基于通行能力的立交匝道信號(hào)控制系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)

呂亮

摘 要：近年來(lái)，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，機(jī)動(dòng)車(chē)數(shù)量激增，立交的通行能力已經(jīng)供需不平衡，鑒于此類(lèi)問(wèn)題，本文嘗試引入匝道信號(hào)控制系統(tǒng)，主要研究匝道沖突區(qū)的信號(hào)控制問(wèn)題，通過(guò)合理的信號(hào)相位、配時(shí)設(shè)計(jì)，并配合以渠化設(shè)計(jì)來(lái)提升立交整體服務(wù)水平，得到一個(gè)最優(yōu)方案。最后，總結(jié)了本文設(shè)計(jì)成果以及對(duì)立交的優(yōu)化設(shè)計(jì)給予放眼展望。

關(guān)鍵詞：通行能力;匝道控制;沖突區(qū);信號(hào)控制

0 引言

隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的加快以及汽車(chē)保有量的增加，全國(guó)各地發(fā)生擁堵的頻率和時(shí)長(zhǎng)也是越來(lái)越多。而立交作為解決城市道路交通問(wèn)題中的一個(gè)重要手段和解決形式，在解決城市道路擁擠問(wèn)題中有著舉足輕重的作用。重慶作為一個(gè)“山地”城市，相比其他城市道路坡度較大，高架橋、立交橋較多。建造立交的目的就是為了減少或消除原平面上不同方向或類(lèi)型的車(chē)輛沖突，可緩解擁堵、節(jié)約行車(chē)時(shí)間，以及增強(qiáng)行車(chē)安全等。但一旦立交設(shè)計(jì)不合理，每到流量高峰期，一個(gè)立交就會(huì)形成一個(gè)“堵點(diǎn)”，嚴(yán)重影響其周邊道路的通行能力。因此對(duì)已建立交進(jìn)行改造和治理是目前進(jìn)行交通管制的有效手段。

本設(shè)計(jì)以重慶丹龍路-海峽路立交（趙家壩立交）為例，對(duì)立交匝道進(jìn)行信號(hào)控制的優(yōu)化設(shè)計(jì)，得出一套優(yōu)化立交信號(hào)控制系統(tǒng)的方案，為其他城市立交的優(yōu)化提出可行性參考。

1 立交現(xiàn)狀分析

1.1 地理位置

重慶市丹龍路-海峽路立交位于重慶市東西快速干道、城市快速干道和城市次干道丹龍路交匯處，是海峽路、丹龍路、光電路的一個(gè)交叉口。東通四公里立交，西接鵝公巖大橋，南可入巴南區(qū)，北可往菜園壩大橋，是一個(gè)重要的交通要塞。

1.2 立交匝道現(xiàn)狀調(diào)查

互通式立交的類(lèi)型有多種形式，而匝道作為立交組成的重要部分也有很多種形式。通過(guò)調(diào)查可知，丹龍路-海峽路立交匝道的主要形式是直連式左轉(zhuǎn)彎匝道和右轉(zhuǎn)匝道。

為了了解丹龍路-海峽路立交的現(xiàn)狀，更好的進(jìn)行匝道信號(hào)控制系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，本文對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了實(shí)地調(diào)查，以獲得道路的通行能力。

1.3 立交匝道現(xiàn)狀問(wèn)題分析

經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，發(fā)現(xiàn)該立交總共有如下四個(gè)沖突區(qū)。

沖突點(diǎn)Ⅰ從①號(hào)匝道匯入主線的流量和海峽路行駛的車(chē)輛形成的沖突點(diǎn)。沖突點(diǎn)Ⅱ號(hào)是通往鳳臨路支路的車(chē)輛與公交專(zhuān)用道出來(lái)的公交車(chē)形成的沖突點(diǎn)。由于在這里的車(chē)輛較少，因此在本文中我們不研究該沖突點(diǎn)。沖突點(diǎn)Ⅲ是在立交內(nèi)部，丹龍路和光電路匯入主線時(shí)，在二者的交匯處發(fā)生了沖突。沖突點(diǎn)Ⅳ主要就是從②號(hào)匝道處匯入的車(chē)流與主線車(chē)流形成的沖突點(diǎn)。在該沖突點(diǎn)的車(chē)流量比較小，基本不會(huì)造成排隊(duì)擁堵。在沖突點(diǎn)Ⅲ處產(chǎn)生的擁擠，對(duì)①號(hào)匝道匯入主線也會(huì)產(chǎn)生影響。而因此本文考慮在此處也進(jìn)行信號(hào)控制，并且與①號(hào)匝道相結(jié)合，采用干線控制系統(tǒng)的協(xié)調(diào)方式來(lái)進(jìn)行控制。

2 立交信號(hào)優(yōu)化方案設(shè)計(jì)

根據(jù)上文分析的結(jié)果，現(xiàn)根據(jù)高峰小時(shí)交通量計(jì)算定時(shí)控制中Ⅰ號(hào)沖突區(qū)和立交內(nèi)部Ⅳ號(hào)沖突區(qū)進(jìn)行配時(shí)。通過(guò)大致的估算，發(fā)現(xiàn)兩個(gè)信號(hào)燈的布設(shè)地點(diǎn)相差大約400m，同時(shí)通過(guò)雷達(dá)槍測(cè)得連續(xù)通行的車(chē)速為40km/h，可以計(jì)算出兩信號(hào)間的時(shí)差為36s。

在信號(hào)控制系統(tǒng)中，為使各交叉口的交通信號(hào)能取得協(xié)調(diào)，各個(gè)交通信號(hào)的周期時(shí)長(zhǎng)必須是統(tǒng)一的。為此，必須先按單點(diǎn)定時(shí)信號(hào)的配時(shí)方法，根據(jù)系統(tǒng)中各交叉口的布局及交通流向、流量，計(jì)算出各個(gè)交叉口交通信號(hào)所需的周期時(shí)長(zhǎng)，然后從中選出最大的周期時(shí)長(zhǎng)作為這個(gè)系統(tǒng)的周期時(shí)長(zhǎng)把需要周期時(shí)長(zhǎng)最大的這個(gè)交叉口叫作關(guān)鍵交叉口。通過(guò)計(jì)算得知兩個(gè)交叉口的信號(hào)周期相差2s，因此我們?nèi)≈芷谳^大，也就是Ⅳ號(hào)沖突點(diǎn)的周期為關(guān)鍵周期，將①號(hào)匝道匯入主線的綠燈時(shí)間提高2s，這樣兩個(gè)信號(hào)的周期就相同。由于兩個(gè)信號(hào)是協(xié)調(diào)控制，因此我們采用一個(gè)信號(hào)機(jī)控制，二者的協(xié)調(diào)控制相位圖和配時(shí)圖如下：

3 結(jié)語(yǔ)

本文以研究立交匝道的信號(hào)控制系統(tǒng)為目的，選取作為重慶市交通丹龍路-海峽路立交為例，設(shè)計(jì)出其入口匝道和內(nèi)部交叉口干線協(xié)調(diào)控制的信號(hào)控制系統(tǒng)，為立交匝道的信號(hào)控制設(shè)計(jì)提供一個(gè)思路。由于重慶是個(gè)典型的山地城市，丹龍路-海峽路立交匝道信號(hào)控制系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)中還沒(méi)有考慮一些地形的因素。但是從整體上來(lái)看，通過(guò)仿真分析對(duì)比信號(hào)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)前后的立交整體通行狀態(tài)以及現(xiàn)狀擁堵路段的通行能力，都表明本次設(shè)計(jì)是成功的，提高了立交服務(wù)水平。

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