宿州市二徐路南段干道綠波控制研究

應(yīng)晶晶，鞏舜妹，孫林華

（宿州學(xué)院資源與土木工程學(xué)院，安徽 宿州 234000）

1 引言

交通擁堵問題關(guān)乎城市交通的命脈，單個(gè)交叉口的交通擁堵治理問題受到各方學(xué)者的重視，單一交叉口擁堵現(xiàn)象[1]明顯導(dǎo)致整個(gè)關(guān)聯(lián)區(qū)域交叉口交通阻塞[2]，從而使停車延誤時(shí)間增加，排隊(duì)長(zhǎng)度增大，車輛的實(shí)際通行能力顯著降低。

綠波控制系統(tǒng)能夠有效的解決上述問題，因此，研究城市干線交通綠波控制系統(tǒng)意義重大。我國(guó)的交通專家對(duì)“綠波控制”進(jìn)行了多方位全方面的深入研究。盧凱[3]建立了以停車次數(shù)和總延誤時(shí)間為目標(biāo)函數(shù)的綠波控制優(yōu)化模型，但模型中未涉及到排隊(duì)長(zhǎng)度對(duì)干線控制的影響。馬囡囡[4]設(shè)計(jì)了城市單項(xiàng)綠波控制方案，但未考慮到城市區(qū)域路網(wǎng)的整體運(yùn)行時(shí)間。劉東研究了相鄰交叉口的信號(hào)協(xié)調(diào)控制問題，但未考慮較遠(yuǎn)交叉口的排隊(duì)長(zhǎng)度以及延誤時(shí)間。

線控介于點(diǎn)控和面控的中間環(huán)節(jié)，干線綠波協(xié)調(diào)控制節(jié)約了居民出行的時(shí)間，對(duì)提高居民的出行效率具有重大意義。

2 研究路段現(xiàn)狀

2.1 現(xiàn)狀概況

宿州市二徐路位于宿州市埇橋區(qū)的東北方向，北至埇橋區(qū)宿州大道，南達(dá)S303，是埇橋區(qū)東北方向的主要通道之一，研究路段道路全長(zhǎng)4.7km，沿途共計(jì)3個(gè)主要信號(hào)控制交叉口，沿線途經(jīng)多處居民生活區(qū)、宿州市教育園區(qū)以及地上商場(chǎng)等大型交通吸引點(diǎn)，信號(hào)交叉口配時(shí)不合理，機(jī)動(dòng)車交叉口排隊(duì)長(zhǎng)度過(guò)長(zhǎng)以及路段延誤時(shí)間居高不下，由此可見，該路段必須采用綠波協(xié)調(diào)控制以確保干線暢通無(wú)阻。

2.2 交通流變化無(wú)序

二徐路沿途交通吸引點(diǎn)較多，教育園區(qū)交通流變化規(guī)律波動(dòng)顯著，大學(xué)城商業(yè)圈客流活動(dòng)頻繁，隨著時(shí)間的有序推移，交通流量隨機(jī)性變化明顯，交通流規(guī)律難以把握，導(dǎo)致機(jī)動(dòng)車延誤率持續(xù)上升。路口排隊(duì)長(zhǎng)度過(guò)長(zhǎng)，造成交通阻塞。單個(gè)交叉口的通行效率顯著降低。研究路段道路長(zhǎng)度較長(zhǎng)，整條道路采用智能信號(hào)燈控制，相鄰路段交通流銜接不暢（上游交叉口通行暢通，下游交叉口通行阻塞現(xiàn)象尤為明顯），影響整體道路運(yùn)行效果的穩(wěn)定性。二徐路是宿州市東北方向重要的干道之一，周圍部分路網(wǎng)可靠性較差，整體交通壓力較大。

2.3 信號(hào)配時(shí)控制方案現(xiàn)狀

經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研，二徐路三個(gè)連續(xù)交叉口（路口①為宿州大道與二徐路交叉口，路口②為明德大道與二徐路交叉口，路口③為S303與二徐路交叉路口）的信號(hào)配時(shí)方案見表1所示。

三個(gè)連續(xù)交叉口信號(hào)配時(shí)現(xiàn)狀 表1

上述表格中的信號(hào)配時(shí)數(shù)據(jù)為實(shí)地勘察的數(shù)據(jù)，全路段未采用綠波控制方案，全天采用單一的信號(hào)配時(shí)方案降低了機(jī)動(dòng)車的通行效率，增大了機(jī)動(dòng)車的排隊(duì)長(zhǎng)度。

3 二徐路南段信號(hào)配時(shí)方案

3.1 設(shè)計(jì)步驟

①確定調(diào)查交叉口的周期時(shí)長(zhǎng)，見式（1）：

式中：C為信號(hào)控制中的最佳周期時(shí)間，單位s；L為信號(hào)控制中的總損失時(shí)間，單位s；Y為信號(hào)交叉口中各相位的最大流量比之和。

②確定關(guān)鍵交叉口，信號(hào)協(xié)調(diào)控制中，關(guān)鍵交叉口的信號(hào)周期時(shí)長(zhǎng)最長(zhǎng)。二徐路南段的關(guān)鍵交叉口為宿州大道與二徐路交匯處。

③確定非關(guān)鍵交叉口，北環(huán)外路與二徐路交叉口、S303與二徐路交叉口為非關(guān)鍵交叉路口，根據(jù)相鄰路口的長(zhǎng)度以及車輛運(yùn)行速度計(jì)算出車輛到達(dá)路口的時(shí)間。二徐路為線控的協(xié)調(diào)路段，當(dāng)非協(xié)調(diào)路段滿足最小綠燈通行時(shí)，協(xié)調(diào)相位將增添富余的綠燈時(shí)間。以形成最大綠波帶，具體如下式所示：

tEX1為二徐路與宿州大道南北直行的最小有效綠燈時(shí)間；tEX2為二徐路與S303省道南北直行的最小有效綠燈時(shí)間，tX1為二徐路與宿州大道南北直行的顯示綠燈時(shí)間，tX2為二徐路與S303省道南北直行的顯示綠燈時(shí)間，L為非關(guān)鍵交叉口總損失時(shí)間，單位為s；K為非關(guān)鍵交叉口非協(xié)調(diào)相位的相位總數(shù)。

④運(yùn)用圖解法計(jì)算線性協(xié)調(diào)控制的相位差，最后計(jì)算出各個(gè)信號(hào)周期的時(shí)長(zhǎng)。

3.2 二徐路南段控制方案

根據(jù)上述的計(jì)算結(jié)果以及詳細(xì)的設(shè)計(jì)步驟，確定最后的綠波控制方案如表2所示。

三個(gè)連續(xù)交叉口調(diào)整后信號(hào)配時(shí)方案 表2

上述表格中的信號(hào)配時(shí)數(shù)據(jù)為調(diào)整后的信號(hào)配時(shí)方案，二徐路采用最新的綠波控制技術(shù)，提高了機(jī)動(dòng)車的通行效率，降低了機(jī)動(dòng)車的排隊(duì)長(zhǎng)度。

4 方案仿真及結(jié)果評(píng)價(jià)

利用VISSIM微觀交通仿真軟件，對(duì)宿州市二徐路南段現(xiàn)有的交通信號(hào)控制方案以及利用綠波控制調(diào)整后的控制方案進(jìn)行前后效果對(duì)比，以車輛的排隊(duì)長(zhǎng)度以及車輛在道路中的總延誤時(shí)間作為輸出參數(shù)，具體輸出值見表格3和表格4。

二徐路南段綠波協(xié)調(diào)控制前后車輛總延誤時(shí)間 表3

由上表4可知，優(yōu)化后車輛平均排隊(duì)長(zhǎng)度明顯低于優(yōu)化前的車輛平均排隊(duì)長(zhǎng)度。優(yōu)化后的車輛最大排隊(duì)長(zhǎng)度低于優(yōu)化前的車輛最大排隊(duì)長(zhǎng)度。由上表3可知，優(yōu)化后的車輛總延誤時(shí)間比優(yōu)化前的車輛總延誤時(shí)間明顯降低。

二徐路南段綠波協(xié)調(diào)控制前后車輛排隊(duì)長(zhǎng)度 表3

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)二徐路南段三個(gè)連續(xù)交叉口的實(shí)地調(diào)研，實(shí)行綠波控制前后的交通現(xiàn)狀明顯不同，主要體現(xiàn)在排隊(duì)長(zhǎng)度以及車輛的總延誤時(shí)間兩個(gè)方面。從VISSIM仿真結(jié)果看出，進(jìn)行綠波協(xié)調(diào)控制后的宿州大道南進(jìn)口平均排隊(duì)長(zhǎng)度減少14m，最大排隊(duì)長(zhǎng)度減少32m，北進(jìn)口平均排隊(duì)長(zhǎng)度減少13 m，最大排隊(duì)長(zhǎng)度減少33m。二徐路南段自南至北總延誤值降低了30.1%，自北至南降低了28.1%。二徐路與S303省道是典型的T型交叉口，相對(duì)比十字交叉口而言，其通行能力較小，通過(guò)綠波協(xié)調(diào)控制后，平均排隊(duì)長(zhǎng)度和最大排隊(duì)長(zhǎng)度明顯縮短，路段的延誤時(shí)間得到了有效的降低。二徐路的實(shí)際通行能力明顯提高，優(yōu)化后的設(shè)計(jì)方案減少了車輛的排隊(duì)長(zhǎng)度，降低了車輛的延誤時(shí)間，有效的緩解了二徐路的交通擁擠現(xiàn)狀。