线协调控制方式后，交叉口每辆车的平均停车延误（秒/量）停车延误减少了约30%。

2.拥挤时间
拥挤时间是某个时间范围内（12小时或一天等）排队长度的时间积分值，拥挤通常表示拥挤总量的指标，用于拥挤对策的事前、事后评价。

这一指标可用来分析采用红波带线协调控制方式带来的效果。

结论
在道路交通调查的分析基础之上，采用线协调交通信号控制方式，可以在一定程度上缓解中西部城市交通拥堵现状。

参考文献：
[1] 美国《道路通行能力手册》hcm9
[2] 《现代道路交通管理》，人民交通出版社，李江等
[3] 《ga/t527-2005 城市道路交通信号控制方式适用规范》。