基于智能時段劃分的綠波協調設計及應用

梁龍猛

摘 要：通過電子警察對主干道的所有交叉口經過車輛數據進行統計和分析，規劃處最優的時間來控制進口道的飽和度，這種技術即智能時段的劃分與綠波協調的控制技術，這樣的算法能夠更加精細化地對交叉口的各個時段進行劃分，避免主干道堵塞，增加通行率。智能劃分后的所有交叉口設置的公共交通時段劃分方案都能夠充分地考慮到沖突的相位交通飽和度，并且著重該考慮下游交叉口排隊的車輛對上游車輛所產生的影響。采用綠波協調的方案能夠對主干道交叉口的通行順序進行理順優化，最大限度拓寬綠波帶寬度，降低車輛排隊時間。本文中的設計在本市中央大街8個路口開展實驗對設計進行驗證。

關鍵詞：智能時段;綠波協調;設計與應用

近幾年，我國的城市交通管理部門為有效提升城市主干道的通行效率，積極創新推廣了綠波協調控制技術，有效地帶動了社會的經濟效益。主干道綠波協調技術雖然能夠確保主干道的通行率，但對交通時段方面仍然無法進行準確的劃分，導致非協調的方向出現擁堵、排隊、待轉區發生沖突以及行人來不及過馬路等情況。本文采用了智能時段的劃分方法結合優化公共周期算法的方法對主干線的各個交叉口的控制順序參數進行了調整，讓主干線的協調方向車輛能夠盡量少停車或者不停車地通過下游的交叉口，確保主干道暢通無阻。以此來降低車輛的停車和延誤等情況，有效提升道路的通行效率，改善交通擁堵現象。

1 智能時段的劃分

常規來說，主干道的高峰時期是車流量最大的時候，交叉口的進口道通常出現較長的排隊情況和堵塞情況，停車起步延誤時間就會導致進口到飽和度過高，并不符合綠波協調控制的設置。而平峰時段的進口到飽和度較低，更加適合綠波協調控制的設置。以此為基礎，合理地對交通時段進行劃分能夠有效提升綠波控制技術的控制效果。傳統時段劃分方式主要根據的是交叉口的相關流量信息，交通工程師通過收集數據來繪制全天的車流量變化走向圖，通過人工觀察的方式來劃分交通時段。這樣的時段劃分方式和交通疏通方式存在著較大的人為主觀性和人為誤差，數據信息收集不完整，也無法科學合理地劃分時段，無法滿足城市交通的規律性變化現狀，也無法對交叉口的信號進行智能化的升級控制。采用智能劃分時段的方式來對交通時段進行劃分對交通疏通有非常總要的作用。通過電子警察來收集過車數據更加精準也避免了人為誤差，數據被自動導入到流量分析軟件當中，能夠從更加微觀的層面來對交通時段進行劃分，能夠確保與路口的流量變化互相匹配，具體劃分過程按照以下步驟：

①設統計時間間隔單位為15min，將每天的24h分割為96個間隔，分別對每個時間間隔之間交叉口的進入車輛數據進行統計，能夠得到包含96個元素在內的有序數列;②根據常規的規律將其劃分為8段，有序樣本即可分為8類;③定義第i類（包含ni個元素）的直徑為D（i）=（Xij-i）2，i=Xij。④對有序數列的中分段點位置進行不斷的調整，就能夠得到宏觀的時段劃分了。

因基本時間的間隔數較多，使用枚舉法得到的最有計算量過大，則采用隨機迭代的方法，獲取固定迭代次數中的最優時段劃分。將宏觀調整的迭代次數定義為M0 = 1000，從每一次的迭代過程中隨機抽選出一個分段點，將分段點的位置前移或者后退15min，在調整的過程中確保任意一個宏觀時間段的跨度≥1h。

2 公共周期的計算

應用綠波協調控制法就需要在每一個的交叉口中間設置相同的控制周期，或者設置雙周期。采用F（韋伯斯特）-B（柯布）理論來設置每個交叉口的單點控制最佳周期，就是最常見的F.B方法，F.B方法的周期計算公式為：C= （ 1.5 L+ 5） / （1 - Y）;

Yi為相位i的臨界車道組的流率比率，通過相位流率qi和飽和流率s相比計算可得。每個相位的交通量最大的那一組車道可以設置為臨界車道組，每個交叉口都能夠確定最佳的控制周期后，則公共控制周期則選擇周期最大值作為控制周期。實際應用的過程中也需要考慮到個別的交通流量較小的交叉口存在著控制周期與公共周期有很大差距的問題，這種情況需要采用雙周期來對車道進行控制。通過這樣的方法增加周期的長度，將一個整個的周期分解為不同的多個子周期，有效提升調整的靈活度。

3 綠波協調方案設計

采用圖解法來對軟件模型進行設計，輸入各項參數后能夠輸出綠波帶的初始圖形。根據各個路段的實際情況來對參數進行適當的調整和修正，就能夠得出最佳的綠波控制方案。

4? 系統效果評價

通過對交通信號的控制評價指標來判斷道路的交通信號是否達到標準的控制效果。現階段我國在交通信號的控制方面有多種評價指標。

本文中對綠波控制效果的評價采用了通行時間、延誤時間、平均行程速度這三項指標。交叉口的信號控制延誤是對交通服務水平以及通行效率的重要評價指標，也是能夠最直接反映出交叉口信號在城市道路通行中的真是狀態。交叉口信號的通行狀態良好則延誤率較低，相反則延誤率提升。車輛延誤的情況也分為停車、起步以及排隊這三種延誤類型。本次對單個車輛的平均延誤時間進行計算，主要通過電子警察系統將進口道車流量以及排隊的長度數據導出，并且對進口道車流量、進口道車飽和度、控制周期以及綠信比率進行計算能夠得出車流量的飽和度。

結束語：本文通過對交通路口的車流量進行統計后深入分析智能時段劃分方法與綠波協調控制技術在交通疏通方面的具體應用和效果。通過研究交通時段的只鞥劃分與綠波協調控制圖形的具體應用能夠有效解決道路擁堵、交叉口缺乏通行能力以及排隊溢出等情況，極大程度降低了車輛的擁堵時間，提升了車輛的通行率。

參考文獻：

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