國外交叉口信號(hào)控制現(xiàn)狀研究

摘要：隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的快速發(fā)展，城市地區(qū)私人小汽車保有量迅速增加，道路交通擁堵日益嚴(yán)重，并受到廣泛關(guān)注。交叉口是城市道路的重要組成部分，通常也是整個(gè)城市道路交通系統(tǒng)的瓶頸點(diǎn)。改善交叉口信號(hào)配時(shí)是提高交叉口運(yùn)行效率的有效方法之一。因此，研究城市道路交叉口信號(hào)配時(shí)方法具有重要的理論價(jià)值和實(shí)際意義。論文以交叉口信號(hào)控制國內(nèi)外研究現(xiàn)狀為主要研究?jī)?nèi)容，為城市道路交叉口信號(hào)控制方法研究奠定基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：交叉口；通行能力；信號(hào)配時(shí)；交通量

1.國外研究現(xiàn)狀

1868 年，英國發(fā)明家奈特在倫敦設(shè)置了世界上最早的交通信號(hào)燈。它是仿效鐵路信號(hào)，由紅綠兩種顏色組成的臂板式煤氣信號(hào)燈，用來控制交叉路口馬車通行，只限于夜間使用。1918 年，美國紐約街頭出現(xiàn)了第一座手動(dòng)操縱的電氣照明三色信號(hào)燈。1926年，英國人在伍爾弗漢普頓安設(shè)了第一座自動(dòng)交通信號(hào)燈，這是一種定周期的交通控制方式，適用于交通量變化不大，需分時(shí)段控制的交叉路口。1928 年世界上第一臺(tái)感應(yīng)式信號(hào)機(jī)在美國巴爾的摩試制成功，這種感應(yīng)式信號(hào)機(jī)所使用的檢測(cè)器最初是用橡皮管作傳感器，由交通工程師阿德勒發(fā)明。為了解決交通流時(shí)空連續(xù)性與交叉路口“各自為政”孤立控制之間的矛盾，必須把相鄰的交叉口作為一個(gè)系統(tǒng)來統(tǒng)一地加以控制。1917年，世界上第一個(gè)線控系統(tǒng)出現(xiàn)在美國的鹽湖城，它是一種可同時(shí)控制6個(gè)交叉口的手動(dòng)控制系統(tǒng)。1952年在美國科羅拉多州的丹佛市出現(xiàn)了模擬電子計(jì)算機(jī)的交通信號(hào)控制系統(tǒng)，經(jīng)過改進(jìn)被稱為“PR”系統(tǒng)。它將單一交叉口的交通感應(yīng)控制概念應(yīng)用于街道交通信號(hào)網(wǎng)絡(luò)，采用車輛控制器取樣并向該系統(tǒng)控制中心輸入交通數(shù)據(jù)，用模擬電子計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，然后再調(diào)整各交叉口的交通信號(hào)。從1952年到1961年的10年間，在美國建立了100多個(gè)這種交通信號(hào)控制系統(tǒng)。到上世紀(jì)60年代，世界各國開始研究控制范圍較大的信號(hào)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，建立模擬各交叉口交通流狀況的數(shù)學(xué)模型，以解決信號(hào)配時(shí)的優(yōu)化問題。1960年加拿大的多倫多市將數(shù)字電子計(jì)算機(jī)（IBM650型計(jì)算機(jī)）用于區(qū)域交通信號(hào)控制，建成了世界上第一個(gè)中心式的交通信號(hào)控制系統(tǒng)，這個(gè)系統(tǒng)于 1963年開始運(yùn)轉(zhuǎn)使用，可控制20個(gè)交叉口，到 1973年做到可控制 885個(gè)交叉口。進(jìn)入70年代，以美國、英國等發(fā)達(dá)國家為代表的汽車交通發(fā)達(dá)國家在信號(hào)交叉口的建設(shè)實(shí)踐和理論研究中都取得了較為成熟、卓越的成就。

2.研究?jī)?nèi)容分析

2.1關(guān)于交叉口信號(hào)控制的研究

信號(hào)控制發(fā)展的過程是從單點(diǎn)控制到整條線路協(xié)調(diào)控制，再到區(qū)域協(xié)調(diào)控制的過程。對(duì)于單點(diǎn)控制主要的方法有Webster和Cobber提出的EWebster-B.Cobber法和美國的HCM法。目前，國外對(duì)于信號(hào)方面的研究主要是集中在線控和區(qū)域控制方面，研究成果主要是TRANSYT（Traffic Network Study Tool）一脫機(jī)配時(shí)優(yōu)化的定時(shí)控制系統(tǒng)、SCATS（Sydney Coordinated Adaptive Traffic System）—自適應(yīng)交通控制系統(tǒng)和SCOOT（Split Cycle Offset Optimizing Technique）—綠信比、信號(hào)周期、相位差優(yōu)化技術(shù)及美國、日本、澳大利亞開發(fā)的一些系統(tǒng)。

2.2關(guān)于考慮非機(jī)動(dòng)車和行人的單點(diǎn)信號(hào)控制的研究

分析了自行車對(duì)交叉口通行能力的影響，并對(duì)自行車、行人同右轉(zhuǎn)機(jī)動(dòng)車的沖突進(jìn)行了定性分析。通過對(duì)混合交通組成條件下的行人交通特性進(jìn)行分析，討論了人行道對(duì)道路交通環(huán)境、行人、非機(jī)動(dòng)車及機(jī)動(dòng)車運(yùn)行特性的影響。對(duì)駕駛員在信號(hào)交叉口左轉(zhuǎn)或右轉(zhuǎn)時(shí)給行人讓行的特性進(jìn)行了研究。

2.3關(guān)于信號(hào)交叉口延誤和通行能力的研究

加拿大阿爾伯達(dá)大學(xué)土木工程系L. Fu介紹了如何計(jì)算車輛和行人在交叉口的延誤。美國得克薩斯大學(xué)土木工程學(xué)院Kara M. Kockelman和Raheel A.Shabih分析了輕型貨車對(duì)信號(hào)交叉口通行能力的影響。他們通過調(diào)查得到信號(hào)交叉口輕型貨車的車頭時(shí)距，把輕型貨車換算成小客車（PCU，Passenger Car Unit）。

2.4關(guān)于混合交通方面的研究

國外關(guān)于混合交通的研究重點(diǎn)體現(xiàn)在三個(gè)方面：一是道路上不同類型機(jī)動(dòng)車形成的“混合”交通的行為分析。例如，Zhang等人研究了不同種類車流之間的行為差異，這種“混合”與我國機(jī)動(dòng)車與非機(jī)動(dòng)車的“混合”有所不同；二是車輛在不同道路路況下（如擁擠與非擁擠狀態(tài)）的行為分析，而此前的研究主要集中在自由流條件下的行為研究；三是有道路實(shí)時(shí)信息可用時(shí)車輛行駛與路徑選擇行為分析。

3.結(jié)語

國外的技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中已比較成熟，影響著我國城市道路交叉口信號(hào)控制研究，對(duì)我國城市道路交叉口信號(hào)控制起著重要的作用。

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作者簡(jiǎn)介：王婷，（1983-），女，遼寧省錦州市人，碩士，現(xiàn)就職于遼寧鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)車車輛系，任機(jī)械教研室主任。