城市交通信号控制及其应用研究

城市交通信号控制及其应用研究

摘要：在社会迅速发展的今天，人们的生活水平也逐渐提高。城市的交通也成为我们日常生活中关注的重要问题。为了适应日趋复杂的十字路口交通信号控制问题，在设计交通路口的信号灯时，需要考虑到很多因素，对城市交通信号的设计要针对各个路口，各个时段的交通情况进行有效、细致的分析，设计出高效的十字路口交通信号控制方案。本文从城市交通的特征入手，分析我国城市交通现在主要存在的一些问题，从信号控制角度寻找适合的控制模式，解决现状交通流不合理分配的问题，针对交通现状特征，应用感应控制与绿波控制结合的模式，有效提高了主干道的通行能力，降低了行车延误等参数。 关键词：交通；信号控制；应用研究 中图分类号：C913文献标识码： A 一、城市交通的主要特征

我国城市交通根据目前的现状主要存在以下几方面的问题： 道路设施落后

城市交通目前存在的问题就是交通网密度低，而且有些结构不合理。平交路口通行能力不足，路网系统不完善，现有道路的几何结构与车道划分等有许多不适应交通状况的方面，交通高峰时，通行能力不足；侧向进出交通干扰主路交通、车道功能不合理、车道数不足、交通岛的大小和位置不合理等。 公路穿越现象普遍

城市大部分的发展都依赖于交通公路的发展，在机动化程度不断提高和社会经济迅速发展的情况下，其用地形形态的布局和交通之间的矛盾越来越突出。众所周知，城市越大，与外界的联系就越多，区际交通、区内交通越多，过境交通较少；相反，城市越小，对外的联系就明显弱，区内与区际交通越少，而过境交通量反而越大。 密度较高，但干支结构不合理

一般城市只有干支两套道路系统，但由于历史形成的原因，大多数城镇仅仅有几条穿城干道，然而其它道路却相对狭窄，在交通道路的发展过程中，支路间距不均匀，有的间距几十米，有的间距数百米，从而造成道路系统的先天失调。大多数城镇的地段都是先建房，后通路，所以就造成了道路开辟的无序性和随意性。错位、曲折的小路繁多，导致机动车辆难以通行。而今城市的道路建设又出现贪大求洋的倾向，新建或者改造的道路不管实际的需要，一律采取干道的做法，宽宽荡荡。而旧的道路依旧拥挤、狭窄，形成新区路路是干道的、旧城条条是支路的局面。 缺乏管理

道路资源被侵占的严重现象如上所述，城市的原始积累和发展源自过境公路的带动作用，而这种作用又具体表现为沿路开店、兴办市场。这样就让市场、商店侵占了应有的道路资源，并不是说市场、商店直接占路，而是指沿路修建的市场、商店因为缺乏规划和管理，紧贴道路，没有自己的车辆和人流疏散场地设施，结果进出市场、商店的人车 设计流程

在十字路口交通灯信号配时方案的设计过程中，首先要进行理论分析，得到一个初步方案，然后在实地测量交通状况并进行指标计算，再对初步控制方案进行修改，最终得出适合各个路口的信号控制方案。

（1）多段式信号配时的时段划分

经各国研究发现，绝大部分交通十字路口在一天当中，各个时间段的交通量都是按一定的周期规律进行变化。因此，为了使交通信号控制在各个时段都能提高十字路口的通行效率，各时段的信号配时方案可视实际情况分为：早高峰段、晚高峰等上下班车流比较密集的

时段。

信号相位的设计

十字路口信号相位方案的设计，需要以十字路口的特征及其交通流状况为基础，在综合考虑十字路口交通安全、交通流运行效率以及交通参与者心理等因素后再进行设计。信号相位划分必须和车道功能划分同时进行。比如，交叉路口某个方向左转车辆较多且进道口路面较宽，可以设置专用左转车道，同时划分左转专用相位,从而获得可能情况下，最好的车道划分和信号相位分配方案。 信号周期的计算

一个有交通信号的十字路口，它的交通运行效率，受交通信号配时方案的直接影响。因此，提高交叉路口交通运行效率的关键，就是完善和寻求一个最优的配时方案。也就是对信号周期与绿信比进行最优配置。在这当中，信号周期的确定更是配时方案中最重要的参数。在正常情况下，适当增加信号周期时长，可以降低车辆平均停车次数、提高整个交叉路口的通行能力，但却会增加车辆平均延误时间。 相位绿灯时间的计算

交叉路口各个相位绿灯持续时间的确定通常是以车辆受信号的变化控制而被迫停止或变慢，而受到延误平均时间最小为原则。按照这个原则，就应该要求交叉路口在各方向车道上行驶的车流饱和度应大致相等，也就是说，应该让每个相位的绿信比与该相位交通流量的比应该大致成正比。

本设计中，为了体现交通控制理论的作用，实现智能交通的控制。任何一个红绿灯信号控制系统在设计时，要根据各种交通数据来计算该路口信号灯的周期时长、各方向的绿信比、相位等设置参数。只有这样，才能设计出完全发挥该交叉路口控制能力和通行效率的最佳方案。例如，当一个正常红绿灯运行时，一个方向上，25 秒的绿灯可以通过 10 辆车；如果绿灯时间延长到 45 秒，那么该方向却可能通过 25 辆车。这是因为车辆起步加速需要过程，当然还有黄灯等待的原因。也就是说，如果绿灯持续的时间越长，该通行方向单位时间内能够通过车辆的数量就越多。显然，为了提高单位时间内车辆通过数量，需要增加绿灯的时间。也就是增加交通信号控制系统的周期时长，可以有效缓解车辆拥堵问题。 但是，由于交叉路口总是有两个相对方向通行，两个相对方向停止，所以当两个相对方向通行时，另两个相对方向的车辆就会停止等候，从而造成该相对方向的车辆延误时间增加，油耗也随之越大，同时还会带来其它很多交通问题。而且，当交叉路口饱和度比较小的时候，人们总是希望红灯持续的时间越短越好。所以，当车辆较少时，为片面追求通行能力的提高，而采用长周期来控制交通灯信号，只会无谓的增加车辆延误时间和产生更多的交通问题。所以，在设计交通灯控制系统时，周期时长又不能太长。 三、感应控制方式

定时信号控制在以往交通的情况下，期间的时间信号、绿色相和其他参数，按照预先设定的时钟信号被控制。这些预设的参数是固定的，即在一段时间内根据时序控制信号来改变参数与实际情况，在遇到实际交通状况以及设计相匹配的交通情况时，才能达到预期的效果的控制。

为了使该响应控制信号，根据实际交通情况的交点出现电感的控制信号。交叉路口信号根据路口电感式测量系统测量到的每一个车辆到达时间来自动适应交通需求控制操作。电感式车辆测量系统通过测量交叉路口随机到达的车辆，并经过自动控制交通信号的调整来控制车辆尽可能少的在停止线前停车，实现交通的畅通或者提高交通效率的结果。

可以看到，交叉路口的车辆感应信号控制其实就是一个反馈控制过程，从理论上讲，这种感应控制应该能取得比单纯定时控制良好的交通控制效果。但是实践表明，如果交叉路口在各方向上的交通流量都变的非常大，甚至接近饱和状态时，交通信号的感应控制效果还

不如定时控制效果好。基于路线的动态信号优先控制方法，首先以单个交叉口为研究对象，在应急车辆和一般社会车辆运行速度一定的条件下，按照与应急车辆疏散路线相交方向进口路段的平均车辆通过率，确定了选定路线上应急车辆开行方向各个交叉口的最早和最迟可能开始绿灯时间。然后考虑应急车辆的交叉口延误和对社会车辆的影响，为保证应急车辆尽可能不减速不停留的通过交叉口，且将对社会车辆的影响降到最低程度，以应急车辆在所有交叉口的停留时间最短和系统通过的车辆数最多为目标，建立了多目标规划模型，并采用改进的粒子群算法求解。 四、结论

由上述的分析可知，对于城市交通特征而言，采用合适的信号控制模式，不仅能够提高路口的通行效率，减少停车延误与停车次数，也能够保障驾驶人的行车安全，规范中小城市驾驶员交通行为，从而有效地优化了道路结构，缓解了中小城市交通拥堵的现状，。 参考文献

[1]叶加圣,宋志洪. 中小城市交通信号控制应用模式研究[J]. 电子技术与软件工程,2013,18:48-49.

[2]朱兵. 浅议交通信号控制方案的设计[J]. 才智,2013,08:275.

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