陳冰

摘要：在低峰小流量的交通狀況下，進行感應(yīng)控制最大限度的降低通過平交路口的車輛停車次數(shù)，減少路口因空放而引起的相位時間損失；在平峰欠飽和的交通狀況下進行單點自適應(yīng)控制對配時方案的不合理進行小步長修正；在高峰飽和的交通狀況下，通過大周期的固定周期配時最大限度的發(fā)揮道路的通行能力；當(dāng)交通流達到過飽和擁堵狀況，通過人工干預(yù)可以對交通流進行快速疏導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：單交叉口；自適應(yīng)；控制中心

中圖分類號：TP273+.2 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2017）11-0022-01

1 系統(tǒng)構(gòu)成

在特定的交通狀態(tài)下合理使用單點自適應(yīng)控制策略，能夠大大最大限度減少車輛停等發(fā)揮道路的通行能力。自適應(yīng)控制系統(tǒng)由交通流量采集設(shè)備、交通信號控制機、中心控制軟件三部分組成。通過交通流數(shù)據(jù)采集、交通數(shù)據(jù)分析、交通配時優(yōu)化、交通控制信號輸出等四個流程，形成一個完整的閉環(huán)系統(tǒng)，最終實現(xiàn)交通信號配時優(yōu)化。

準確的交通流量檢測為合理的交通信號控制提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。本方案采取戰(zhàn)略檢測、感應(yīng)檢測相結(jié)合的檢測方式。戰(zhàn)略檢測器設(shè)置于關(guān)鍵交叉口的各方向臨近路段，可以有效檢測路段流量、速度、時間占有率等參數(shù)，為交叉口各進口放行交通狀態(tài)的判別、預(yù)測提供依據(jù)。根據(jù)戰(zhàn)略檢測器的流量數(shù)據(jù)，中心控制軟件可以根據(jù)交叉口各進口的交通量計算出交叉口當(dāng)前的飽和度，指導(dǎo)信號機選擇合理的控制方式。感應(yīng)檢測器設(shè)置于交叉口靠近停車線位置，主要在信號機實施感應(yīng)、自適應(yīng)等控制方式時起到車輛到達觸發(fā)的作用；同時由于感應(yīng)檢測器布設(shè)在距離停車線不遠的進口道處，在此處交叉口已經(jīng)進行了渠化處理，車輛不能隨意換道，可以準確的檢測直行、左轉(zhuǎn)和右轉(zhuǎn)車輛的流量及比例，也為自適應(yīng)控制模式下綠燈時間的合理分配提供依據(jù)。

2 控制策略

2.1 交通組織方案

受到道路通行能力的限制，交通流量與占有率之間會一定的對應(yīng)關(guān)系，中心控制軟件的“交通分析模塊”利用戰(zhàn)略檢測器實時采集的交通流數(shù)據(jù)，通過這種對應(yīng)關(guān)系評判當(dāng)前的交通狀況、對配時進行調(diào)整。根據(jù)流量-占有率曲線的特性，系統(tǒng)將交叉口各方向的交通狀態(tài)評判為低峰、平峰、高峰、擁堵四個等級，同時對信號機配時作出相應(yīng)指導(dǎo)。低峰：使用感應(yīng)控制方式，該控制方式可以在保證安全的前提下，使單個車輛快速通過路口，有效減少停車等待時間。平峰：使用自適應(yīng)的交通信號控制方式。這種控制方式可以在保證安全的前提下，通過對當(dāng)前交通流狀態(tài)的分析，確定各個方向交通流對路權(quán)的需求，合理調(diào)整配時方案，達到對路權(quán)的合理分配。高峰：使用大周期定時式交通信號控制方式及上下游協(xié)調(diào)控制方式（如上游限流）。增大周期可以有效的降低黃燈、全紅以及車輛啟動時間在單位時間的比率。擁堵：使用預(yù)案式人工干預(yù)的方式，建立起疏導(dǎo)通道，在臨時降低或犧牲某些方向的通行能力的情況下，引導(dǎo)車流按指定方向前進，到達緩解交通壓力的目的。

2.2 單點定自適應(yīng)控制

在路網(wǎng)負荷由低峰向飽和變化時，有一段上升過渡期（飽和度在0.3-0.8之間），在這段時間里交叉口車流量明顯增大，且在各個小時段、各個方向上變化不均勻、沒有規(guī)律。在這種中等飽和度狀態(tài)下通過單點自適應(yīng)控制方式合理調(diào)整配時方案，可以有效的利用綠燈時間，增大路口通行能力，減少綠燈時間浪費。信號機的自適應(yīng)算法特點是多層次、抑制擾動。整個自適應(yīng)控制分為感應(yīng)式調(diào)整、預(yù)估性優(yōu)化兩個階段。感應(yīng)式調(diào)整是在針對暫時的交通需求變化，對當(dāng)前信號周期的綠信比、周期長度作出立即調(diào)整；預(yù)估性優(yōu)化是根據(jù)一段時間內(nèi)對交通需求的統(tǒng)計分析，對后續(xù)信號周期采用的小步距的方式調(diào)整各階段綠燈時長，優(yōu)化間隔通常在10-15分鐘。通過這種方式即能應(yīng)對突發(fā)性交通需求、又能適應(yīng)規(guī)律性的交通變化，同時也能夠抑制突發(fā)性交通需求帶來的數(shù)據(jù)擾動。

（1）感應(yīng)式調(diào)整階段：自適應(yīng)控制開始運行的最初按照基礎(chǔ)配時方案放行。當(dāng)階段綠燈遞減至最短綠燈時，根據(jù)關(guān)鍵相位車輛在檢測區(qū)的感應(yīng)間距判斷是否進行綠燈延長，當(dāng)關(guān)鍵相位車頭時距小于單位延長時間（即關(guān)鍵相位仍有持續(xù)交通需求），信號機會將階段綠燈時間增加一個“延長綠燈時間”，但每個階段累計增加的綠燈時間不能超過設(shè)定的“階段延長上限”，直至階段最大綠燈。當(dāng)關(guān)鍵相位車頭時距大于單位延長綠燈（即關(guān)鍵相位無持續(xù)交通需求）、本階段增加綠燈已達到階段調(diào)整上限、階段綠燈時間已到達階段最大綠等三個條件滿足其一時，信號機會結(jié)束本階段綠燈放行將放行權(quán)交予下一階段。在階段綠燈結(jié)束時，信號機將計算并存儲本階段綠燈占有率、階段綠燈調(diào)整秒數(shù)。

（2）預(yù)估性優(yōu)化階段：預(yù)估性優(yōu)化是在感應(yīng)式調(diào)整的基礎(chǔ)上進行的，主要調(diào)整依據(jù)就是感應(yīng)式調(diào)整期間記錄的各周期各階段綠燈占有率、階段綠燈調(diào)整秒數(shù)，優(yōu)化內(nèi)容為階段基礎(chǔ)綠燈，優(yōu)化通常間隔為10-15分鐘。優(yōu)化需要設(shè)置的參數(shù)有：優(yōu)化間隔（分鐘）、階段優(yōu)化上限、階段遞減步長、階段最短綠。當(dāng)時間到達優(yōu)化間隔點時，系統(tǒng)會對優(yōu)化間隔期間的N個周期數(shù)據(jù)按放行階段進行統(tǒng)計，并分析每個階段綠燈的變化趨勢作為優(yōu)化的依據(jù)。判斷階段綠燈變化趨勢的依據(jù)是“階段綠燈調(diào)整秒數(shù)”、“階段綠燈占有率”兩個參數(shù)。由于系統(tǒng)進行感應(yīng)式調(diào)整只做加秒，“階段綠燈調(diào)整秒數(shù)”直觀的反應(yīng)了各放行階段流量增長的趨勢。但當(dāng)流量逐漸遞減時，就需要通過“階段綠燈占用率”來評估了?！熬G燈占有率”可以直觀表示出當(dāng)前的階段綠燈利用率，如果綠燈占有率較低，就說明當(dāng)前的階段綠燈時長過大、無車空放時間過長，需要縮短。

3 交叉口方案實施

3.1 交叉口交通狀況調(diào)查及評估

對交叉口的通行能力評估，采用HCM方法來確定。中心控制軟件利用戰(zhàn)略檢測器實時采集的各進口交通流數(shù)據(jù)、結(jié)合當(dāng)前信號配時即可計算出當(dāng)前交叉口的飽和度，從而指導(dǎo)信號機合理選擇控制策略及進行配時優(yōu)化。

3.2 車輛檢測器建設(shè)

為保證交叉口控制方案實施有準確的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，需在交叉口安裝戰(zhàn)略檢測器及戰(zhàn)術(shù)檢測器。戰(zhàn)術(shù)檢測器安裝在各方向車道停車線位置，主要提供車輛壓占信息、及檢測進口道各流向的流量比例、相位綠燈占有率、車流流量等。戰(zhàn)略檢測器檢測數(shù)據(jù)包括車流流量，速度、時間占有率等，為整個系統(tǒng)的控制策略確定提供依據(jù)。依據(jù)實際檢測器數(shù)據(jù)，系統(tǒng)可以對路段交通狀態(tài)進行判別及預(yù)測。endprint

3.3 交叉口基本配時

建設(shè)初期建議交叉口仍采用時間表工作方式，根據(jù)交叉口全天交通流變化特點合理劃分時段，根據(jù)不同時段的交通特點采用感應(yīng)、單點自適應(yīng)、定周期等不同控制策略；待戰(zhàn)略檢測器安裝并積累一定交通數(shù)據(jù)后，建立完整的數(shù)學(xué)模型，最終實現(xiàn)中心控制軟件實時分析交通數(shù)據(jù)、評價交通狀況、動態(tài)調(diào)整交叉口控制策略。

4 結(jié)語

交通信號控制系統(tǒng)的本質(zhì)是通過對路口信號燈的配時控制，解決路口不同交通狀態(tài)下對各個方向交通流的路權(quán)分配問題。本文針對實際案例進行詳細的交通特征分析，交通配時組織，具有實際應(yīng)用價值與研究意義。

參考文獻

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Abstract：Under low traffic and low traffic conditions， inductive control can minimize the number of vehicle stops passing through the level crossing and reduce the time loss caused by freeway at intersections. When the peak level is less saturated， Adaptive control of the timing program unreasonable small step correction； peak traffic conditions in the saturation， through the cycle of fixed cycle time to maximize the road capacity； when the traffic flow to reach the state of over-saturated congestion， through the Human intervention can quickly divert traffic flow.

Key words：Single intersection； Adaptive； control centerendprint