基于通行優先的單交叉口感應控制優化設計

摘 要： 感應控制適用于一些交通流量較小，隨機波動性較大的路口。在經典感應控制的基礎上，引入一個通行優先權的概念，利用檢測器進行數據采集，對于車輛的排隊長度和車輛延誤進行計算，通過權值計算來確定各個交通方向的交通需求，最后設置優先級來進行交通信號相位的順序控制。該方法可以有效提高經典感應信號控制的效率，并在仿真實驗結果中得到證實。

關鍵詞： 感應控制； 優先權； 交通需求； 效率

中圖分類號： TN911.7?34； U491 文獻標識碼： A 文章編號： 1004?373X（2014）01?0145?03

0 引 言

為了對城市道路交通運行進行合理性的疏導與控制，除傳統的定時信號控制方式，感應信號控制在國內的應用也越來越多。但是經典的感應控制只是遵循車來即延時的控制策略，在交通構成比較復雜的情況下靈活性不夠，參數確定方式過于經驗化，很難適應動態交通流狀況[1]。

為了有效提高感應信號控制的適用性，提高其使用效率，一些學者對感應控制進行了優化設計。翟潤平等就對延時策略進行了改進，通過計算綠燈有效利用率來確定是否切換相位，提高了綠燈的有效利用率，但是增加了一個控制參數和控制的復雜度；王殿海等提出了一種可變單位綠燈延時的時間模型，考慮到了城市路段車流到達規律和駕駛員心理特性，與傳統的固定單位綠燈延時相比有所改進，但是在降低車輛的平均延誤上效果并不明顯；邵錦錦等提出了一種動態相序的多相位感應控制算法，根據各個路口的排隊長度和平均等待時間來給出優先級，通過判斷優先級的方式來靈活變換相位，但是對于優先級的判斷標準沒有明確說明，并不具有普遍性[2]。

本文在上述研究的基礎上，引入通行優先權的概念，通過車輛排隊長度和車輛延誤的計算，對于不同方向的交通需求進行分析與研究，進行相位優化調整，提高感應控制運行效率。

1 優化感應控制指標

為了更大程度地發揮感應控制的優越性，現引入一個通行需求的判別指標，用于對交通需求進行簡單的量化和優先級調整，來實現感應控制優化的目的。

1.1 車道排隊長度的計算

排隊長度是評價交叉口通行能力和服務質量的重要指標之一，交叉口進口道停車線前的排隊長度對于控制方案的選擇、擁堵狀況的評價都有著重要的作用[3]。在討論排隊長度時，一般以排隊車輛數作為衡量標準及主要的研究對象。對于排隊長度的計算，選用SIGNAL94模型，假定紅燈時段到達服從均勻分布，無初始序列，結合感應控制多適用于交通欠飽和狀態，暫不考慮上一周期未消散序列：

[QN=2.0qNR] （1）

式中：[QN]為隊列中的車輛數；[qN]為到達速率；[R]為紅燈時間。

1.2 車輛延誤的計算

車輛延誤是車輛受阻情況的描述，一方面與進口道車流到達率以及飽和流率有關，另一方面與交叉口信號配時參數有關，主要包括正常相位延誤和隨機延誤組成。圖1給出了車輛延誤組成圖，其受阻程度直接影響了交叉口服務水平。