基于控制線路轉(zhuǎn)換的交通信號控制技術(shù)

王娟 王兵 秦雄 胡中新 葉爾森別克

摘 要：小城市大多數(shù)平交口是由普通信號燈進(jìn)行兩相位控制的。隨著交通流量的不斷增加，普遍存在控制相位不合理的問題。需要調(diào)整交叉口控制相位時(shí)，通常需要更換信號機(jī)、信號燈和控制線路，以滿足多相位控制的需要。由于當(dāng)前改造技術(shù)所限，更換信號機(jī)成本高，更換控制線路工程難度大。該文應(yīng)對該問題，提出不更換信號機(jī)和控制線路，而通過控制線路轉(zhuǎn)換的方法，利用控制線路轉(zhuǎn)換裝置，實(shí)現(xiàn)交通信號的多模式及多相位控制。

關(guān)鍵詞：平交口 交通信號控制 控制線路轉(zhuǎn)換 多模式 多相位

中圖分類號：TN911 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）01（a）-0084-01

近年來，隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人民生活水平的不斷提高，交通流量劇增，交通沖突現(xiàn)象明顯，交通擁堵、事故、違法日益嚴(yán)重。而小城市大多數(shù)平交口是由普通信號燈進(jìn)行兩相位控制的，普遍存在相位及配時(shí)設(shè)計(jì)不合理、信號與渠化不匹配等問題。現(xiàn)有普通信號機(jī)的控制相位是確定的，要改變控制相位則需要更換信號機(jī)、信號燈和控制線路。更換信號機(jī)成本高，且更換控制線路工程難度大，這為改善小城市道路平交口沖突現(xiàn)象帶來了難題。

該文針對小城市交通信號控制現(xiàn)狀，提出基于控制線路轉(zhuǎn)換的交通信號控制技術(shù)，通過轉(zhuǎn)換信號控制的控制線路，在現(xiàn)有普通信號系統(tǒng)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)交通信號的多模式及多相位控制。解決小城市平交口對多模式多相位信控系統(tǒng)的需求，避免更換信號機(jī)、信號燈和控制線路的麻煩。

1 控制模式

該文提出通過轉(zhuǎn)換普通信號機(jī)的控制線路，實(shí)現(xiàn)多種控制模式。通過控制線路轉(zhuǎn)換，利用控制線路轉(zhuǎn)換裝置，普通信號機(jī)可以實(shí)現(xiàn)三種控制模式，分別為滿屏信號燈控制、方向指示燈控制和組合信號燈控制，其中組合信號燈控制模式是由左轉(zhuǎn)信號燈和滿屏信號燈控制的。以上三種控制模式基本能滿足所有小城市平交口的控制，能滿足平交口對多相位控制的需求。采用普通的轉(zhuǎn)換裝置能很容易地實(shí)現(xiàn)三種模式的轉(zhuǎn)換，非專業(yè)人士也可以操作控制，解決小城市缺少技術(shù)人員的問題。

2 控制方案

2.1 可實(shí)現(xiàn)的相位方案

滿屏信號燈控制模式下，信號機(jī)僅控制滿屏燈。對于十字型交叉口，此模式可以實(shí)現(xiàn)的常用相位方案有三種，第一種相位方案A1為：第一相位放行東西方向的車輛，第二相位放行南北方向的車輛；第二種相位方案A2為：第一相位放行東西方向的車輛，第二相位放行南進(jìn)口的車輛，第三相位放行北進(jìn)口的車輛；第三種相位方案A3為：第一相位放行西進(jìn)口的車輛，第二相位放行東進(jìn)口的車輛，第三相位放行南進(jìn)口的車輛，第四相位放行北進(jìn)口的車輛。對于T型交叉口，此模式可以實(shí)現(xiàn)的常用相位方案有三種，第一種相位方案A4為：第一相位放行東西方向的車輛，第二相位放行南進(jìn)口的車輛；第二種相位方案A5為：第一相位放行南進(jìn)口和西進(jìn)口的車輛，第二相位放行東進(jìn)口的車輛；第三種相位方案A6為各個(gè)進(jìn)口分別放行。

方向指示燈控制模式和組合信號燈控制模式是類似的，組合信號燈控制模式控制左轉(zhuǎn)箭頭燈和滿屏燈，即可以單獨(dú)控制左轉(zhuǎn)車輛。對于十字型交叉口，此模式可以實(shí)現(xiàn)的常用的相位方案有三種，第一種相位方案B1同相位方案A1；第二種相位方案B2為：第一相位放行東西方向的直行和右轉(zhuǎn)車輛，第二相位放行東西方向的左轉(zhuǎn)車輛，第三相位放行南北方向的車輛；第三種相位方案B3為：第一相位放行東西方向的直行和右轉(zhuǎn)車輛，第二相位放行東西方向的左轉(zhuǎn)車輛，第三相位放行南北方向的直行和右轉(zhuǎn)車輛，第四相位放行南北方向的左轉(zhuǎn)車輛。對于T型交叉口，此模式可以實(shí)現(xiàn)的常用相位方案B4同A4。其中東南西北是自定義的，可根據(jù)實(shí)際情況自定義，表中相位方案為常用的相位相序方案，該文沒有考慮不同相序條件下的方案，具體設(shè)計(jì)時(shí)可根據(jù)交叉口的具體情況調(diào)整相序。

2.2 相位方案的選擇

相位相序的設(shè)計(jì)是交叉口信號控制系統(tǒng)中的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，它不僅與交叉口自身的幾何特性有關(guān)，還與交叉口渠化設(shè)計(jì)、交通流特性等諸多因素有關(guān)。在進(jìn)行交叉口信號相位設(shè)計(jì)時(shí)必須根據(jù)實(shí)際情況和需要，綜合考慮各個(gè)影響因素，權(quán)衡利弊。如何根據(jù)交叉口幾何特性、交叉口渠化和交通流特性等因素，尋求合理的相位相序成為信號控制方案的關(guān)鍵。

通過對部分小城市關(guān)鍵交叉口的調(diào)查情況，統(tǒng)計(jì)分析了小城市關(guān)鍵十字型交叉口和T型交叉口的現(xiàn)狀渠化情況及相位需求，結(jié)合該研究設(shè)計(jì)的多模式信控系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)的相位方案，得到不同交叉口不同渠化方案情況下可以選擇的相位方案。對于十字型交叉口，若各個(gè)進(jìn)口沒有左轉(zhuǎn)專用車道的交叉口，可以采用的相位方案有A1、A2、A3、B1，僅兩個(gè)對向的進(jìn)口有專用左轉(zhuǎn)車道時(shí)，常采用相位方案B2，各個(gè)進(jìn)口均有左轉(zhuǎn)專用車道時(shí)，常采用相位方案B3。對于T型交叉口，常采用的相位方案有A4、A5、A6、B4。

一種類型的交叉口對應(yīng)的最佳相位方案有多種，具體根據(jù)交叉口各進(jìn)口的流量來確定相位方案。由于左轉(zhuǎn)流量對交叉口運(yùn)行的影響最大，所以在許多情況下，相位數(shù)、相位類型、相位相序等常常要依據(jù)左轉(zhuǎn)流量的要求來確定。

對于十字型交叉口，A1和B1相位方案是最常見的相位方案，這種相位方案適用于左轉(zhuǎn)車流量較小的情況。當(dāng)左轉(zhuǎn)車流量很大且有左轉(zhuǎn)專用道的時(shí)候，可以把兩相位B1變成三相位B2或四相位B3的信號相位方案。若B1中兩相位中同一相位的兩個(gè)方向的車流量相差很大，如僅有一個(gè)方向的左轉(zhuǎn)車輛較多時(shí)，適合采用三相位A2或四相位A3。

對于T型交叉口，常規(guī)的相位劃分有對稱流放行和單口放行兩種方式，當(dāng)左轉(zhuǎn)交通流需求較小時(shí)，宜采用兩相位控制A1、B1，A1中若進(jìn)口有專用右轉(zhuǎn)車道和專用直行車道，右轉(zhuǎn)車輛和直行車輛可以不受信號燈控制，一直通行；若左轉(zhuǎn)車流量較大，可根據(jù)沖突分析采用適當(dāng)?shù)膬上辔籄5，以盡量減少沖突為原則，若車流量均很大，左轉(zhuǎn)需求也很大，可采用三相位A7控制，各口單放。

3 結(jié)語

該文提出了基于線路轉(zhuǎn)換的交通信號控制技術(shù)，通過控制線路轉(zhuǎn)換，改善小城市道路交通信號控制平交口的控制現(xiàn)狀。此技術(shù)的實(shí)現(xiàn)，不需更換信號機(jī)和控制線路，即可實(shí)現(xiàn)交通信號的多模式及多相位控制，降低交通改善成本和工程難度，充分利用現(xiàn)有的交通控制系統(tǒng)。利用現(xiàn)有的設(shè)施實(shí)現(xiàn)多模式多相位控制在小城市具有迫切的需求和廣泛的應(yīng)用前景。

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