连续灯控交叉口交通组织优化方法研究

刘星星

（湖北省城建设计院股份有限公司，湖北 武汉 430051）

1 研究背景

近些年，我国的社会经济有了长足的发展，居民生活水平不断提高，更多的家庭拥有了自己的私家车，根据相关数据，2018年，我国的汽车成交量较之于往年下降了13%，但仍然达到了2 200万辆。如此大的数量规模对城市交通造成的压力可想而知，因此，很多地区出现了交通供需不平衡的情况，直接表现就是城市交通网络出现交通堵塞的概率增加，堵车时间加长，堵车线路增多。交叉路口负责连接不同方向的车流，对于城市道路交通通行能力有着至关重要的作用。由于道路渠化和信号配时设置的不合理，在很多信号交叉口会出现严重的交通拥堵或交通事故，这一情况在交通高峰期更加突出，很大程度限制了交叉口的通行能力，并且在车辆等待时，也会造成大量的废气排放，加剧了能源消耗和环境污染。对交叉口进行合理管控是保证交通流量的关键。对于相互联系的交叉口而言，他们之间的交通流是互相联系的，一方出现特殊情况会造成连锁反应，对整个交通流网络造成干扰，但是由于这之间涉及的影响因素太多，想要达

到较好规划效果就需要设计人员进行更仔细的考察和优化。而近些年随着城市规模的不断壮大，相邻交叉口数量不断增加，而相邻交叉口之间的交通网络又是互相联系的，由于过去缺乏重视和缺乏手段，对于相邻交叉路口进行交通组织优化的例子很少，导致相邻交叉口的交通情况一直处于较差的状态，在城市交通高峰期时，往往是相邻交叉口会出现严重的交通堵塞问题。从交叉口本身来分析，由于相邻交叉口的特殊几何特点使得对其进行交通组织优化设计变得更加的复杂。车辆在处于等待时间的状态下，会集中停靠在同一位置，但是发动机不会熄火，这样一来，停靠区域会出现大量的废气排放，严重污染空间，对附近居民的正常生产生活带来了极大的影响。而且等待时间内汽油继续燃烧，会造成大量汽油的浪费。

2 国外研究现状

西方国家城市现代化进程较快，所以在19世纪中叶就开始面临相似的问题，当时西方国家的马车普及，而道路交叉口由于缺乏指挥，导致各类车辆通行时往往会出现交通事故，所以，当时的市民开始对交通信号控制进行研究，该方法后续被应用到交叉口低饱和控制过程中。在20世纪80年代又提出了停车补偿系数，该系数通过对制定路段车辆的等待时间和等待车辆进行统计，计算车辆在经过这段道路时需要花费的时间，为了减少车辆在整条道路上的等待时间，会在后续通过调整信号来减少车辆的等待时间。在英国和澳大利亚等国家有一定的使用空间，据统计，采用这种信号系统，可以大幅节省出行时间，节省率可达8%～20%。

3 国内研究现状

现阶段，我国研究者对于交通配置问题的研究办法，集中在通过模型构建和分析来进行。虽然我国在进行交通配置方面的研究起步时间较晚，但是由于掌握更多的新技术，所以我国研究人员能够更加熟练地掌握各种模型构建单位，通过搭建相关研究模型的方式，对模型运行状态和其中的影响因素进行分析，所以在过去数年的发展过程中，我国的研究人员在交通配置方面，也取得了一定的研究成果。而且由于我国的城市化加速普遍是在近二十年内出现的，所以还有很多的城市规划和交通网络没有固化，根据研究成果改造现有城市道路的可行性更高，所以相关的研究工作在我国有着重要的现实意义。目前，我国的研究人员将研究的关键着眼于拓宽设计和道路车道设置。关于交叉口设计优化系统研究成果主要集中在以下几方面，首先是21世纪初，我国上海市出台了城市道路平面交叉口规划与设计规程，在该份文件中，对于上海市的平面交叉口总体规划方案和具体设计内容进行了规范，确定在未来很长一段时间内，会作为上海地区进行城市交通网络规划和管理的纲领性文件。

4 信号交叉口交通信号控制基础

4.1 交通信号控制概念及分类

对交通拥堵问题进行控制的最有效方法是交通信号控制，而交通信号控制需要考虑到该路口的实际交通能力。交通信号控制对于交通流运行状态有深刻影响，对于信号交叉口而言，进行交通组织，首要的是交通信号的组织，在目前交叉口实际通行能力无法有效提升的前提下，采取信号控制能够适当的缓解交叉口的通行压力。对于交通口而言，在运行状态中冲突主要来源于车流与车流、车流与人流。所以在针对道路交叉口进行优化设计时，交通信号要轮流的给不同方向的交通流分配通行权，减少交叉口出现的冲突情况，让人流和车流能够在不同方向上同时通过，减少不必要的等待时间。

4.2 交通信号控制基本参数

4.2.1 公共周期时长

为了能够更好地控制交通，研究人员需要一个准确的研究对象，而公共周期是交通研究工作中最常见的内容。就一个路段经过的所有红绿灯所显示的时间加起来，得出的结果就是公共周期时长，这个数字表示的是该道路最大等待时间和可供通行时间，该数据在评价道路通行能力上限上有着非常重要的作用，是很多交通通行能力研究工作的基础。而且也是表现交通能力改进程度的体现。

4.2.2 绿信比

整个道路的绿灯显示时间总长占全部交通信号灯显示时间的比例是绿信比，这个比例是体现道路通行能力的重要表现。进行交叉路口优化的重要方向就是提高绿灯的显示时间，让尽可能多的车辆能够保持正常通行的状态，减少等待时间。

4.2.3 相位差

同周期相邻交叉口同一相位绿灯起步的时间差被称之为相位差。

5 平面交叉口交通冲突分析

作为交通的重要节点，同一时间需要应对不同方向车流的使用，从而会发生一定的交通冲突，被称之为冲突点，当车辆经过冲突点时，就有可能发生碰撞，冲突点越大，产生交通事故的可能性就越高。

6 连续口信号交叉口交通优化设计

为确保设计的实用性，在设计之前首先对当地的交通实际情况进行长时间调研，收集准确常见的交通情况，包括道路等级，周边用地性质，线状信号配时，以及交叉口间距。

对以上数据进行综合整理和分析，对于交叉口的车道数目，车道功能，相邻交叉口的协调进行优化设计。根据渠化设计，考察现有交通量的现状，进行信号相位、信号相序、信号配时设计。

7 结语

随着近几年城市化发展的加速，越来越多的交叉路口出现，为了保证城市交通网络的正常运行，减少车辆冲突和车辆等待时间，需要对相邻交叉口进行渠化设计优化。