基于智能時(shí)段劃分的綠波協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)及應(yīng)用

梁龍猛

摘 要：通過(guò)電子警察對(duì)主干道的所有交叉口經(jīng)過(guò)車(chē)輛數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析，規(guī)劃處最優(yōu)的時(shí)間來(lái)控制進(jìn)口道的飽和度，這種技術(shù)即智能時(shí)段的劃分與綠波協(xié)調(diào)的控制技術(shù)，這樣的算法能夠更加精細(xì)化地對(duì)交叉口的各個(gè)時(shí)段進(jìn)行劃分，避免主干道堵塞，增加通行率。智能劃分后的所有交叉口設(shè)置的公共交通時(shí)段劃分方案都能夠充分地考慮到?jīng)_突的相位交通飽和度，并且著重該考慮下游交叉口排隊(duì)的車(chē)輛對(duì)上游車(chē)輛所產(chǎn)生的影響。采用綠波協(xié)調(diào)的方案能夠?qū)χ鞲傻澜徊婵诘耐ㄐ许樞蜻M(jìn)行理順優(yōu)化，最大限度拓寬綠波帶寬度，降低車(chē)輛排隊(duì)時(shí)間。本文中的設(shè)計(jì)在本市中央大街8個(gè)路口開(kāi)展實(shí)驗(yàn)對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行驗(yàn)證。

關(guān)鍵詞：智能時(shí)段;綠波協(xié)調(diào);設(shè)計(jì)與應(yīng)用

近幾年，我國(guó)的城市交通管理部門(mén)為有效提升城市主干道的通行效率，積極創(chuàng)新推廣了綠波協(xié)調(diào)控制技術(shù)，有效地帶動(dòng)了社會(huì)的經(jīng)濟(jì)效益。主干道綠波協(xié)調(diào)技術(shù)雖然能夠確保主干道的通行率，但對(duì)交通時(shí)段方面仍然無(wú)法進(jìn)行準(zhǔn)確的劃分，導(dǎo)致非協(xié)調(diào)的方向出現(xiàn)擁堵、排隊(duì)、待轉(zhuǎn)區(qū)發(fā)生沖突以及行人來(lái)不及過(guò)馬路等情況。本文采用了智能時(shí)段的劃分方法結(jié)合優(yōu)化公共周期算法的方法對(duì)主干線(xiàn)的各個(gè)交叉口的控制順序參數(shù)進(jìn)行了調(diào)整，讓主干線(xiàn)的協(xié)調(diào)方向車(chē)輛能夠盡量少停車(chē)或者不停車(chē)地通過(guò)下游的交叉口，確保主干道暢通無(wú)阻。以此來(lái)降低車(chē)輛的停車(chē)和延誤等情況，有效提升道路的通行效率，改善交通擁堵現(xiàn)象。

1 智能時(shí)段的劃分

常規(guī)來(lái)說(shuō)，主干道的高峰時(shí)期是車(chē)流量最大的時(shí)候，交叉口的進(jìn)口道通常出現(xiàn)較長(zhǎng)的排隊(duì)情況和堵塞情況，停車(chē)起步延誤時(shí)間就會(huì)導(dǎo)致進(jìn)口到飽和度過(guò)高，并不符合綠波協(xié)調(diào)控制的設(shè)置。而平峰時(shí)段的進(jìn)口到飽和度較低，更加適合綠波協(xié)調(diào)控制的設(shè)置。以此為基礎(chǔ)，合理地對(duì)交通時(shí)段進(jìn)行劃分能夠有效提升綠波控制技術(shù)的控制效果。傳統(tǒng)時(shí)段劃分方式主要根據(jù)的是交叉口的相關(guān)流量信息，交通工程師通過(guò)收集數(shù)據(jù)來(lái)繪制全天的車(chē)流量變化走向圖，通過(guò)人工觀(guān)察的方式來(lái)劃分交通時(shí)段。這樣的時(shí)段劃分方式和交通疏通方式存在著較大的人為主觀(guān)性和人為誤差，數(shù)據(jù)信息收集不完整，也無(wú)法科學(xué)合理地劃分時(shí)段，無(wú)法滿(mǎn)足城市交通的規(guī)律性變化現(xiàn)狀，也無(wú)法對(duì)交叉口的信號(hào)進(jìn)行智能化的升級(jí)控制。采用智能劃分時(shí)段的方式來(lái)對(duì)交通時(shí)段進(jìn)行劃分對(duì)交通疏通有非常總要的作用。通過(guò)電子警察來(lái)收集過(guò)車(chē)數(shù)據(jù)更加精準(zhǔn)也避免了人為誤差，數(shù)據(jù)被自動(dòng)導(dǎo)入到流量分析軟件當(dāng)中，能夠從更加微觀(guān)的層面來(lái)對(duì)交通時(shí)段進(jìn)行劃分，能夠確保與路口的流量變化互相匹配，具體劃分過(guò)程按照以下步驟：

①設(shè)統(tǒng)計(jì)時(shí)間間隔單位為15min，將每天的24h分割為96個(gè)間隔，分別對(duì)每個(gè)時(shí)間間隔之間交叉口的進(jìn)入車(chē)輛數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，能夠得到包含96個(gè)元素在內(nèi)的有序數(shù)列;②根據(jù)常規(guī)的規(guī)律將其劃分為8段，有序樣本即可分為8類(lèi);③定義第i類(lèi)（包含ni個(gè)元素）的直徑為D（i）=（Xij-i）2，i=Xij。④對(duì)有序數(shù)列的中分段點(diǎn)位置進(jìn)行不斷的調(diào)整，就能夠得到宏觀(guān)的時(shí)段劃分了。

因基本時(shí)間的間隔數(shù)較多，使用枚舉法得到的最有計(jì)算量過(guò)大，則采用隨機(jī)迭代的方法，獲取固定迭代次數(shù)中的最優(yōu)時(shí)段劃分。將宏觀(guān)調(diào)整的迭代次數(shù)定義為M0 = 1000，從每一次的迭代過(guò)程中隨機(jī)抽選出一個(gè)分段點(diǎn)，將分段點(diǎn)的位置前移或者后退15min，在調(diào)整的過(guò)程中確保任意一個(gè)宏觀(guān)時(shí)間段的跨度≥1h。

2 公共周期的計(jì)算

應(yīng)用綠波協(xié)調(diào)控制法就需要在每一個(gè)的交叉口中間設(shè)置相同的控制周期，或者設(shè)置雙周期。采用F（韋伯斯特）-B（柯布）理論來(lái)設(shè)置每個(gè)交叉口的單點(diǎn)控制最佳周期，就是最常見(jiàn)的F.B方法，F(xiàn).B方法的周期計(jì)算公式為：C= （ 1.5 L+ 5） / （1 - Y）;

Yi為相位i的臨界車(chē)道組的流率比率，通過(guò)相位流率qi和飽和流率s相比計(jì)算可得。每個(gè)相位的交通量最大的那一組車(chē)道可以設(shè)置為臨界車(chē)道組，每個(gè)交叉口都能夠確定最佳的控制周期后，則公共控制周期則選擇周期最大值作為控制周期。實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程中也需要考慮到個(gè)別的交通流量較小的交叉口存在著控制周期與公共周期有很大差距的問(wèn)題，這種情況需要采用雙周期來(lái)對(duì)車(chē)道進(jìn)行控制。通過(guò)這樣的方法增加周期的長(zhǎng)度，將一個(gè)整個(gè)的周期分解為不同的多個(gè)子周期，有效提升調(diào)整的靈活度。

3 綠波協(xié)調(diào)方案設(shè)計(jì)

采用圖解法來(lái)對(duì)軟件模型進(jìn)行設(shè)計(jì)，輸入各項(xiàng)參數(shù)后能夠輸出綠波帶的初始圖形。根據(jù)各個(gè)路段的實(shí)際情況來(lái)對(duì)參數(shù)進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整和修正，就能夠得出最佳的綠波控制方案。

4? 系統(tǒng)效果評(píng)價(jià)

通過(guò)對(duì)交通信號(hào)的控制評(píng)價(jià)指標(biāo)來(lái)判斷道路的交通信號(hào)是否達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的控制效果。現(xiàn)階段我國(guó)在交通信號(hào)的控制方面有多種評(píng)價(jià)指標(biāo)。

本文中對(duì)綠波控制效果的評(píng)價(jià)采用了通行時(shí)間、延誤時(shí)間、平均行程速度這三項(xiàng)指標(biāo)。交叉口的信號(hào)控制延誤是對(duì)交通服務(wù)水平以及通行效率的重要評(píng)價(jià)指標(biāo)，也是能夠最直接反映出交叉口信號(hào)在城市道路通行中的真是狀態(tài)。交叉口信號(hào)的通行狀態(tài)良好則延誤率較低，相反則延誤率提升。車(chē)輛延誤的情況也分為停車(chē)、起步以及排隊(duì)這三種延誤類(lèi)型。本次對(duì)單個(gè)車(chē)輛的平均延誤時(shí)間進(jìn)行計(jì)算，主要通過(guò)電子警察系統(tǒng)將進(jìn)口道車(chē)流量以及排隊(duì)的長(zhǎng)度數(shù)據(jù)導(dǎo)出，并且對(duì)進(jìn)口道車(chē)流量、進(jìn)口道車(chē)飽和度、控制周期以及綠信比率進(jìn)行計(jì)算能夠得出車(chē)流量的飽和度。

結(jié)束語(yǔ)：本文通過(guò)對(duì)交通路口的車(chē)流量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)后深入分析智能時(shí)段劃分方法與綠波協(xié)調(diào)控制技術(shù)在交通疏通方面的具體應(yīng)用和效果。通過(guò)研究交通時(shí)段的只鞥劃分與綠波協(xié)調(diào)控制圖形的具體應(yīng)用能夠有效解決道路擁堵、交叉口缺乏通行能力以及排隊(duì)溢出等情況，極大程度降低了車(chē)輛的擁堵時(shí)間，提升了車(chē)輛的通行率。

參考文獻(xiàn)：

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