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1、城市干道交通信號雙向綠波控制設計方法劉劍峰/蘭州市公安局交通警察支隊交通科研所【摘要】城市干道是疏解城市交通流的交通動脈，通過信號燈配時設計提高干道通行速度、減少車輛停車延誤，對城區(qū)治堵保暢具有重要意義。雙向綠波協(xié)調(diào)控制技術(shù)是能夠有效提高道路整體通行能力的信號控制技術(shù)。本文針對復雜城市交通環(huán)境中經(jīng)常采用的非對稱放行方式下的干道雙向綠波協(xié)調(diào)控制要求，提出基于MATLAB圖解法的續(xù)進式雙向綠波設計方法，通過合理相位設計，結(jié)合單路口信號配時需求，設計不同時段的雙向綠波協(xié)調(diào)控制方案?！娟P(guān)鍵詞】協(xié)調(diào)控制；雙向綠波；圖解法隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，城市交通
2、壓力越來越大，城市交通擁堵已嚴重影響城市的可持續(xù)發(fā)展。治理城市交通擁堵是一個系統(tǒng)性工程，一方面需要通過新建道路、打通斷頭路等方式來提高城市路網(wǎng)的交通流總體承載容量；另一方面也可以通過科學的交通組織和交通控制來挖掘現(xiàn)有的道路通行潛力，提升交通運行效率。交通信號控制是控制城市交通的重要方式，科學合理的信號相位和配時設計不僅可以提高單個路口的通行效率，同時也可通過信號燈聯(lián)網(wǎng)協(xié)調(diào)控制，使車輛在道路行駛時得到連續(xù)的綠燈信號，從而在信號“綠波”狀態(tài)下暢通地通過大量交叉口，這種方法稱為信號“綠波”技術(shù)。一、交通信號雙向綠波設計方法研究交通信號綠波控制通
3、常分為單向綠波控制和雙向綠波控制兩種。單向綠波控制只能保證一個方向的車流一路綠燈通行，而另一個方向遇到紅燈概率反而提高。這種單向綠波較適合單行交通組織道路或潮汐流明顯的路段，而真正能提高道路整體通行能力的需要采用雙向綠波技術(shù)。目前，設計雙向綠波協(xié)調(diào)控制的常用方法有數(shù)解法、圖解法、Maxband法以及Multiband法等。其中，數(shù)解法是通過數(shù)值計算的方法，尋求最小偏移綠信比，求解協(xié)調(diào)控制配時參數(shù);圖解法是通過作圖的方法，確定協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的公共信號周期與相位差;Maxband法和Multiband法均是通過建立綠波帶寬度的線性規(guī)劃模型，利用
4、混合整數(shù)線性規(guī)劃方法實現(xiàn)信號配時參數(shù)的優(yōu)化求解。上述方法主要適用干道進口直行相位采用對稱放行方式的干道交叉口群，而對于采用非對稱放行相位（單放相位）的干道雙向綠波協(xié)調(diào)控制，往往不能達到實際的設計要求。與進口對稱放行方式相比，非對稱放行方式可以最大限度地均衡各流向車道的利用率、飽和度與停車延誤，能夠利用左直合用車道實時調(diào)整直行流向與左轉(zhuǎn)流向的通行能力，以適應不同流向的實時交通需求，對于交叉口間距參差不齊的城市干道交通條件具有較強的適應性。因城市交叉口間距參差不齊、部分路口非機動車出行比例較大等特點，結(jié)合MATLAB圖解法，能對綠波協(xié)調(diào)控制系
5、統(tǒng)的相位差方案和相位方案進行同步設計，且能根據(jù)不同路口情況進行靈活設計等優(yōu)點，基于MATLAB圖解法的續(xù)進式雙向綠波設計技術(shù)，合理運用單放相位、相位遲開（或早閉）、行人二次過街、雙周期等，綜合考慮機動車、非機動車、行人交通需求，結(jié)合現(xiàn)狀路口信號配時情況，設計不同時段（如早高峰、晚高峰和平峰等）的雙向綠波協(xié)調(diào)控制方案。二、基于MATLAB圖解法設計案例（一）現(xiàn)狀交通調(diào)查及初始參數(shù)確定對雙向協(xié)調(diào)道路沿線各交叉口和路段進行詳細交通調(diào)查，主要包括交通信號控制現(xiàn)狀、道路現(xiàn)狀、交叉口間距、路段車速、流量（路段和交叉口）、行人和非機動車干擾情況等。在此
6、基礎上，選擇交通需求最大的路口作為關(guān)鍵交叉口，根據(jù)關(guān)鍵交叉口相關(guān)交通參數(shù)計算并確定雙LC=Max(i)向綠波公共周期，如下式：0其中C為公共周期，L為路口i的信號損失時間，Yi=1Ln1-Y0iii為路口i的流量比總和，n為交叉口數(shù)量。在滿足各方向機動車、行人、非機動車的最低通行需求的前提下初始化各路口綠信比。結(jié)合路段實際車速和限速情況確定雙向綠波帶速，選擇重要交通流方向作為主協(xié)調(diào)方向（正向）。（二）從起點做正向綠波帶根據(jù)交叉口間距和綠波帶速，計算正向協(xié)調(diào)綠波帶相位差，用圖解法從起點出發(fā)作正向綠波帶。下面，以某地A、B、C、D四個交叉口雙
7、向綠波設計為例進行圖解說明，假設周期為120S，車速為60km/h。圖中1橫軸表示路口間距，縱軸綠線表示正向綠燈時間，縱軸藍線表示反向綠燈時間，縱軸紅線表示非協(xié)調(diào)方向的綠燈時間。A660米B590米C350米D圖1：從起點作正向綠波帶（三）從終點做反向綠波帶從反向最后一個交叉口出發(fā)，作反向綠波帶且與正向綠波帶相交于關(guān)鍵交叉口（通過雙向共享綠燈時間最大限度減少關(guān)鍵交叉口相交道路的影響）。從圖2可以看出，盡管正向已實現(xiàn)單向綠波，但反向尚未實現(xiàn)協(xié)調(diào)，雙向綠波設計的目標是使正向和方向的綠燈時間最終都處于綠波帶范圍內(nèi)。A660米B590米C350米
8、D圖2：從終點作反向綠波帶（與正向相交于關(guān)鍵交叉口）（四）反向調(diào)整相位差和綠信比依次調(diào)整反向相鄰路口間的相位差，使各路口反向綠燈盡量位于綠波帶范圍內(nèi),對于低流量的兩相位路口可根據(jù)情況采用雙周期
