基于大數(shù)據(jù)支撐的干線(xiàn)信號(hào)協(xié)調(diào)控制綜合評(píng)估

范英飛， 黃河， 李鵬飛， 賈志絢*， 晉民杰

(1.太原科技大學(xué)交通與物流學(xué)院， 太原 030024； 2.西南交通大學(xué)交通運(yùn)輸與物流學(xué)院， 成都 611756)

城市的干線(xiàn)作為城市交通系統(tǒng)的主體，不僅承擔(dān)著整個(gè)城市交通的大部分交通負(fù)荷，也在一定程度上反映著整個(gè)交通系統(tǒng)的運(yùn)行情況[1]。近年來(lái)，城市重視交通基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，但是受早期城市路網(wǎng)規(guī)劃不良的影響，現(xiàn)有的道路網(wǎng)絡(luò)仍不能滿(mǎn)足經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展對(duì)交通運(yùn)輸?shù)男枨螅诟叻鍟r(shí)段城市的大部分主干線(xiàn)的交通流量已經(jīng)達(dá)到了飽和或超飽和狀態(tài)。借助單點(diǎn)和孤立式的信號(hào)控制策略已經(jīng)不足以解決實(shí)際問(wèn)題，因此需要根據(jù)依據(jù)城市主干線(xiàn)的具體情況調(diào)整信號(hào)控制策略，進(jìn)行信號(hào)協(xié)調(diào)聯(lián)控，從而能有效地降低車(chē)輛的延誤，提高道路的特性能力，提高交通路網(wǎng)的運(yùn)行效率[2]。

目前，在干線(xiàn)信號(hào)協(xié)調(diào)控制優(yōu)化的研究中以減少延誤，提高通行能力為主要目的。其中盧凱等[3]提出了信號(hào)配時(shí)與綠波車(chē)速的協(xié)同優(yōu)化方法，在相位優(yōu)化的基礎(chǔ)上加入車(chē)速的優(yōu)化，達(dá)到降低延誤和停車(chē)次數(shù)的目的。荊彬彬等[4]搭建適應(yīng)于雙周期的協(xié)調(diào)控制模型，并驗(yàn)證不同流量下其模型的有效性，有效地解決了現(xiàn)有雙周期模型的不足。Hu等[5]提出了以過(guò)飽和路段的車(chē)隊(duì)退散率為目標(biāo)的一種協(xié)調(diào)控制模型，并使用前向-后向算法求解，實(shí)現(xiàn)過(guò)飽和狀態(tài)下干線(xiàn)信號(hào)的有效協(xié)調(diào)控制，提高了道路的通行能力。杜怡曼等[6]以南寧市具體路段為例，利用綠波協(xié)調(diào)理論設(shè)計(jì)多個(gè)方案，找到契合解決潮汐流交通問(wèn)題協(xié)調(diào)控制方案。查偉雄等[7]考慮了邊路車(chē)輛在下游的運(yùn)動(dòng)特性，分析6種不同的車(chē)流模式下的干線(xiàn)特征，搭建了干線(xiàn)車(chē)輛最小延誤模型，有效降低了不同車(chē)流模式下交叉口的延誤。李振龍等[8]為了緩和干線(xiàn)協(xié)調(diào)在雙周期交叉口效率的矛盾，改善了Q學(xué)習(xí)算法，提出了排隊(duì)消散指數(shù)，有效減少了雙周期干線(xiàn)的延誤和停車(chē)次數(shù)。

與此同時(shí)，學(xué)者對(duì)干線(xiàn)協(xié)調(diào)控制中安全效應(yīng)的變化進(jìn)行了研究。李卓等[9]構(gòu)建了面向交通安全的多目標(biāo)模型，利用車(chē)頭時(shí)距表征安全，提出了一種面向安全干線(xiàn)信號(hào)的控制方案，提高了實(shí)施信號(hào)協(xié)調(diào)后干線(xiàn)的安全水平。章國(guó)鵬等[10]通過(guò)事故的空間分布，傷亡程度，事故風(fēng)險(xiǎn)等多方面對(duì)干線(xiàn)協(xié)調(diào)后的路網(wǎng)進(jìn)行安全分析，并提出了面向干線(xiàn)協(xié)調(diào)安全管理的策略。此外Fan等[11]針對(duì)干道沿線(xiàn)的空間異質(zhì)性和同質(zhì)性，應(yīng)用聯(lián)合負(fù)二項(xiàng)條件自回歸碰撞(joint negative binomial conditional auto-regression crash sum，JNBCS-CAR)模型，對(duì)協(xié)調(diào)交通信號(hào)的干線(xiàn)交通安全進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，提出應(yīng)將交叉口和路段劃分為多個(gè)子區(qū)，或在交叉口采取有效措施(增加路寬或限速)用來(lái)提高干線(xiàn)的安全。Li等[12]根據(jù)道路幾何設(shè)計(jì)特征和運(yùn)行條件，將信號(hào)交叉口及其相鄰路段組合成一個(gè)單元，從而對(duì)交叉口和路段進(jìn)行綜合處理，評(píng)估了信號(hào)間距和街道網(wǎng)絡(luò)模式的安全效應(yīng)。Almonte等[13]分析了交通服務(wù)水平與安全的關(guān)系和交通擁堵造成事故的原因與過(guò)程，并將效率中的服務(wù)水平當(dāng)作交通安全的評(píng)價(jià)指標(biāo)。羅慧敏等[14]面向近距離錯(cuò)位交叉口，提出一種面向效率和安全的信控方案，并以不同間距為例，有效地提高了近距離錯(cuò)位交叉口的通行能力和安全水平。

然而，現(xiàn)有的研究主要面向信號(hào)協(xié)調(diào)控制干線(xiàn)效率或干線(xiàn)安全層面的單一考量。現(xiàn)使用GPS 數(shù)據(jù)檢測(cè)方法，利用車(chē)輛VMT表征交通流量，借助VISSIM軟件和SSAM模型實(shí)現(xiàn)干線(xiàn)信號(hào)協(xié)調(diào)控制的效率和安全綜合評(píng)估。為解決城市交通道路系統(tǒng)負(fù)荷過(guò)大，提供一種完善的信號(hào)協(xié)調(diào)控制方案，以達(dá)到提高交通效率，減少交通事故的目的，也為后續(xù)城市道路的規(guī)劃與發(fā)展提供相關(guān)措施。

1 干線(xiàn)數(shù)據(jù)

1.1 道路結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)

道路結(jié)構(gòu)特征反映了協(xié)調(diào)干線(xiàn)的功能和要求[12]。就路段而言，道路結(jié)構(gòu)特征主要包含道路的功能性分類(lèi)，車(chē)道數(shù)和每個(gè)路段的長(zhǎng)度。關(guān)于交叉口的道路設(shè)計(jì)特征主要以支路數(shù)量，主要道路和次要道路的寬度，以及其引導(dǎo)出專(zhuān)用的左轉(zhuǎn)車(chē)道。本文選取太原市興華街由西至東的主干線(xiàn)，干線(xiàn)上主要包含3個(gè)交叉口，從左到右依次為興華街和平路交叉口、興華街千峰路交叉口、興華街文興路交叉口，其主要道路特征均在Google地圖上獲取。干線(xiàn)的3個(gè)交叉口均為常規(guī)十字交叉口，交叉口位置關(guān)系如圖1所示。

圖1 興華街信號(hào)交叉口示意圖Fig.1 Schematic diagram of Xinghua Street signalized intersection

1.2 基于VMT檢測(cè)的交通流量數(shù)據(jù)

獲取可靠的交通流量數(shù)據(jù)是開(kāi)展信號(hào)協(xié)調(diào)干線(xiàn)優(yōu)化的基礎(chǔ)。本文選取了基于GPS數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)VMT的估計(jì)方法，實(shí)現(xiàn)了交通流量數(shù)據(jù)的精確化采集，其具體采集流程如下。

1.2.1 測(cè)量干線(xiàn)中相鄰兩交叉口的間距

整個(gè)VMT的基本思想是將每?jī)蓚€(gè)順序GPS點(diǎn)之間的所有行程距離之和。基于這一原則，選取交叉口n和交叉口n+1進(jìn)道口前停止線(xiàn)對(duì)稱(chēng)的某一點(diǎn)為關(guān)鍵點(diǎn)(i,i+1)，借助齊林[15]基于GPS兩點(diǎn)距離求旅行距離的方法可以得出相鄰交叉口間距。

Di,i+1=RarccosCi,i+1

(1)

式(1)中：D為點(diǎn)i到點(diǎn)i+1之間的距離；R為地球半徑，即6 371 km；Ci,i+1為中心角。

(2)

式(2)中：Lati和Loni分別為GPS點(diǎn)i的緯度坐標(biāo)和縱向坐標(biāo)。經(jīng)過(guò)計(jì)算，得出和平路交叉口與千峰路交叉口間距為730 m，千峰路交叉口與文興路交叉口間距為670 m。

1.2.2 計(jì)算路段內(nèi)VMT總和

VMT的總和是Di,i+1的所有運(yùn)營(yíng)車(chē)輛在道路網(wǎng)絡(luò)中的行駛里程數(shù)。各路段內(nèi)的總VMT可以表示為

(3)

式(3)中：Di,i+1,j,k為車(chē)輛在第j天的時(shí)間周期內(nèi)行駛的距離；k為車(chē)輛總數(shù)；j為日數(shù)；i為一天的總時(shí)間段數(shù)(取單位小時(shí))。需要說(shuō)明的是，上述VMT估計(jì)可用于一天中的任何特定時(shí)間，如高峰時(shí)間。

1.2.3 VMT的有效性檢驗(yàn)

基于GPS的VMT估計(jì)所獲取的數(shù)據(jù)，在收集過(guò)程中可能受外在環(huán)境的影響，如斷電，人為關(guān)閉，設(shè)備故障或信號(hào)問(wèn)題。如果在最開(kāi)始階段沒(méi)有適當(dāng)?shù)慕鉀Q這一問(wèn)題，將會(huì)導(dǎo)致最開(kāi)始的數(shù)據(jù)發(fā)生偏移，從而降低了VMT的準(zhǔn)確性，因此需要通過(guò)最開(kāi)始的數(shù)據(jù)篩選和將估計(jì)值與曝光真相(真實(shí)VMT)相比較來(lái)驗(yàn)證，以達(dá)到交通流量數(shù)據(jù)的精確化和有效化。

真實(shí)VMT的測(cè)量過(guò)程具體包括3個(gè)步驟：①在谷歌地圖上定位GPS點(diǎn)；②識(shí)別車(chē)輛的行駛路徑；③測(cè)量在Google地圖上行駛的車(chē)輛的實(shí)際距離。在實(shí)際計(jì)算中，總VMT等于每?jī)蓚€(gè)連續(xù)GPS點(diǎn)之間的距離之和，即

(4)

VMT′是真實(shí)的VMT，但它既復(fù)雜又耗時(shí)，當(dāng)任務(wù)量巨大時(shí)，并不能被有效和方便地收集和使用，因此在現(xiàn)實(shí)中無(wú)法估計(jì)所需要的交通流量。

對(duì)于VMT的有效性檢驗(yàn)可以從實(shí)用和統(tǒng)計(jì)的角度進(jìn)行比較。對(duì)于前者，引入絕對(duì)誤差A(yù)E和相對(duì)誤差RE來(lái)表示某一時(shí)段旅行距離的估計(jì)誤差，即

(5)

(6)

與此同時(shí)，引入總相對(duì)誤差TRE來(lái)描述整個(gè)VMT的估計(jì)誤差。

(7)

選取4%[16]的經(jīng)驗(yàn)值作為閾值來(lái)識(shí)別兩個(gè)數(shù)據(jù)集的實(shí)際差異。為了描述RE的分布，本文研究進(jìn)一步采用了累積相對(duì)誤差A(yù)RE和累積相對(duì)誤差百分比APRE，表示為

(8)

(9)

從統(tǒng)計(jì)的角度出發(fā)，采用兩樣本(Kolmogorov-Smirnov，K-S)檢驗(yàn)方法[17]對(duì)估計(jì)的VMT和真實(shí)的VMT進(jìn)行了比較，從而評(píng)價(jià)了該方法的準(zhǔn)確性。

1.2.4 VMT與交通量的轉(zhuǎn)換

基于交通流量的VMT評(píng)估[18]其核心是利用小時(shí)交通量對(duì)VMT進(jìn)行估算，由該方法的換算計(jì)算出各交叉口的交通量，交叉口交通量如表1所示。

表1 交通流量調(diào)查表Table 1 Traffic volume survey of the intersections

2 協(xié)調(diào)控制方案

2.1 現(xiàn)狀方案

經(jīng)實(shí)地調(diào)查，現(xiàn)行信號(hào)控制方案如表2所示。

表2 交叉口相位設(shè)置及現(xiàn)行控制方案Table 2 The phase setting and signal timing of intersections before applying the signal coordination

2.2 單點(diǎn)信號(hào)控制方案模型

采用單點(diǎn)信號(hào)控制方案對(duì)3個(gè)交叉口依次優(yōu)化，其模型基本步驟如下。

(1)確定各進(jìn)口的車(chē)道數(shù)，渠化情況，車(chē)流量，行人數(shù)據(jù)等參數(shù)。

(2)計(jì)算信號(hào)周期。

(10)

(11)

(12)

式中：C為單點(diǎn)信號(hào)周期；L為周期內(nèi)的總損失時(shí)間；i為第i相位；Ai為第i相位黃燈時(shí)長(zhǎng)；Ii為第i相位綠燈間隔；Li為車(chē)輛在i相位的損失時(shí)間；Y為周期內(nèi)所有相位的最大流量比的總值且Y不能大于0.9，如果Y大于0.9，則不能單一的改變配時(shí)方案，還需對(duì)交叉口進(jìn)行渠化和相序的改變。

(3)確定單個(gè)交叉口的綠信比。

(13)

Ge=C-L

(14)

式(14)中：ge為一個(gè)周期中每一相位的有效綠燈時(shí)間；Ge為周期內(nèi)總的有效綠燈時(shí)間。每一相位的綠信比為

gi=ge-Ai+Li

(15)

(4)加入行人過(guò)街的時(shí)長(zhǎng)的校驗(yàn)。

(16)

式(16)中：gmin為滿(mǎn)足行人過(guò)的最短綠燈時(shí)長(zhǎng)；Lp為人行道長(zhǎng)度；Vp為行人速度，取1.0 m/s[14]。

其相位設(shè)置和信號(hào)控制方案如表3所示。

表3 交叉口單點(diǎn)優(yōu)化相位設(shè)置和信號(hào)控制方案Table 3 The phase setting and signal timing of isolated intersection

2.3 干線(xiàn)協(xié)調(diào)后控制方案模型

干線(xiàn)協(xié)調(diào)控制方案的總流程如圖2所示。在干線(xiàn)協(xié)調(diào)控制中，判斷其有效性多以主干線(xiàn)方向的排隊(duì)長(zhǎng)度，延誤為評(píng)價(jià)指標(biāo)，往往忽視了非主干線(xiàn)方向的影響。章國(guó)鵬[10]指出，單一的考慮主干線(xiàn)方向的綠燈時(shí)長(zhǎng)，會(huì)導(dǎo)致非協(xié)調(diào)干線(xiàn)方向的延誤增加，駕駛員會(huì)為了節(jié)省時(shí)間，出現(xiàn)提前“搶綠燈”的現(xiàn)象，從而引發(fā)交叉口處的交通事故。因此為了緩解這一現(xiàn)狀，本文依據(jù)各相位的綠信比，將統(tǒng)一周期后，非關(guān)鍵交叉口多出來(lái)的綠燈時(shí)間進(jìn)行有效的分配。其具體步驟如下：①依據(jù)2.2節(jié)中單點(diǎn)信號(hào)控制方案模型，求出C1、C2、C33個(gè)交叉口的單個(gè)周期、綠信比等參數(shù)；②選用C3為關(guān)鍵交叉口周期，并將非關(guān)鍵交叉口的周期換成C3；③將非關(guān)鍵交叉口多余綠燈時(shí)間，通過(guò)綠信比λi合理分配到每個(gè)相位；④求取相位差。對(duì)所研究的3個(gè)交叉口進(jìn)行有效的干線(xiàn)信號(hào)協(xié)調(diào)控制，協(xié)調(diào)后各交叉口的相位不變，求出公共周期為179 s，協(xié)調(diào)控制后的控制方案如表4所示。

表4 交叉口協(xié)調(diào)后的相位和信號(hào)控制方案Table 4 The phase setting and signal timing of intersections with the signal coordination

圖2 協(xié)調(diào)控制方案總流程Fig.2 The process of signal coordinated

3 協(xié)調(diào)方案仿真及其評(píng)價(jià)

3.1 干線(xiàn)協(xié)調(diào)方案效率評(píng)價(jià)

利用VISSIM軟件，依次對(duì)太原市興華街現(xiàn)行的信號(hào)控制方案，單點(diǎn)信號(hào)協(xié)調(diào)控制方案與干線(xiàn)協(xié)調(diào)后的控制方案，3種方案進(jìn)行仿真分析。選用延誤，平均排隊(duì)長(zhǎng)度，最大排隊(duì)長(zhǎng)度等做為評(píng)價(jià)指標(biāo)。仿真輸出圖如圖3所示。

圖3 交通仿真圖Fig.3 The simulation of traffic status

因?yàn)閷?shí)施干線(xiàn)協(xié)調(diào)后，交叉口1(興華街-和平路)和交叉口2(興華街-千峰路)周期會(huì)變長(zhǎng)，可能影響交叉口處的效率和安全。為了評(píng)估干線(xiàn)協(xié)調(diào)方案的合理性，依次交叉口1和2的現(xiàn)狀控制方案，單點(diǎn)信號(hào)控制方案，干線(xiàn)協(xié)調(diào)方案進(jìn)行分析，其評(píng)價(jià)結(jié)果如表5所示。依次將現(xiàn)狀控制方案，單點(diǎn)信號(hào)控制方案，協(xié)調(diào)信號(hào)控制方案輸入干線(xiàn)，其評(píng)價(jià)結(jié)果如表6和表7所示。

表5 交叉口1和2效率評(píng)價(jià)Table 5 Efficiency evaluation of intersection 1 and 2

表6 干線(xiàn)協(xié)調(diào)控制前后的總延誤值Table 6 The total delay time of single intersection before and after under the signal coordination

由表6和表7可知，將3個(gè)交叉口周期統(tǒng)一實(shí)施干線(xiàn)協(xié)調(diào)后，協(xié)調(diào)控制方案在排隊(duì)長(zhǎng)度，總延誤方面均優(yōu)于單點(diǎn)信號(hào)控制和信號(hào)現(xiàn)狀。可見(jiàn)實(shí)施干線(xiàn)協(xié)調(diào)可有效地提高整個(gè)干線(xiàn)的效率。

表7 單個(gè)交叉口協(xié)調(diào)控制前后的排隊(duì)長(zhǎng)度Table 7 The queue length of single intersection before and after applying the coordinated signalization

3.2 干線(xiàn)協(xié)調(diào)方案安全評(píng)價(jià)

對(duì)于道路安全的評(píng)價(jià)研究主要分直接安全指標(biāo)和間接安全評(píng)價(jià)指標(biāo)兩大類(lèi)，其中直接安全評(píng)價(jià)指標(biāo)通過(guò)交通事故來(lái)表征，間接安全評(píng)價(jià)指標(biāo)以交通沖突來(lái)評(píng)價(jià)。基于交通事故數(shù)量的采集困難與時(shí)效性等特點(diǎn)，本文以交通沖突表征道路的安全性，并利用SSAM對(duì)沖突數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)整理[19]。

基于效率評(píng)價(jià)中VISSIM軟件仿真后輸出后綴名為T(mén)RJ格式的車(chē)輛軌跡數(shù)據(jù)，利用SSAM進(jìn)行數(shù)據(jù)仿真沖突模擬，安全評(píng)價(jià)體系如圖4所示。

圖4 安全評(píng)價(jià)體系Fig.4 Safety evaluation system

在SSAM中判斷數(shù)據(jù)沖突的主要依據(jù)是觀(guān)測(cè)到的距離碰撞發(fā)生的最短時(shí)間和車(chē)輛的最小遭遇時(shí)間，既距沖突時(shí)間(time-to-collision，TTC)和遭遇時(shí)間(post-encroachment-time，PET)。其中TTC選用1.5 s，PET選用5 s[20]為推薦值，經(jīng)研究，當(dāng)TTC和PET越小時(shí)，沖突越嚴(yán)重。仿真所得到的沖突數(shù)據(jù)按沖突角可劃分為3類(lèi)交叉沖突，追尾沖突和變道沖突如圖5[19]所示。從安全的角度對(duì)干線(xiàn)的3種信號(hào)控制方案進(jìn)行安全評(píng)價(jià)如表8所示。

由表8可知，在實(shí)施單點(diǎn)控制和協(xié)調(diào)控制方案后TTC和PET都比信控現(xiàn)狀得到了提高，沖突總數(shù)降低，這表明對(duì)該干線(xiàn)實(shí)施優(yōu)化后，能降低交通沖突，減少事故的發(fā)生，有效地提高道路的安全性。

θ為沖突角度數(shù)；當(dāng)θ在0°～30°時(shí)，定義為追尾沖突；30°～85°時(shí)，定義為變道沖突；85°～180°時(shí)，定義為交叉沖突圖5 仿真沖突類(lèi)型Fig.5 The classification of traffic conflicts

表8 交通安全評(píng)價(jià)結(jié)果Table 8 The results of traffic safety evaluation

3.3 干線(xiàn)協(xié)調(diào)方案綜合評(píng)價(jià)

綜合考慮整個(gè)干線(xiàn)的效率與安全水平，對(duì)以上3種方案進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。在3.1節(jié)中利用VISSIM輸出具有代表性的評(píng)價(jià)指標(biāo)以衡量整個(gè)干線(xiàn)的效率，在3.2節(jié)中利用SSAM輸出表征交通安全的交通沖突。對(duì)交叉口實(shí)施信號(hào)控制方案后，其綜合改善程度如表9所示。

表9 信號(hào)控制方案綜合優(yōu)化程度對(duì)比Table 9 Improvement comparison of comprehensive optimization of signal control scheme

由表8可知，相比信控現(xiàn)狀，單點(diǎn)信號(hào)控制優(yōu)化和協(xié)調(diào)控信號(hào)制優(yōu)化綜合優(yōu)化程度分別提高了18.9%和26.1%，在此干線(xiàn)中使用干線(xiàn)信號(hào)協(xié)調(diào)控制綜合優(yōu)化方案明顯優(yōu)于單點(diǎn)信號(hào)控制優(yōu)化方案。基于干線(xiàn)優(yōu)化的綜合評(píng)價(jià)，在干線(xiàn)中使用信號(hào)協(xié)調(diào)控制方案能取得有最優(yōu)化的效果。

4 分析與討論

在干線(xiàn)中實(shí)施信控優(yōu)化后，整個(gè)干線(xiàn)的效率和安全都發(fā)生了改變。利用交通仿真軟件仿真試驗(yàn)，搭建綜合評(píng)估體系，對(duì)輸出結(jié)果進(jìn)行如下分析。

(1)由表5評(píng)價(jià)結(jié)果可知，針對(duì)單個(gè)交叉口時(shí)，使用單點(diǎn)信號(hào)控制優(yōu)化能有效地降低延誤，排隊(duì)長(zhǎng)度，停車(chē)次數(shù)等。但在交叉口1處實(shí)施協(xié)調(diào)控制方案時(shí)，其排隊(duì)長(zhǎng)度，行車(chē)延誤和車(chē)均延誤在優(yōu)化程度上均低于單點(diǎn)優(yōu)化方案。其原因是實(shí)施協(xié)調(diào)控制方案后，交叉口1的總周期增加，周期內(nèi)綠燈結(jié)束后的出口，排隊(duì)車(chē)輛在交叉口處等待時(shí)間變長(zhǎng)，支線(xiàn)方向的排隊(duì)長(zhǎng)度和延誤變長(zhǎng)，使駕駛員等待綠燈的時(shí)間變長(zhǎng)。這容易影響駕駛員的心態(tài)，導(dǎo)致支路乃至整個(gè)交通網(wǎng)絡(luò)的安全效應(yīng)大幅度下降。為此在實(shí)施干線(xiàn)信號(hào)協(xié)調(diào)方案時(shí)，應(yīng)根據(jù)交叉口路況合理的分配綠燈時(shí)長(zhǎng)，在滿(mǎn)足安全的前提下，提高道路的通行效率。

(2)由表8結(jié)論可知，相比優(yōu)化前，實(shí)施信號(hào)協(xié)調(diào)控制方案的交叉沖突數(shù)量顯著下降，這是由于實(shí)施信號(hào)協(xié)調(diào)控制后，給主干線(xiàn)方向的綠燈時(shí)間變多，為車(chē)流駛離交叉口提供了充裕的時(shí)間，從而降低了交叉沖突發(fā)生的可能性；支路方向也因流量小，車(chē)速慢的原因，減少了與主干線(xiàn)方向發(fā)生沖突的可能。故在交叉沖突多發(fā)的干線(xiàn)上，合理的信號(hào)協(xié)調(diào)控制不僅能提高道路通行效率也能大幅度提高道路的安全水平。

(3)表9顯示，實(shí)施干線(xiàn)協(xié)調(diào)控制方案比信控現(xiàn)狀和單點(diǎn)優(yōu)化方案的綜合優(yōu)化程度高。但在實(shí)施干線(xiàn)協(xié)調(diào)控制方案后，主干線(xiàn)方向的車(chē)流易形成車(chē)隊(duì)，在交叉口處的車(chē)流量增加，車(chē)輛的車(chē)頭間距變短，所以在換道沖突優(yōu)化程度上不如單點(diǎn)優(yōu)方案。同理，實(shí)施干線(xiàn)協(xié)調(diào)后，主干線(xiàn)內(nèi)的車(chē)流量增加，易形成車(chē)隊(duì)[19]，交叉口附近的車(chē)頭時(shí)距將會(huì)變短，駕駛員為了趕上綠波，在交叉口處易出現(xiàn)加速行為，從而導(dǎo)致在交叉口處的追尾沖突增加。但追尾沖突占總沖突的比值較小，且惡化總數(shù)較少，對(duì)此干線(xiàn)的安全影響權(quán)重較小。為了減少換道沖突和追尾沖突的數(shù)量，在今后的交通安全教育活動(dòng)或機(jī)動(dòng)車(chē)駕駛員考試中，介紹干線(xiàn)協(xié)調(diào)控制的原理與和容易出現(xiàn)的危害或在交叉口處設(shè)立提醒標(biāo)志，避免易過(guò)近跟車(chē)而導(dǎo)致的事故。在短間距的不規(guī)則交叉口，依據(jù)實(shí)際情況也可設(shè)置右轉(zhuǎn)信號(hào)控制，實(shí)現(xiàn)車(chē)流時(shí)空上的分離，在不影響交叉口通行能力的前提下降低交通沖突。

5 結(jié)論

通過(guò)對(duì)城市干線(xiàn)協(xié)調(diào)控制綜合優(yōu)化的研究，得出如下結(jié)論。

(1)利用GPS估計(jì)VMT的檢測(cè)方法，具有數(shù)據(jù)精準(zhǔn)，連續(xù)運(yùn)行的特點(diǎn)，并能有效的應(yīng)用于城市干線(xiàn)協(xié)調(diào)中。

(2)本文的干線(xiàn)信號(hào)協(xié)調(diào)控制綜合優(yōu)化同步考量了效率和安全效應(yīng)，提出的優(yōu)化方案有效減少了交叉口時(shí)空資源的浪費(fèi)，提高道路的通行能力和交叉口的服務(wù)水平。為城市主干線(xiàn)的運(yùn)營(yíng)，服務(wù)與管理提供了借鑒和參考。

(3)本文的優(yōu)化方案在提高干線(xiàn)效率的同時(shí)也降低了整個(gè)干線(xiàn)的交通沖突，證明合理的干線(xiàn)協(xié)調(diào)能在滿(mǎn)足安全的前提下提高道路的效率。

本文中只收集了興華街三個(gè)交叉口的高峰期的數(shù)據(jù)進(jìn)行仿真研究，在之后的研究中，可以針對(duì)不同時(shí)段的車(chē)流量，不同的間距的交叉口或存在畸形特質(zhì)的交叉口加以驗(yàn)證和分析。