連續燈控交叉口交通組織優化方法研究

劉星星

（湖北省城建設計院股份有限公司，湖北 武漢 430051）

1 研究背景

近些年，我國的社會經濟有了長足的發展，居民生活水平不斷提高，更多的家庭擁有了自己的私家車，根據相關數據，2018年，我國的汽車成交量較之于往年下降了13%，但仍然達到了2 200萬輛。如此大的數量規模對城市交通造成的壓力可想而知，因此，很多地區出現了交通供需不平衡的情況，直接表現就是城市交通網絡出現交通堵塞的概率增加，堵車時間加長，堵車線路增多。交叉路口負責連接不同方向的車流，對于城市道路交通通行能力有著至關重要的作用。由于道路渠化和信號配時設置的不合理，在很多信號交叉口會出現嚴重的交通擁堵或交通事故，這一情況在交通高峰期更加突出，很大程度限制了交叉口的通行能力，并且在車輛等待時，也會造成大量的廢氣排放，加劇了能源消耗和環境污染。對交叉口進行合理管控是保證交通流量的關鍵。對于相互聯系的交叉口而言，他們之間的交通流是互相聯系的，一方出現特殊情況會造成連鎖反應，對整個交通流網絡造成干擾，但是由于這之間涉及的影響因素太多，想要達

到較好規劃效果就需要設計人員進行更仔細的考察和優化。而近些年隨著城市規模的不斷壯大，相鄰交叉口數量不斷增加，而相鄰交叉口之間的交通網絡又是互相聯系的，由于過去缺乏重視和缺乏手段，對于相鄰交叉路口進行交通組織優化的例子很少，導致相鄰交叉口的交通情況一直處于較差的狀態，在城市交通高峰期時，往往是相鄰交叉口會出現嚴重的交通堵塞問題。從交叉口本身來分析，由于相鄰交叉口的特殊幾何特點使得對其進行交通組織優化設計變得更加的復雜。車輛在處于等待時間的狀態下，會集中停靠在同一位置，但是發動機不會熄火，這樣一來，停靠區域會出現大量的廢氣排放，嚴重污染空間，對附近居民的正常生產生活帶來了極大的影響。而且等待時間內汽油繼續燃燒，會造成大量汽油的浪費。

2 國外研究現狀

西方國家城市現代化進程較快，所以在19世紀中葉就開始面臨相似的問題，當時西方國家的馬車普及，而道路交叉口由于缺乏指揮，導致各類車輛通行時往往會出現交通事故，所以，當時的市民開始對交通信號控制進行研究，該方法后續被應用到交叉口低飽和控制過程中。在20世紀80年代又提出了停車補償系數，該系數通過對制定路段車輛的等待時間和等待車輛進行統計，計算車輛在經過這段道路時需要花費的時間，為了減少車輛在整條道路上的等待時間，會在后續通過調整信號來減少車輛的等待時間。在英國和澳大利亞等國家有一定的使用空間，據統計，采用這種信號系統，可以大幅節省出行時間，節省率可達8%～20%。

3 國內研究現狀

現階段，我國研究者對于交通配置問題的研究辦法，集中在通過模型構建和分析來進行。雖然我國在進行交通配置方面的研究起步時間較晚，但是由于掌握更多的新技術，所以我國研究人員能夠更加熟練地掌握各種模型構建單位，通過搭建相關研究模型的方式，對模型運行狀態和其中的影響因素進行分析，所以在過去數年的發展過程中，我國的研究人員在交通配置方面，也取得了一定的研究成果。而且由于我國的城市化加速普遍是在近二十年內出現的，所以還有很多的城市規劃和交通網絡沒有固化，根據研究成果改造現有城市道路的可行性更高，所以相關的研究工作在我國有著重要的現實意義。目前，我國的研究人員將研究的關鍵著眼于拓寬設計和道路車道設置。關于交叉口設計優化系統研究成果主要集中在以下幾方面，首先是21世紀初，我國上海市出臺了城市道路平面交叉口規劃與設計規程，在該份文件中，對于上海市的平面交叉口總體規劃方案和具體設計內容進行了規范，確定在未來很長一段時間內，會作為上海地區進行城市交通網絡規劃和管理的綱領性文件。

4 信號交叉口交通信號控制基礎

4.1 交通信號控制概念及分類

對交通擁堵問題進行控制的最有效方法是交通信號控制，而交通信號控制需要考慮到該路口的實際交通能力。交通信號控制對于交通流運行狀態有深刻影響，對于信號交叉口而言，進行交通組織，首要的是交通信號的組織，在目前交叉口實際通行能力無法有效提升的前提下，采取信號控制能夠適當的緩解交叉口的通行壓力。對于交通口而言，在運行狀態中沖突主要來源于車流與車流、車流與人流。所以在針對道路交叉口進行優化設計時，交通信號要輪流的給不同方向的交通流分配通行權，減少交叉口出現的沖突情況，讓人流和車流能夠在不同方向上同時通過，減少不必要的等待時間。

4.2 交通信號控制基本參數

4.2.1 公共周期時長

為了能夠更好地控制交通，研究人員需要一個準確的研究對象，而公共周期是交通研究工作中最常見的內容。就一個路段經過的所有紅綠燈所顯示的時間加起來，得出的結果就是公共周期時長，這個數字表示的是該道路最大等待時間和可供通行時間，該數據在評價道路通行能力上限上有著非常重要的作用，是很多交通通行能力研究工作的基礎。而且也是表現交通能力改進程度的體現。

4.2.2 綠信比

整個道路的綠燈顯示時間總長占全部交通信號燈顯示時間的比例是綠信比，這個比例是體現道路通行能力的重要表現。進行交叉路口優化的重要方向就是提高綠燈的顯示時間，讓盡可能多的車輛能夠保持正常通行的狀態，減少等待時間。

4.2.3 相位差

同周期相鄰交叉口同一相位綠燈起步的時間差被稱之為相位差。

5 平面交叉口交通沖突分析

作為交通的重要節點，同一時間需要應對不同方向車流的使用，從而會發生一定的交通沖突，被稱之為沖突點，當車輛經過沖突點時，就有可能發生碰撞，沖突點越大，產生交通事故的可能性就越高。

6 連續口信號交叉口交通優化設計

為確保設計的實用性，在設計之前首先對當地的交通實際情況進行長時間調研，收集準確常見的交通情況，包括道路等級，周邊用地性質，線狀信號配時，以及交叉口間距。

對以上數據進行綜合整理和分析，對于交叉口的車道數目，車道功能，相鄰交叉口的協調進行優化設計。根據渠化設計，考察現有交通量的現狀，進行信號相位、信號相序、信號配時設計。

7 結語

隨著近幾年城市化發展的加速，越來越多的交叉路口出現，為了保證城市交通網絡的正常運行，減少車輛沖突和車輛等待時間，需要對相鄰交叉口進行渠化設計優化。