基于通行能力的立交匝道信號控制系統優化設計

呂亮

摘 要：近年來，隨著社會經濟的快速發展，機動車數量激增，立交的通行能力已經供需不平衡，鑒于此類問題，本文嘗試引入匝道信號控制系統，主要研究匝道沖突區的信號控制問題，通過合理的信號相位、配時設計，并配合以渠化設計來提升立交整體服務水平，得到一個最優方案。最后，總結了本文設計成果以及對立交的優化設計給予放眼展望。

關鍵詞：通行能力;匝道控制;沖突區;信號控制

0 引言

隨著我國城市化進程的加快以及汽車保有量的增加，全國各地發生擁堵的頻率和時長也是越來越多。而立交作為解決城市道路交通問題中的一個重要手段和解決形式，在解決城市道路擁擠問題中有著舉足輕重的作用。重慶作為一個“山地”城市，相比其他城市道路坡度較大，高架橋、立交橋較多。建造立交的目的就是為了減少或消除原平面上不同方向或類型的車輛沖突，可緩解擁堵、節約行車時間，以及增強行車安全等。但一旦立交設計不合理，每到流量高峰期，一個立交就會形成一個“堵點”，嚴重影響其周邊道路的通行能力。因此對已建立交進行改造和治理是目前進行交通管制的有效手段。

本設計以重慶丹龍路-海峽路立交（趙家壩立交）為例，對立交匝道進行信號控制的優化設計，得出一套優化立交信號控制系統的方案，為其他城市立交的優化提出可行性參考。

1 立交現狀分析

1.1 地理位置

重慶市丹龍路-海峽路立交位于重慶市東西快速干道、城市快速干道和城市次干道丹龍路交匯處，是海峽路、丹龍路、光電路的一個交叉口。東通四公里立交，西接鵝公巖大橋，南可入巴南區，北可往菜園壩大橋，是一個重要的交通要塞。

1.2 立交匝道現狀調查

互通式立交的類型有多種形式，而匝道作為立交組成的重要部分也有很多種形式。通過調查可知，丹龍路-海峽路立交匝道的主要形式是直連式左轉彎匝道和右轉匝道。

為了了解丹龍路-海峽路立交的現狀，更好的進行匝道信號控制系統的優化設計，本文對現場進行了實地調查，以獲得道路的通行能力。

1.3 立交匝道現狀問題分析

經過現場調查，發現該立交總共有如下四個沖突區。

沖突點Ⅰ從①號匝道匯入主線的流量和海峽路行駛的車輛形成的沖突點。沖突點Ⅱ號是通往鳳臨路支路的車輛與公交專用道出來的公交車形成的沖突點。由于在這里的車輛較少，因此在本文中我們不研究該沖突點。沖突點Ⅲ是在立交內部，丹龍路和光電路匯入主線時，在二者的交匯處發生了沖突。沖突點Ⅳ主要就是從②號匝道處匯入的車流與主線車流形成的沖突點。在該沖突點的車流量比較小，基本不會造成排隊擁堵。在沖突點Ⅲ處產生的擁擠，對①號匝道匯入主線也會產生影響。而因此本文考慮在此處也進行信號控制，并且與①號匝道相結合，采用干線控制系統的協調方式來進行控制。

2 立交信號優化方案設計

根據上文分析的結果，現根據高峰小時交通量計算定時控制中Ⅰ號沖突區和立交內部Ⅳ號沖突區進行配時。通過大致的估算，發現兩個信號燈的布設地點相差大約400m，同時通過雷達槍測得連續通行的車速為40km/h，可以計算出兩信號間的時差為36s。

在信號控制系統中，為使各交叉口的交通信號能取得協調，各個交通信號的周期時長必須是統一的。為此，必須先按單點定時信號的配時方法，根據系統中各交叉口的布局及交通流向、流量，計算出各個交叉口交通信號所需的周期時長，然后從中選出最大的周期時長作為這個系統的周期時長把需要周期時長最大的這個交叉口叫作關鍵交叉口。通過計算得知兩個交叉口的信號周期相差2s，因此我們取周期較大，也就是Ⅳ號沖突點的周期為關鍵周期，將①號匝道匯入主線的綠燈時間提高2s，這樣兩個信號的周期就相同。由于兩個信號是協調控制，因此我們采用一個信號機控制，二者的協調控制相位圖和配時圖如下：

3 結語

本文以研究立交匝道的信號控制系統為目的，選取作為重慶市交通丹龍路-海峽路立交為例，設計出其入口匝道和內部交叉口干線協調控制的信號控制系統，為立交匝道的信號控制設計提供一個思路。由于重慶是個典型的山地城市，丹龍路-海峽路立交匝道信號控制系統的優化設計中還沒有考慮一些地形的因素。但是從整體上來看，通過仿真分析對比信號控制系統設計前后的立交整體通行狀態以及現狀擁堵路段的通行能力，都表明本次設計是成功的，提高了立交服務水平。

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