中小城市智能交通信号控制技术研究
时间：2021-05-12 12:02:52 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
摘要：针对我国中小城市交通管理现状，分析中小城市交通信号控制存在的一些问题及相关影响因素，提出根据发达程度将中小城市划分为发达城市、一般城市及欠发达城市三类，探索了每类城市的交通信号控制方法。并以合肥市高新区建成区32个路口为例，分析了本文的控制方法使用前后平均延误对比情况，阐述具体的控制效果，从一定程度上对中小城市信号控制方法制定提供了指导意见。
关键词：中小城市 交通管理 交通信号控制方法
中图分类号：U491.23 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2014）11-0115-03
1 引言
随着我国现代化建设进程的不断加快，交通疑难杂症不再是大城市独有的专利，中小城市的交通管理问题也渐渐暴露出来。对于大城市而言，由于起步较早，很多都通过一些现代化设备或投入大量的人力物力调研，逐步寻求到合理的解决方法。然而，对于中小城市而言，由于道路资源不足、交通管理设施落后、管理人员缺乏等等因素限制，传统的交通管理手段与日益增长的交通需求之间的矛盾越来越激烈，交通拥堵问题不断涌现。本文从中小城市交通信号管理入手，以最少的经济投入为基准，探索中小城市合理的交通信号控制方法，为中小城市的交通管理提供依据。
2 国内中小城市交通信号控制现状分析
2.1 道路设计标准不足，交通秩序混乱
我国中小城市道路除跨省、跨地区道路设计标准较高以外，其余道路技术标准均偏低，断面形式不统一，断面中央隔离和机非隔离设计不完善或者没有设置任何隔离设施等情况普遍存在。在一些支路上基本没有设置任何的隔离设施，城区客货混行、机非人混行等现象屡见不鲜，极易诱发路段交通拥堵和机非擦碰事故，影响市民的出行安全。
2.2 道路功能不明确
我国中小城市道路功能不明确的问题比较突出。客运与货运、机动车与非机动车及行人在出行路线上存在较大冲突；生活性道路与交通性道路混淆不清，商业道路上也存在大量穿行或通过性交通，交通往往处于一种自发的、原始的、无组织状态；由于不能有效分离过境交通，既要承担市政道路的功能，又要作为过境车辆的主要通道，交通压力日益增加。
2.3 交通信号控制设施落后
中小城市交通信号控制设施落后主要表现在两个方面：一是因道路交通设施建设经费较少，所用的信号控制设施都已老化，且不具备联网控制功能；二是部分路口和路段缺乏交通安全岛，行人过街存在较大安全隐患，部分街巷出入口和起伏路面缺乏减速带，交通安全问题突出。
2.4 非机动车和行人路权得不到保障
慢性交通系统设施建设滞后，大量道路没有设置物理隔离设施，行人和非动车的安全通行得不到保障。同时机动车随意占用路边非机动车道或人行道停车，非机动车和行人通行路权得不到保障。
2.5 交通信号控制方式单一
据调研统计，我国大部分中小城市交通信号控制手段均为单一时段的定时控制，一方面老的信号控制设备不支持，不具备多时段控制、联网控制、协调管控等功能；另一方面管理力量薄弱，水平不高，无法满足交通量不断增长的需要，导致一些路口或路段成为交通拥堵的瓶颈。
2.6 公共交通出行比例较低
据统计，一般中小城市公共交通出行比例不到10%。出行中多以步行和私人摩托车为主。这是由于中小城市公共交通发展滞后，交通管理部门缺乏发展绿色交通理念，不能给出行者提供便捷的公共交通服务；同时缺乏对出租汽车的有效监管，违法经营现象严重。
以上提出了中小城市交通信号控制的主要影响因素，归纳起来主要是资源限制与管理手段两个方面，本文主要强调的是交通信号控制方法研究，因此后面主要是根据中小城市的不同建设程度，制定相应的信号控制方法。
3 中小城市交通信号控制方法探索
将中小城市按照发展程度划分为三个等级，发达城市、一般城市与欠发达城市。发达城市定义为大部分路口具备符合国家C类标准的信号控制机，其余路口信号机具备多时段控制、协调控制和联网控制功能，具有一定数量的信息感知设备的地区；一般城市定义为大部分路口信号机具备多时段控制、协调控制和联网控制功能的地区；欠发达城市是指大部分路口信号机为原始的多时段信号控制机，只能进行单点控制的地区。
3.1 发达城市
根据发达城市的信号控制设施建设条件，主要采取多时段定时控制、自适应控制、干线协调控制与截流控制三种方式相结合，根据不同时段交通流的变化规律，确定该时段合理的信号控制方法。
①多时段定时控制：多时段定时控制指在同一路口不同时段采用不同配时定时控制的模式。多时段定时控制一般适宜于交通流量大，且不同时段起伏大的路口。在交通饱和度比较大的路口，特别是高峰期，采用多时段定时控制可将延误尽量降到最低。
②自适应控制：根据流量变化，以相位饱和度作为控制参数，及时调整相位绿灯时间，实现路口自适应调节控制，能有效提高路口的通行效率和绿灯利用率，减少停车延误。一般中小城市采用感应控制的方式，感应控制属于自适应控制的一种，根据车辆通过的时间设置最小绿与最大绿，绿灯时长根据检测实际车流自动判断。当交叉口平均饱和度<0.9，且各周期的饱和度波动较大时，选择自适应控制方式。当流量减少时，路口的饱和度降低，系统自动缩短周期，以减少等待时间，减少延误；当流量增加时，路口的饱和度提高，系统自动调整相位绿灯通行时间，以合理分配各相位通行效益，提高路口通行效率。
③干线协调控制：在单点自适应控制的基础上，根据干道上交通需求最大的一个方向进行协调控制，这样便实现了干线绿波带控制。这里需要确定的参数包括：公用周期、绿信比和相位差。干线绿波控制分单向绿波和双向绿波两种，单向绿波主要适用于潮汐变化明显的对称交通流，对向交通主要采用相位控制，绿波流向相位差固定；双向绿波主要适用于不对称交通流，采用灯组控制的方式，将不冲突的车流作为一个灯组，相位差主要通过时距图确定（如图1、图2所示）。控制方式的选择主要根据实际情况取饱和度进行判断，当干线路口主路方向饱和度相近，且<1，次路方向饱和度<0.8时，选择绿波带协调控制方式。通过计算道路关键交叉口的饱和度，选择合适的协调控制方案，同时优化路口绿信比，在满足主路畅通的前提下，保证次路方向饱和度<0.9。
