宿州市二徐路南段干道綠波控制研究

應晶晶，鞏舜妹，孫林華

（宿州學院資源與土木工程學院，安徽 宿州 234000）

1 引言

交通擁堵問題關乎城市交通的命脈，單個交叉口的交通擁堵治理問題受到各方學者的重視，單一交叉口擁堵現象[1]明顯導致整個關聯區域交叉口交通阻塞[2]，從而使停車延誤時間增加，排隊長度增大，車輛的實際通行能力顯著降低。

綠波控制系統能夠有效的解決上述問題，因此，研究城市干線交通綠波控制系統意義重大。我國的交通專家對“綠波控制”進行了多方位全方面的深入研究。盧凱[3]建立了以停車次數和總延誤時間為目標函數的綠波控制優化模型，但模型中未涉及到排隊長度對干線控制的影響。馬囡囡[4]設計了城市單項綠波控制方案，但未考慮到城市區域路網的整體運行時間。劉東研究了相鄰交叉口的信號協調控制問題，但未考慮較遠交叉口的排隊長度以及延誤時間。

線控介于點控和面控的中間環節，干線綠波協調控制節約了居民出行的時間，對提高居民的出行效率具有重大意義。

2 研究路段現狀

2.1 現狀概況

宿州市二徐路位于宿州市埇橋區的東北方向，北至埇橋區宿州大道，南達S303，是埇橋區東北方向的主要通道之一，研究路段道路全長4.7km，沿途共計3個主要信號控制交叉口，沿線途經多處居民生活區、宿州市教育園區以及地上商場等大型交通吸引點，信號交叉口配時不合理，機動車交叉口排隊長度過長以及路段延誤時間居高不下，由此可見，該路段必須采用綠波協調控制以確保干線暢通無阻。

2.2 交通流變化無序

二徐路沿途交通吸引點較多，教育園區交通流變化規律波動顯著，大學城商業圈客流活動頻繁，隨著時間的有序推移，交通流量隨機性變化明顯，交通流規律難以把握，導致機動車延誤率持續上升。路口排隊長度過長，造成交通阻塞。單個交叉口的通行效率顯著降低。研究路段道路長度較長，整條道路采用智能信號燈控制，相鄰路段交通流銜接不暢（上游交叉口通行暢通，下游交叉口通行阻塞現象尤為明顯），影響整體道路運行效果的穩定性。二徐路是宿州市東北方向重要的干道之一，周圍部分路網可靠性較差，整體交通壓力較大。

2.3 信號配時控制方案現狀

經過現場調研，二徐路三個連續交叉口（路口①為宿州大道與二徐路交叉口，路口②為明德大道與二徐路交叉口，路口③為S303與二徐路交叉路口）的信號配時方案見表1所示。

三個連續交叉口信號配時現狀 表1

上述表格中的信號配時數據為實地勘察的數據，全路段未采用綠波控制方案，全天采用單一的信號配時方案降低了機動車的通行效率，增大了機動車的排隊長度。

3 二徐路南段信號配時方案

3.1 設計步驟

①確定調查交叉口的周期時長，見式（1）：

式中：C為信號控制中的最佳周期時間，單位s；L為信號控制中的總損失時間，單位s；Y為信號交叉口中各相位的最大流量比之和。

②確定關鍵交叉口，信號協調控制中，關鍵交叉口的信號周期時長最長。二徐路南段的關鍵交叉口為宿州大道與二徐路交匯處。

③確定非關鍵交叉口，北環外路與二徐路交叉口、S303與二徐路交叉口為非關鍵交叉路口，根據相鄰路口的長度以及車輛運行速度計算出車輛到達路口的時間。二徐路為線控的協調路段，當非協調路段滿足最小綠燈通行時，協調相位將增添富余的綠燈時間。以形成最大綠波帶，具體如下式所示：

tEX1為二徐路與宿州大道南北直行的最小有效綠燈時間；tEX2為二徐路與S303省道南北直行的最小有效綠燈時間，tX1為二徐路與宿州大道南北直行的顯示綠燈時間，tX2為二徐路與S303省道南北直行的顯示綠燈時間，L為非關鍵交叉口總損失時間，單位為s；K為非關鍵交叉口非協調相位的相位總數。

④運用圖解法計算線性協調控制的相位差，最后計算出各個信號周期的時長。

3.2 二徐路南段控制方案

根據上述的計算結果以及詳細的設計步驟，確定最后的綠波控制方案如表2所示。

三個連續交叉口調整后信號配時方案 表2

上述表格中的信號配時數據為調整后的信號配時方案，二徐路采用最新的綠波控制技術，提高了機動車的通行效率，降低了機動車的排隊長度。

4 方案仿真及結果評價

利用VISSIM微觀交通仿真軟件，對宿州市二徐路南段現有的交通信號控制方案以及利用綠波控制調整后的控制方案進行前后效果對比，以車輛的排隊長度以及車輛在道路中的總延誤時間作為輸出參數，具體輸出值見表格3和表格4。

二徐路南段綠波協調控制前后車輛總延誤時間 表3

由上表4可知，優化后車輛平均排隊長度明顯低于優化前的車輛平均排隊長度。優化后的車輛最大排隊長度低于優化前的車輛最大排隊長度。由上表3可知，優化后的車輛總延誤時間比優化前的車輛總延誤時間明顯降低。

二徐路南段綠波協調控制前后車輛排隊長度 表3

5 結語

通過對二徐路南段三個連續交叉口的實地調研，實行綠波控制前后的交通現狀明顯不同，主要體現在排隊長度以及車輛的總延誤時間兩個方面。從VISSIM仿真結果看出，進行綠波協調控制后的宿州大道南進口平均排隊長度減少14m，最大排隊長度減少32m，北進口平均排隊長度減少13 m，最大排隊長度減少33m。二徐路南段自南至北總延誤值降低了30.1%，自北至南降低了28.1%。二徐路與S303省道是典型的T型交叉口，相對比十字交叉口而言，其通行能力較小，通過綠波協調控制后，平均排隊長度和最大排隊長度明顯縮短，路段的延誤時間得到了有效的降低。二徐路的實際通行能力明顯提高，優化后的設計方案減少了車輛的排隊長度，降低了車輛的延誤時間，有效的緩解了二徐路的交通擁擠現狀。