基于绿波交通信号控制的城市快速通道节能减排应用研究

杨欣

摘要： 随着现代社会的进步以及汽车工业的蓬勃发展，城市道路不断出现交通拥挤、阻塞现象。加之我国城市化进程速度的日益加快，城市人口数量和汽车保有量不断增加，致使道路拥堵现象日益严重，同时引发一系列交通问题和环境问题。本项目选取扬州市邗江中路为研究对象，将当前城市快速通道的交叉口汽车尾气排放与绿波交通信号控制下匀速行驶的汽车尾气排放进行对比，突出其节能减排的效益和改善空气环境的作用，为建设生态社会，推广绿波交通信号控制提供理论参考。

Abstract： With the progress of modern society and the vigorous development of the automobile industry， traffic congestion occur continuously in urban roads. In addition， with the acceleration of the urbanization process in our country， the number of urban population and the number of cars are increasing constantly， which leads to the increasingly serious traffic congestion， and a series of traffic problems and environmental problems. The project selected Hanjiang Road in Yangzhou as the research object， and compared the current city fast track intersection vehicle exhaust emissions with green wave traffic signal control vehicle exhaust emissions under uniform traffic to highlight its energy saving effect， the benefit and improvement of the air environment. It also provided a theoretical reference to promote green traffic signal control for the construction of ecological society.

關键词： 绿波；信号配时；道路交叉口；节能减排；扬州市

Key words： green wave；signal timing plan；road intersection；energy-saving and emission-reduction；Yangzhou

中图分类号：U491.5+1 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2018）03-0066-03

0 引言

针对交通控制方式的研究方法和研究成果较多，并能在不同城市不同道路的交通管理中加以应用，对交通组织起到了很好的效果；绿波交通信号控制方式可以明显提高道路的通行效率，但是在该控制方式下的节能减排效果的量化研究较少，城市快速通道的节能减排的计算模型和理论依据尚有深入研究的空间。

与大多数城市一样，在交通状况不断改善的同时，居民数量的攀升和人均车辆保有量的迅速增加给城市交通带来了不可忽视的通行压力。故针对此情况，本项目以扬州邗江区的邗江中路为例，进行基于绿波交通信号控制的城市快速通道节能减排应用研究。

1 交通数据调查与分析

选取邗江中路沿线（邗江中路—江阳路、邗江中路—兴城西路、邗江中路—开发西路、邗江中路—文汇西路交叉口），进行晚高峰时段（17：00-19：00）的详细交通调查，主要包括交通信号控制现状、道路现状、交叉口间距、路段车速、流量（路段和交叉口）、行人和非机动车干扰情况等。

2 交通信号协调控制设计

2.1 单个交叉口定时信号控制参数计算（以开发西路为例）

根据调查数据（表1），可以得知：各交叉口非主干道方向左转车辆所占比例并不大，故选择两相位进行设计。

经验算，该方案满足行人过街安全所需的最短绿灯时间的要求，所以可以接受。

2.2 干线交通信号协调控制设计（数解法）

为了方便表述，从开发西路开始，依次给交叉口编号，记为A、B、C、D。采用数解法确定信号相位差，数解法的实质是通过寻找各实际信号与理想信号偏差最小的理想信号间距来确定最优相位差控制方案和绿波车速。

主要计算过程为：

①对于任意合理的理想信号间距，计算偏差量[1]；

②选择偏差量最小的理想信号间距作为最优的理想信号间距；

③根据最优的理想信号间距及其布局确定各实际信号间的协调关系（交互协调还是同步协调），并计算相位差、绿时损失、有效绿信比等参数，根据有效绿信比计算连续绿波带宽。

假设原定周期时长，则系统带速则变为：v=2s/C=2×430/87=9.885m/s=35.6km/h。

由此，生成时空图，见图3。

3 邗江中路交通信号协调控制节能减排效益分析

此处采用[2]中的简单升档加速工况道路检测实验结果进行分析，该实验结果的加速车速与本交通信号协调控制设计的系统带速较好地吻合。

3.1 工况的设置

该研究中简单升档加速工况的检测时间为三十秒，汽车从静止加速，分别进行三次不同的升档方式提速至四十千米每小时后保持速度不变，行驶至该次工况实验结束。在这一过程中利用汽车尾气排放远程移动检测系统对汽车排放、发动机转速和空燃比进行检测。按照这一过程中档位的变化情况，可将工况分为三类，见表4和图4。

3.2 实验结果

简单升档加速工况道路检测实验的排放结果——汽车尾气CO和HC排放量见（以发动机转速曲线第一个波峰为基点进行了时延修正）如图4。

在信号交叉口由于受交通信号的影响，行驶的车辆可能需要经历一个减速—停车—怠速—加速的过程，而受这一过程影响的相关车辆势必会增加出行延误、燃油消耗及尾气排放。为方便讨论，本项目选取车辆通过邗江中路主干道的一个周期为研究对象，来分析此过程中汽车尾气排放的情况。由调查结果及数据分析可知，不设置绿波带时，汽车的减速停车等待以及启动加速时间为21+34+25+27+3×4=119s。

3.3 结果分析

由上述分析可知，三种简单升档加速工况的主要污染物CO和HC总排放量均大大减少，这说明对城市交叉口进行绿波控制，可以有效的降低机动车在交叉口处的主要污染物CO和HC的排放。在综合考虑交通因素和环境、能耗因素等情况下，通过对扬州市邗江中路主干道进行交叉口信号配时的实时优化可以最大限度的提高交叉口的运行效率，同时减少尾气排放和燃油消耗。

4 结论

总之，在邗江中路各交叉口实施交通信号控制的主要目的就是对交叉口的交通流进行合理地调度和引导，尽可能地提高通行率，减少车辆的制动、停车、启动次数和尾气排放量，减少环境污染，真正实现低碳生活，为我国建设创新型经济添砖加瓦。

参考文献：

[1]陈垚.Synchro的相位差优化方法研究——以长安街交叉口为例[J].北京交通大学，2012.

[2]臧斌.汽车尾气排放远程移动检测技术的研究[D].长沙理工大学，2008.

[3]孙剑，刘好德，李克平.城市干道交通信号协调控制仿真优化[J].同济大学学报（自然科学版），2009（11）.endprint