基于T型交叉口的感應信號控制系統

（江蘇大學汽車與交通工程學院 江蘇·鎮江 212013）

隨著交通現代化的發展的進程，城市交通狀況不斷惡化，極為需要先進高效的技術手段來優化現有的交通設施以確保城市最基本的交通能力。現如今，T型交叉口的發展引起科研學者的注重。利用微觀交通仿真軟件Vissim對T型交叉口進行感應式交通信號系統設計，主要包括Vissim的二次開發并適用性地編寫了Vissim-Pua&Vap語言，與傳統固定配時相比感應式交通信號控制的合理性與實用性顯著提升。

1 T型交叉口的交通現狀分析與渠化改造

1.1 交叉口現狀分析

黃山西路與達信路是一條鎮江核心商貿區附近的交通要道。該交叉口是鎮江市重要的交通樞紐，目前是固定式信號控制交叉口。

1.2 交叉口渠化改造

對黃山西路－達信路交叉口的實際現狀進行調查后，發現西進口與東出口之間存在中央分隔帶，在交叉口會明顯的發現，車輛在通過交叉口雖然黃山西路的車速明顯增加，但達信街輔道的車輛會出現無法左轉現象，尤其是對于駛向鎮江站臺的車輛會增加下一個交叉口的交通壓力，造成整個干線的延誤增加和服務水平下降的情況。根據顯著問題，對宏觀方向上的交叉口現狀進行渠化改造設計如下：（1）取消交叉口原有的中央分隔帶，采用三相位設置，以滿足達信街車輛左轉駛入黃山西路的需求，更高效地利用道路的交通設施資源。（2）增加交通信號感應控制裝置。將原有的定時信號裝置去掉，采用全感應式交通信號裝置，在三個進口道相應位置埋設感應信號裝置。

2 交通基礎調查

首先需要在交叉口現狀的基礎上進行交通調查，交通調查是道路交通發展過程中可行性研究的重要環節。在調查結束后，需要將各周期內交通量擴大為小時交通量。根據對實際調查數據的分析，在具有代表性的工作日內該交叉口一天內晚高峰小時時段流量最多可達1840pcu/h，高峰時段內的流量與平峰時段流量大小變化比較突出，高峰與平峰流量差距較大。

3 感應信號控制

感應信號控制的過程中的第一個相位開始，感應信號控制器內會預設有一個“初期綠燈時間”，當初期綠燈時間結束，與此同時增加一個單位綠燈延長時間。在此時間間隔內，如果并無后續車輛到達，則將進入下一個預設相位；如果檢測到有后續到達車輛，則當每測得一輛車時，綠燈會自動延長一個預置的“單位綠燈延長時間”，即只要在這個預置的時間間隔內，車輛中斷，即轉換相位;若該交叉口連續有車通過，則綠燈連續延長。但是綠燈時長不會一直延伸下去，需要預設一個“極限延長時間”時，即使檢測到后面仍有來車，也不會中斷這個相位的綠燈，進入下一個相位。

3.1 感應信號控制的控制參數

3.1.1 初期綠燈時間

在感應信號控制系統中，需要在每個相位的初期預先設置一段最短綠燈時間。在第一相位的綠燈進行后，定義是要保證在最小流量下的車隊的最后一輛車能夠順利通過停車線所需的綠燈時間。

3.1.2 單位綠燈延長時間與最短綠燈時間

為了保障已經越過停車線的車輛安全通過交叉口，必須設置一個單位延長綠燈時間。單位綠燈時間的確定可以根據停車線與檢測器之間的距離除以車輛正常通過交叉口的平均行駛車速求出，以保證已經越過車輛檢測器的車輛能順利駛過停車線。其參考的計算公式為：

3.1.3 綠燈極限延長時間（最大綠燈時間）

為避免增加其他方向的發生過度時長的延誤，設定綠燈延長限度。某一相位達到最大綠燈時間時，不管這個相位是否有車輛通過都必須要結束這個相位的綠燈時間，進入下一相位。

4 VISSIM仿真及結果評價

VAP全拼是Vehicle Actuated Programming，即車輛感應控制編程。VAP有獨特而又簡單的操作語言，在固定式信號控制的基礎上操作感應控制，使感應控制這個數據繁多，抽象的方案變得具體而又形象。

4.1 感應控制仿真要點

在進行感應控制仿真時，路網創建、車輛輸入、路徑設置都與定時控制一樣，但是在以下幾個方面需要特別注意。

需要在每一個有信號相位的車道設置檢測器，檢測器參數可以選擇默認，按照計算得到的相關數據設置檢測器距離停車線的位置。然后添加信號控制機，首先需要創建一個定時信號控制機，添加信號燈頭，在信號燈頭中要設置好每個相位的最短綠燈時間，然后設置綠燈間隔矩陣，進行相位分配，創建相位過渡和基于相位的信號配時。信號控制方案格式保存為.inpx，程序運行方案以.pua格式進行輸出。

生成 Vissim-Vap程序文件，首先要打開VISSIM自帶的程序編輯器 VISVAP，按照自己提前設計好的程序流程圖輸入，并設置最大綠燈時間，這一步是感應信號控制的關鍵，并以VAP格式輸出。

在這些步驟結束后，才能再重新創建信號控制機，選擇控制方式為VAP（感應控制），將.pua和.vap兩個母文件添加到此控制機，這時才能完成感應信號控制。

4.2 仿真分析及服務水平對比分析

由于原交叉口設置有中央分隔帶，東出口無法設置左轉相位，但是在平峰期間感應信號控制比定時信號控制延誤時間降低38.77%；晚高峰延誤由30.85s降低到14.675s,高峰期間誤時間降低52.43%。

經過方案優化之后的交叉口，延誤時間、通行時間都有大幅度減少，服務水平有所提高，感應控制的早晚高峰通行時間比定時信號低55%以上。由于西出口道連接主要交通干道黃山路，其車流量比較大，所以在高峰期間排隊長度最大，達到91.24m，一個小時仿真之中平均排隊42.16m，南出口道車流量很小，所以排隊長度不是太大。

通過優化前后排隊長度對比，研究發現感應信號控制可以優化整個交叉口的排隊長度，比傳統固定配時的排隊長度減少一半以上。

5 結論

本文有針對性地對T型交叉口進行單個交叉口的感應信號控制，不同于傳統固定配時信號控制，利用微觀交通仿真軟件仿真，提升了該交叉口的服務水平，降低延誤以及排隊長度。通過對現狀的仿真與感應式信號控制的結果對比，驗證其高效性和便捷性。除此之外，交通信號交叉口的渠化改造設計使該交叉口的交通水平提升，達信街車輛能夠滿足左轉需求，緩解附近路段的交通壓力等。