城市交通熱點片區(qū)信號優(yōu)化設(shè)計實證研究

史默文 樹愛兵 徐新東

1.蘇州市吳江區(qū)公安局交通警察大隊，江蘇蘇州 215200；2.公安部交通管理科學(xué)研究所，江蘇無錫 214151

隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，城市機動車保有量得到了快速的增長，原有的老城區(qū)因城市規(guī)劃、道路條件的限制逐漸成為擁堵的熱點區(qū)域，限于對道路條件改造的困難，熱點擁堵片區(qū)成為城市難以治愈的頑疾，也增加了交通管理者管理難度。本文選取吳江區(qū)三角進廣場這一區(qū)域，從交通信號這一簡單便于操作的角度對該擁堵熱點片區(qū)進行分析與優(yōu)化，通過信號的主動控制最大程度上降低片區(qū)的交通擁堵現(xiàn)象。

1 三角進廣場交通概況

三角井廣場位于蘇州市吳江區(qū)老城區(qū)中心，周邊分布有大量商業(yè)中心如萬亞購物中心、億佰生活廣場、步行街等，包括吳江實驗小學(xué)、幼兒園、大量住宅小區(qū)等大型交通流發(fā)生吸引點，片區(qū)內(nèi)在早晚高峰有大量機動車出入該區(qū)域，受周邊環(huán)境限制，目前片區(qū)內(nèi)中山北路為雙向四車道，流虹路段為雙向兩車道，道路條件已無法滿足車流通行需求，各交叉口在早晚高峰均呈現(xiàn)出過飽和趨勢。

2 交通控制策略及方案

熱點片區(qū)內(nèi)交叉口主要由于交通流量大，可供排隊的空間有限，對于不當(dāng)?shù)姆判邢辔豁樞颉⒎判邢辔粫r間，可能引起交叉口之間排隊車輛聚集，排隊溢出交叉口，產(chǎn)生交叉口“鎖死”現(xiàn)象，近而影響上下游相鄰交叉口。另外，由于片區(qū)內(nèi)部分路段距離短，車輛變換車道也會產(chǎn)生交織，對交叉口通行影響較大。因此，對于交通流量較大，路段較短的熱點交叉口，主要通過相位相序的合理設(shè)置、調(diào)整放行相位時間解決交叉口之間車輛排隊問題，不使交叉口車輛產(chǎn)生溢出。熱點片區(qū)交叉口交通沖突示意圖如圖1所示。

圖1 熱點片區(qū)交叉口交通沖突示意圖

一般采用的做法是，在進入交叉口車輛放行之前，可設(shè)置交叉口清空相位，使車輛進入兩交叉口之間時，通過交叉口不產(chǎn)生排隊。在進入交叉口方向綠燈放行結(jié)束之后，通過相位設(shè)置，保證進入車輛能及時駛出交叉口。在實際應(yīng)用過程中，相位的設(shè)置可根據(jù)交叉口的具體情況進行選擇，之后根據(jù)運行效果進行調(diào)整。

片區(qū)內(nèi)交叉口各相位放行時間設(shè)置時，首先明確控制目標是使交叉口之間不產(chǎn)生溢出或盡量少排隊。因此，需使進入交叉口的車輛能順利出交叉口而不在交叉口排隊，出交叉口綠燈放行時間應(yīng)大于進入交叉口方向綠燈放行時間，且盡量使車輛進入交叉口后能不排隊直接通過交叉口。

2.1 早高峰信號優(yōu)化協(xié)調(diào)

早高峰該片區(qū)（圖2）里鱸鄉(xiāng)路-流虹路由北向南車流較大，北向東左轉(zhuǎn)進入流虹路路段車流也較大，北進口出現(xiàn)二次排隊現(xiàn)象，鱸鄉(xiāng)路-流虹路（圖3）西進口由于設(shè)有路邊停車位，僅有一條車道， 早高峰由西向東車流較大，早高峰中山路-流虹路、中山路-縣府路兩路口相對車流行駛較為通暢，少量二次排隊現(xiàn)象。優(yōu)化方案中鱸鄉(xiāng)路-流虹路采用自適應(yīng)控制，增加南北直行和西進口單放最大綠時間，減少東進口最大綠燈時間，協(xié)調(diào)控制中山路-流虹路與中山路-縣府路南北方向，選取公共周期110s，采用雙向綠波協(xié)調(diào)控制，提升該路段的通行速度。

圖2 熱點片區(qū)早高峰現(xiàn)狀交通流示意圖

圖3 鱸鄉(xiāng)路-流虹路早高峰西進口排隊較長

2.2 晚高峰信號優(yōu)化協(xié)調(diào)

晚高峰該片區(qū)（圖4）各方向車流均較大，尤其突出的是鱸鄉(xiāng)路-流虹路東進口車流，與早高峰西進口的擁堵相反，晚高峰東進口由于流虹路段上西塘河路的無信號控制路口機動車及非機動車沖突點較多，導(dǎo)致東進口車流較為擁堵；中山路-流虹路（圖5）的南進口車輛溢出到中山路-縣府路交叉口處，優(yōu)化方案中，鱸鄉(xiāng)路-流虹路采用自適應(yīng)控制，增大東進口單放以及南北直行的最大綠燈時間，中山路加大協(xié)調(diào)方向的時間，選擇公共周期為120s，增大南北直行的協(xié)調(diào)時間。保證南進口的大部分車流能一次通過該路段。

圖4 熱點片區(qū)晚高峰示意圖

圖5 中山路-流虹路南進口晚高峰溢出現(xiàn)象

圖6 中山北路-流虹路及中山北路、縣府路晚高峰協(xié)調(diào)綠波時距圖

鱸鄉(xiāng)路-流虹路口則采用自適應(yīng)實時優(yōu)化控制，具體方案如表1所示。

表1 鱸鄉(xiāng)路-流虹路交叉口信號配時方案（s）

3 實施運行效果

選取相鄰路口主要以排隊情況及是否有溢出、排隊長度、平均等燈次數(shù)作為評價指標。選擇中山路作為評估對象，主要涉及中山路-縣府路、中山路-流虹路，鱸鄉(xiāng)路-流虹路。

（1）溢出情況。優(yōu)化前會出現(xiàn)溢出現(xiàn)象，優(yōu)化后，運行期間，未發(fā)現(xiàn)有溢出現(xiàn)象。

（2）參數(shù)評估。根據(jù)熱點片區(qū)交叉口信號控制不發(fā)生排隊溢出的首要目標，由于具體排隊長度不易精確測算，選擇排隊車輛數(shù)作為評估指標，便于分析計算。選取其他參數(shù)包括平均停車次數(shù)以及平均通過時間。優(yōu)化前后參數(shù)對比情況如表2所示。

表2 三角井廣場優(yōu)化前后參數(shù)對比

綜上，在熱點片區(qū)信號主動優(yōu)化控制方式下，車流在高峰時段通過熱點片區(qū)的平均停車次數(shù)及平均通過時間均有大幅度降低，二次平均排隊車流也有明顯的減少，片區(qū)交通運行得到顯著改善。