智能交通信號控制系統(tǒng)

智能交通信號控制系統(tǒng)一、信號控制的根本概念〔一)信號相位。信號機在一個周期有假設干個控制狀態(tài)，每一種控制狀態(tài)對某些方向的車輛或行人配給通行權，對各進口道不同方向所顯示的不同燈色的組合，稱為一個信號相位。我國目前普遍采用的是兩相位控制和多相位控制?！捕承盘栔芷?。是指信號燈各種燈色顯示一個循環(huán)所用的時間，單位微秒。信號周期又可分為最正確周期時間和最小周期時間?！踩尘G信比。是指在一個周期內(nèi)，有效綠燈時間與周期之比。周期相同，各相位的綠信比可以不同?！菜摹诚辔徊?。是指系統(tǒng)控制中聯(lián)動信號的一個參數(shù)。它分為相對相位差和絕對相位差。相對相位差是指在各交叉口的周期時間均相同的聯(lián)動信號系統(tǒng)中，相鄰兩交叉口同相位的綠燈起始時間之差，用秒表示。此相位差與周期時間之比，稱為相對相位差比，用百分比表示。在聯(lián)動信號系統(tǒng)中選定一個標準路口，規(guī)定該路口的相位差為零，其他路口相對于標準路口的相位差，稱為絕對相位差?！参濉尘G燈間隔時間。從失去通行權的上一個相位綠燈結束到得到通行權的下一個相位另一方向綠燈開始的時間，稱為綠燈間隔時間。在我國，綠燈間隔時間為黃燈加紅燈或全紅燈時間。當自行車和行人流量較大時，由于自行車和行人速度較慢，為保證平安，需進行有效調(diào)整，可以適當增加綠燈間隔時間。此外，信號控制的根本參數(shù)還有飽和流率、有效綠燈時間、信號損失時間、黃燈時間、交叉口的通行能力與飽和度等。信號燈的分類：〔一〕交通信號燈，按用途可分為車輛交通信號燈、行人交通信號燈、方向交通信號燈和車道交通信號燈等?！捕辰煌ㄐ盘枱?，按操作方式可分為定周期控制信號燈和感應式控制信號燈。感應式控制信號燈又分為半感應控制和全感應控制兩種。〔三〕交通信號燈，按控制范圍可分為單個交叉路口的交通控制、干道交通信號聯(lián)動控制和區(qū)域交通信號控制系統(tǒng)，即“點控”、“線控”、“面控”三種。另外，有點信號燈可以設計成信號燈色倒計時顯示屏，或者黃燈閃爍屏以提高綠燈時間的利用率。還要一種太陽能信號燈，在交通量小、位置偏遠的地方使用比擬方便。1.1交通信號點控制交通信號單點信號控制，又稱“點控”，用于單個信號的路口，屬于孤立交叉口的信號控制。根據(jù)交叉口的流量和流向，確定最正確配時方案，可保證最大通行能力或最小延誤。1．定時控制。定時信號控制也稱周期控制，定時周期控制屬于自動控制。配時參數(shù)的各種組合，構成不同的信號配時方案?！?〕單點定時周期控制。預先調(diào)整信號機的控制相位、周期長度和綠信比，根據(jù)設計好的程序輪流給各方向的車輛和行人分配通行權，控制不同方向的交通流?！?〕多段定時周期控制。假設一天當中各時間段的交通量相差較大，那么應采用多套配時方案。根據(jù)一天內(nèi)不同時段交通量的變化，選擇相應的配時方案，以適應交通流變化的需要。定時控制方式適用于那些交通量不大、變化較穩(wěn)定、相隔距離較遠的交叉口。2．感應式信號控制。根據(jù)車輛感應器提供的信息調(diào)整周期長度和綠燈時間。它可更好地適應交通量的變化，減少延誤，提高交叉口的通行能力。特別適用于各方向交通量明顯隨時間變化較大且無規(guī)律的交叉路口。它的主要型式有以下兩種：〔1〕半感應式信號控制。在局部進口道上設置車輛感應器，通常設在次要路口。平時主干道維持長綠信號，只有當支路上有車輛到達交叉口時，才給以通行權。這種控制適用于主干道上交通量特別大，而支路上流量較小的交叉口。〔2〕全感應式信號控制。所有進口道上都安裝車輛感應器。當主干道和支道的交通量都比擬小時，主、支道入口的信號均維持最短綠燈時間，此時它相當于定時周期控制，當交通量較大時，可自動延長綠燈時間。全感應式信號控制適用于相交道路的交通流量都比擬大、且都不穩(wěn)定的情況。3．按鈕式信號控制。按鈕式信號控制，屬于人工控制，它適用于支線路口或非交叉口的人行橫道處，平時主干道路是綠燈信號，支線路口來車或有行人橫穿道路時，可按一下路旁與信號機相連的開關〔有的設計為遙控開關〕，那么綠燈變?yōu)榧t燈。這種控制方式，適用于支線路口車輛或行人較少的道路。1.2交通信號線控制交通信號線控制，也稱“綠波控制”，是把干道上假設干連續(xù)交叉路口的交通信號連接起來，同時對各交叉路口設計一種相互協(xié)調(diào)的配時方案，各交叉路口的信號燈聯(lián)合運行，使車輛通過第一個交叉路口后，按一定的車速行駛，到達后面各交叉路口時均可遇到綠燈，大大減少車輛的停車次數(shù)與延誤。線控制往往是面控制系統(tǒng)中的一個組成局部，是面控系統(tǒng)的一種簡化形式。采用這種控制一般要具備以下條件：1．納入控制系統(tǒng)的交叉口，應采用相同的信號周期；2．必須具有相同的時間基準，保證相位差的穩(wěn)定；3．交叉口之間應有較大的關聯(lián)性。通常相鄰交叉路口之間的距離不超過800m；4．信號協(xié)調(diào)控制器分為主控制器的協(xié)調(diào)控制和無電纜協(xié)調(diào)控制兩類。1.3面控系統(tǒng)交通信號面控制也稱“區(qū)域控制”或“網(wǎng)絡協(xié)調(diào)控制”，是把某一區(qū)域內(nèi)的全部交通信號納入一個指揮中心管理下的一套整體控制系統(tǒng)，是單點信號、干道信號和網(wǎng)絡信號系統(tǒng)的綜合控制系統(tǒng)。其優(yōu)點是：可獲得全區(qū)域整體控制效益；可因地制宜地選用適宜的控制方法；可有效、經(jīng)濟地使用設備。交通信號面控制系統(tǒng)，從控制策略上可分為定時式脫機操作控制系統(tǒng)和感應式聯(lián)機操作控制系統(tǒng)；按控制方式可分為方案選擇方式和方案形成方式；按控制結構可分為集中式計算機控制結構和分層式計算機控制結構。1．定時式脫機操作控制系統(tǒng)。國際上應用較廣的是TRAN－SYT，即“交通網(wǎng)絡研究方法”。這種系統(tǒng)的根本原理，是利用交通流歷史及現(xiàn)狀統(tǒng)計數(shù)據(jù)，進行脫機優(yōu)化處理，得出多時段的最優(yōu)信號配時方案，編人計算機控制程序，對整個區(qū)域交通實施多時段定時控制。它由交通模型和優(yōu)化程序兩局部組成。2．感應式聯(lián)機操作控制系統(tǒng)。感應式聯(lián)機操作控制系統(tǒng)是一種能夠適應交通流量變化的“自適應控制系統(tǒng)”，也叫“動態(tài)響應控制系統(tǒng)”。在控制區(qū)交通網(wǎng)中設置車輛感應器，實時采集交通數(shù)據(jù)并實施聯(lián)機最優(yōu)控制。自適應控制結構復雜、投資高，對設備可靠性要求高，但能較好地適應交通流的隨機變化。目前，國內(nèi)使用的自適應控制系統(tǒng)主要有：〔1〕SCATS系統(tǒng)。SCATS控制系統(tǒng)，是方案選擇式實時自適應控制系統(tǒng)。它是一種用感應控制對配時參數(shù)可作局部調(diào)整的方案選擇系統(tǒng)，即預先設計一套與交通流量等級對應的最正確配時參數(shù)組合，存貯于中央控制計算機中。中央控制計算機通過設在各個路口的車輛感應器反應的車流通過量數(shù)據(jù)，自動選擇適宜的配時參數(shù)，并根據(jù)所選定的配時參數(shù)組合實行對路網(wǎng)交通信號的實時控制。SCATS的控制結構用的是分層式三級控制：中央監(jiān)控中心—地區(qū)控制中心一信號控制機?！?〕SCOOT系統(tǒng)。SCOOT〔Split－Cycle－OffsetOptirnazationTechnique〕系統(tǒng)，即“綠信比一信號周期一綠時差優(yōu)化技術”，是方案生成式實時自適應控制系統(tǒng)，是一種實時交通狀況模擬系統(tǒng)。與方案選擇方式的區(qū)別在于：不需要先貯存任何既定的配時方案，也不需要預先確定一套配時參數(shù)與交通流量的對應組合關系。方案生成式系統(tǒng)是通過安裝于各交叉路口每條進口道上游的車輛感應器，采集車輛到達信息，通過聯(lián)機處理，形成控制方案，連續(xù)地實時調(diào)整綠信比、周期時長和綠時差三個參數(shù)，使之與變化的交通流相適應。因此，它可以保證整個路網(wǎng)在任何時段都在最正確配時方案下運行?！?〕我國研制開發(fā)的機動車與自行車混合交通信號控制系統(tǒng)?！捌呶濉逼陂g，由公安部交通管理研究所與同濟大學等單位聯(lián)合研制開發(fā)了自適應交通信號控制系統(tǒng)，這套系統(tǒng)突出了對機動車與自行車混合交通進行控制的特點，采用區(qū)域控制級和路口控制級兩級控制結構。系統(tǒng)設置了實時自適應控制和固定配時控制功能，還可根據(jù)實際需求，由指揮中心發(fā)出命令，進行綠波控制、單點控制、指定相位控制等特殊控制。二．西客站片區(qū)交通組成與交通流量2.1交通組成特征未來，濟南西客站片區(qū)主要的交通方式包括：高速鐵路、長途客運、軌道交通、快速公交、常規(guī)公交、出租車、旅游巴士、社會車輛、自行車和步行。近期，西客站片區(qū)公共交通線網(wǎng)長度為20.7公里，公交線網(wǎng)密度為0.80公里/平方公里，非直線系數(shù)均大于1.4，線路重復系數(shù)為1.58。鑒于居民公交出行不方便，當前公共交通分擔率〔含出租車〕僅為15%左右，居民的出行80%-90%依靠個人交通方式〔小汽車、步行以及自行車等〕。2012年，濟南市被批準建設“公交都市”，西客站片區(qū)已經(jīng)落成濟南市最大的公交客運樞紐，并規(guī)劃兩條軌道交通線路穿過該片區(qū)。隨著公共交通吸引力的增加，公交出行分擔率將提高至40%以上。2.2交通流量特征(1)交通發(fā)生點近期西客站片區(qū)的交通發(fā)生點主要分布在已經(jīng)投入使用的回遷小區(qū)，交通出行目的主要是居民的工作出行、上學出行、娛樂出行等。隨著土地利用開發(fā)強度的加大，恒大雅苑、中建錦繡城、綠地繽紛城等住宅工程將在5年內(nèi)投入使用，這些高密度開發(fā)的住宅區(qū)將成為未來西客站片區(qū)的主要交通發(fā)生源。(2)交通吸引點近期西客站片區(qū)的交通吸引點主要分布在濟南西高鐵站、“十藝節(jié)”場館〔大劇院、圖書館、群眾藝術館、美術館〕。遠期，較高比重的商業(yè)、辦公等開發(fā)業(yè)態(tài)，形成較高就業(yè)密度。建成的辦公寫字樓、商務中心、大型購物廣場也將成為主要的交通吸引點。三．交通信號控制的策略3.1交通信號控制交通信號控制，是運用現(xiàn)代的信號裝置、通信設備、遙測及計算機技術等對動態(tài)的交通進行實時的組織與調(diào)整。通過交通信號控制，在未飽和交通條件下，降低車輛行駛延誤，減少紅燈停車次數(shù)，縮短車輛在路網(wǎng)內(nèi)的行駛時間，提高路網(wǎng)的整體通行能力；在飽和交通條件下，使交通流有序行進，分流車輛，緩解堵塞。3.2交通信號控制系統(tǒng)智能交通信號控制系統(tǒng)的根本組成是：主控中心、路口交通信號控制機以及數(shù)據(jù)傳輸設備。其中主控中心包括操作平臺、交互式數(shù)據(jù)庫、效益指標優(yōu)化模型、數(shù)據(jù)(圖像)分析處理。智能交通信號控制系統(tǒng)的核心是控制模型算法軟件，是貫穿規(guī)劃設計在內(nèi)的信號控制策略的管理平臺，表達著交通管理者的控制思想，它包括信號控制系統(tǒng)將起到的作用和地位。交通信號控制系統(tǒng)是現(xiàn)代城市交通控制和疏導的主要手段.而作為城市交通根本組成局部的平面交叉路口,其通行能力是解決城市交通問題的關鍵,而交通信號燈又是交叉路口必不可少的交通控制手段.隨著計算機技術和自動控制技術的開展,以及交通流理論的不斷開展完善,交通運輸組織與優(yōu)化理論、技術的不斷提高,國內(nèi)外逐步形成了一批高水平有實效的城市道路交通控制系統(tǒng).國外現(xiàn)狀：英國TRANSYT交通信號控制系統(tǒng)，澳大利亞SCAT系統(tǒng)，英國SCOOT系統(tǒng)，意大利UTOPIA/SPOT系統(tǒng)?！?〕英國TRANSYT交通信號控制系統(tǒng)TRANSYT系統(tǒng)是目前最成功的靜態(tài)系統(tǒng),但其缺點很明顯:計算量大,在大城市中這一問題尤為突出;不對周期進行優(yōu)化,故很難獲得整體最優(yōu)配時方案;它是離線優(yōu)化,需要大量的路網(wǎng)幾何、交通流數(shù)據(jù),需要花費大量的人力、物力、財力.〔2〕澳大利亞SCAT系統(tǒng)SCATS采取分層遞階式控制結構.其控制中心備有一臺監(jiān)控計算機和一臺管理計算機,通過串行數(shù)據(jù)通訊線路相連.地區(qū)級的計算機自動把各種數(shù)據(jù)送到管理計算機.監(jiān)控計算機連續(xù)地監(jiān)視所有路口的信號運行、檢測器的工作狀況.地區(qū)主控制器用于分析路口控制器送來的車流數(shù)據(jù),確定控制策略,并對本區(qū)域各路口進行實時控制.SCATS系統(tǒng)充分表達了計算機網(wǎng)絡技術的突出優(yōu)點,結構易于更改,控制方案較易變換.SCATS系統(tǒng)明顯的缺乏:第一,系統(tǒng)為一種方案選擇系統(tǒng),限制了配時參數(shù)的優(yōu)化程度;第二,系統(tǒng)過分依賴于計算機硬件,移植能力差:第三,選擇控制方案時,無實時信息反應.〔3〕英國SCOOT系統(tǒng)SCOOT是由英國道路研究所在TRANSYT系統(tǒng)的根底上采用自適應控制方法于1980年提出的動態(tài)交通控制系統(tǒng).SCOOT的模型與優(yōu)化原理與TRANSYT相仿,不同的是SCOOT為方案生成的控制系統(tǒng),是通過安裝在交叉口每條進口車道最上游的車輛檢測器所采集的車輛信息,進行聯(lián)機處理,從而形成控制方案,并能連續(xù)實時調(diào)整周期、綠信比和相位差來適應不同的交通流.SCOOT系統(tǒng)的缺乏是:相位不能自動增減,任何路口只能有固定的相序;獨立的控制子區(qū)的劃分不能自動完成,只能人工完成;安裝調(diào)試困難,對用戶的技術要求過高.〔4〕意大利UTOPIA/SPOT系統(tǒng)UTOPIA/SPOT系統(tǒng)由兩局部組成,SPOT(小型的分布式交通控制系統(tǒng))和UTOPIA(面控軟件);系統(tǒng)考慮了公交優(yōu)先的功能;采用了“強相互作用”的概念來保證區(qū)域控制的最優(yōu)性和魯棒性.此外,日本Kyosan電器制作的交通控制系統(tǒng)、德國的Siemens系統(tǒng)等也在我國得到了一定地應用.國內(nèi)城市交通控制系統(tǒng)研究狀況：交通控制系統(tǒng)主要是簡易單點信號機、SCOOT系統(tǒng)、TRANSYT系統(tǒng)和SCATS系統(tǒng)其中幾個結合使用。交通控制系統(tǒng)主要還是使用國產(chǎn)的簡易單點信號機和集中協(xié)調(diào)式信號機。這些信號系統(tǒng)雖然取得了較好的效果,但我國實際情況決定了需要對這些系統(tǒng)進行改良.1)需要完善信號控制.現(xiàn)有的單點信號控制系統(tǒng)一般只能實現(xiàn)兩相位控制,存在一定的局限性.而實際中,如果根據(jù)交叉路口的情況,適當采用多相位控制、變相序控制,可減少交叉路口的交通沖突,提高交通的平安性.2)需要合理解決混合交通流問題.現(xiàn)有信號控制系統(tǒng)對自行車流大多是與機動車同時開始,容易造成交通流沖突.因此,需要設計一種信號系統(tǒng)能對各個相位包括對自行車流單獨進行控制.3)實現(xiàn)區(qū)域網(wǎng)絡協(xié)調(diào)控制.目前,雖然在我國的幾個大城市,引進或研制了具有區(qū)域控制功能的集中式計算機控制系統(tǒng),但對于中小城市來說,建立這樣龐大的系統(tǒng)一方面代價高昂,另一方面實際利用效率不高.為了解決這一情況,在國內(nèi)的中小城市應大量推廣小型區(qū)域網(wǎng)絡協(xié)調(diào)控制信號系統(tǒng).4)國產(chǎn)化率低.目前國內(nèi)采用的信號控制系統(tǒng),國產(chǎn)化率整體較低,而進口費用十分昂貴.因此,研制并設計出符合我國實際情況的交通信號控制系統(tǒng),意義重大,效益也將十清楚顯3.3交通信號控制系統(tǒng)的開展對策信息采集方式：環(huán)形線圈檢測、激光/紅外線檢測、視頻檢測。軟硬件架構：硬件方面〔通用計算機系統(tǒng)與嵌入式系統(tǒng)〕。軟件方面：嵌入式處理器。控制策略方面：我國大多數(shù)城市中的大多數(shù)交叉路口采用的控制方式是定時控制或者是車輛感應式控制,其控制策略基于簡單的數(shù)學模型,對于交通系統(tǒng)這樣具有隨機性、模糊性和不確定性的復雜系統(tǒng)而言其效果往往差強人意。其它特殊功能的交通信號機：選用太陽能供電的交通信號機,可適用于無市政供電的郊區(qū)路口,也可以節(jié)省路口的時間和空間資源,其對硬件的主要要求為低功耗?；贕PS的交通信號控制系統(tǒng).如現(xiàn)有的SCATS信號控制系統(tǒng),主要由3局部組成:中央控制中心,路口信號控制器和每輛車的車載GPS裝置.該系統(tǒng)可提供豐富而且準確的信息數(shù)據(jù),但其要求每輛車都要配有GPS裝置。四．交通信號控制系統(tǒng)的系統(tǒng)框架現(xiàn)行城市路網(wǎng)交通信號控制系統(tǒng)的控制優(yōu)先級應遵循“單點交叉路口自適應控制→區(qū)域〔子區(qū)〕協(xié)調(diào)信號控制→中心網(wǎng)絡協(xié)調(diào)信號控制”原那么。采用了三級分布式系統(tǒng)結構框架，即單點路口級信號控制系統(tǒng)、區(qū)域〔子區(qū)〕級信號控制系統(tǒng)和中心網(wǎng)絡級信號控制系統(tǒng)。4.1路口控制級路口交通信號機及檢測器采集路口各檢測器提供的實時交通數(shù)據(jù)并加以初步分析整理，通過通信網(wǎng)絡傳送到上層控制機，用以調(diào)整配時方案；接收上層控制機的指令，控制本路口各個信號燈的燈色變換；在實施感應控制時，根據(jù)本路口的交通需求，自主地控制各入口信號燈的燈色變換。4.2區(qū)域控制級是決定信號網(wǎng)絡協(xié)調(diào)的高層控制。由區(qū)域控制計算機完成。分析各路口送來的車流數(shù)據(jù)，以控制子區(qū)域為根底，計算周期長度、綠信比和相位差，以適應主流交通狀況。同時保存收集到的各個交叉口的各種數(shù)據(jù)并用于脫機分析；監(jiān)控各路口控制器的工作狀態(tài)。4.3中心控制級為交叉口及協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的控制方案設計提供集中式輸入工具；提供集中監(jiān)控功能，監(jiān)控系統(tǒng)中各個路口級和區(qū)域級控制設備的運行情況。可同時控制多個路口，且可以擴展；中心控制軟件對控制方案根本數(shù)據(jù)進行平安保護，即通過硬件或軟件系統(tǒng)保護各項根本數(shù)據(jù)的平安，只有授權人員才能接觸；自動記錄各路口信號機的故障，便于及時搶修。4.4終端控制路口控制包括車輛檢測器、信號機和信息傳輸三個局部；區(qū)域控制包括區(qū)域控制機；指揮中心控制包括控制計算機和管理軟件。1〕中心控制主機：主要完成全區(qū)域的管理和全市級的交通控制功能，包括參數(shù)設置、區(qū)域監(jiān)視等；2〕區(qū)域通信處理機：主要完成區(qū)域內(nèi)信號機的交通信息采集、處理、預測及優(yōu)化，并將控制方案下發(fā)給路口執(zhí)行。區(qū)域控制效勞器的優(yōu)化預測功能是對本區(qū)域路口進行戰(zhàn)略級的優(yōu)化，對周期長、綠信比、相位差進行第一級優(yōu)化。區(qū)域控制效勞器同時負責本區(qū)域內(nèi)信號機的控制與監(jiān)視；3〕路口信號機：完成交通信息采集和上傳，完成中心控制方案的執(zhí)行。同時要根據(jù)路口的實際交通需求，在中心優(yōu)化的根底上實時調(diào)整綠燈時間，使信號配時最大程度的適應路口情況，到達最正確程度的暢通。五．區(qū)域協(xié)調(diào)控制子區(qū)的劃分交通控制子區(qū)是指:一個面積較大的路網(wǎng),在實行信號聯(lián)網(wǎng)協(xié)調(diào)控制(即“區(qū)域控制”或“面控”)時,根據(jù)路網(wǎng)所轄范圍不同區(qū)域具有不同交通特性(交通方式構成、交通量、流向等),把控制范圍分成不同的控制區(qū)域,每個控制區(qū)域采用不同的控制策略,各自實行適合本區(qū)域交通特點的控制方案。這些相對獨立的控制區(qū)域就是交通控制子區(qū)。而交通控制子區(qū)自動劃分是指:在對一個路網(wǎng)實行自適應信號協(xié)調(diào)控制時,為了使整個控制系統(tǒng)取得最正確的交通效益,在受控路網(wǎng)區(qū)域控制中心各個控制子區(qū)實時交通狀況的根底上,根據(jù)某種確定的判斷原那么,在某一時刻讓一些控制子區(qū)合并起來,采取統(tǒng)一的控制方案;而在另一時刻,這些控制子區(qū)那么可分解成假設干個相對獨立的局部,每一局部有自己獨特的控制方案,各自實行適合本子區(qū)交通特性的控制方案;或再與另外一些控制子區(qū)合并,在更大的范圍內(nèi)采用統(tǒng)一的控制方案;控制子區(qū)這種根據(jù)實時交通狀況自動合并或分解的過程就稱為交通控制子區(qū)自動劃分過程。5.1交通控制子區(qū)劃分的原那么5.1.1按信號周期長度來劃分交通控制子區(qū),被目前許多成功的交通控制系統(tǒng)所采用。周期劃分原那么的實質(zhì)是:相鄰交叉口信號最正確周期長度相近(周期差小于t秒),說明其交通狀況相似。此時,交叉口合并實行信號協(xié)調(diào)控制,可使得合并后的各交叉口總延誤小于合并前的總延誤。t值亦應根據(jù)當?shù)貙嶋H情況,考察周期時長與交通狀況的相關性,經(jīng)實地觀測調(diào)查后確定。5.1.2相鄰交叉口流量假設處于以下三種情況之一,應進行協(xié)調(diào)控制:其一,假設相鄰各交叉口流量都大于某個值(Qm),說明交叉口交通擁擠程度比擬高,甚至已處于交通阻塞狀態(tài)。為了迅速分流,緩解這種局部交通擁擠,應把這些交叉口劃入同一個交通控制子區(qū)。其二,假設相鄰交叉口流量差大于某個值(Qz),雖然交通特性差異大,但為了確保流量大的交叉口車流到達流量小的交叉口不至于遇到紅燈,產(chǎn)生大量的停車延誤,應考慮把它們劃入同一個交通控制子區(qū),進行協(xié)調(diào)控制。其三,假設相鄰交叉口車流量差小于某個值(Qh),說明交叉口交通流特性相似,也應考慮把這些交叉口劃入同一個交通控制子區(qū),進行協(xié)調(diào)控制。Qm、Qz、Qh可根據(jù)當?shù)貙嶋H情況,結合流量歷史統(tǒng)計數(shù)據(jù),經(jīng)實地觀測調(diào)查后確定。5.1.3設相鄰交叉口的距離為L。為了防止車輛排隊長度阻塞上游交叉口,當L≤Lh時,將這兩個交叉口劃入同一個交通控制子區(qū),進行協(xié)調(diào)控制。從上游交叉口進口道駛?cè)氲能嚵?駛出交叉口后,會隨著行駛距離的增大逐漸離散開來,當L≥Lf時,到達下游交叉口停車線的車流已顯隨機狀態(tài),這時實行信號協(xié)調(diào)控制反而降低系統(tǒng)整體交通效益,因此,可將這兩個交叉口分開,劃入不同的交通控制子區(qū)。合并距離Lh和別離距離Lf值可根據(jù)當?shù)厍闆r,經(jīng)現(xiàn)場觀測調(diào)查后確定。5.2交通控制子區(qū)自動劃分過程5.2.1在誘導條件下,周期原那么子區(qū)自動劃分要經(jīng)歷一個判斷過程:交通控制子區(qū)合并或別離是以“合并指標”是否到達“標準”來判斷的。假設合并指標到達“標準”,區(qū)域控制中心就會發(fā)出“合并”指令,從而實現(xiàn)相鄰交叉口的合并。這里所提到的“標準”包含一個量的概念,可用“合并指數(shù)”來表示。在每一個信號控制周期及信息發(fā)布周期內(nèi),都要進行“合并指標”的判斷計算(不一定同時進行)。信息發(fā)布周期,路線誘導系統(tǒng)根據(jù)導行車輛OD數(shù)據(jù),經(jīng)動態(tài)交通分配,得到路網(wǎng)各路段交通流量,然后由區(qū)域交通控制中心計算出路網(wǎng)各交叉口最正確周期長,判斷相鄰交叉口周期差。而信號控制周期內(nèi)“合并指數(shù)”的判斷計算是根據(jù)車輛檢測器檢測到的交叉口實時交通流量,結合歷史流量數(shù)據(jù),也由區(qū)域交通控制中心經(jīng)動態(tài)交通模型計算各交叉口最正確周期時長,判斷相鄰交叉口周期差。假設相鄰交叉口各自所要求的信號周期長度相差不超過t秒,那么,“合并指數(shù)”累積值為(+1),反之為(-1)。假設“合并指數(shù)”的累積值到達“s”,那么可認為相鄰交叉口已經(jīng)到達合并為一個控制子區(qū)的“標準”。合并后的控制子區(qū),在必要時還可以自動重新分解,只要“合并指數(shù)”累積值降至“0”。一旦“合并指數(shù)”累計至臨界值s或0,即使到達累計標準,“合并指數(shù)”也不再累加,即s和0是“合并指數(shù)”的上界值和下界值。誘導條件下周期子區(qū)自動劃分過程見圖1。圖1周期子區(qū)自動劃分過程5.2.2交通控制子區(qū)假設根據(jù)相鄰交叉口車流量情況來劃分,其子區(qū)自動劃分過程與周期原那么子區(qū)自動劃分過程根本相似。但“合并指數(shù)”定義為一個流量差,同時“合并指數(shù)”的計算要經(jīng)過三個判斷過程:首先,在每個信號周期,車輛檢測器都能檢測到一組交叉口實時交通流量數(shù)據(jù);而每一個信息發(fā)布周期,路線誘導系統(tǒng)都要進行路網(wǎng)交通流分配,各相關交叉口因此得到一組預測性數(shù)據(jù)(路線誘導系統(tǒng)直接提供,與傳統(tǒng)的由歷史數(shù)據(jù),經(jīng)交通模型計算得到預測數(shù)據(jù)有別)。區(qū)域控制中心根據(jù)這兩組交通流進行交叉口流量大小的判斷(不一定同時進行),假設相鄰交叉口的流量都大于Qm,說明該區(qū)域交通擁擠程度高,甚至已處于交通阻塞狀態(tài),為了緩解路網(wǎng)上的這種局部交通擁擠或阻塞,不得不從—個較大的范圍(超過幾個控制子區(qū)的范圍)的交通信號協(xié)調(diào)入手來解決問題。這樣,就有必要拋棄按“合并指數(shù)”累積值來決定控制子區(qū)合并的常規(guī)作法,而是讓區(qū)域控制中心會立即強制多個控制子區(qū)(或交叉口)合并。假設第一步判斷得出控制區(qū)域各交叉口處于正常交通狀態(tài),那么進入第二個判斷過程:判斷相鄰交叉口流量差是否大于Qz。假設為了防止車流量大的交叉口停車次數(shù)的劇增,應對這兩個交叉口進行協(xié)調(diào)控制(合并指數(shù)+1);否那么,進入第三個判斷過程:判斷相鄰交叉口的流量差是否小于Qh,且都比Q1大(Q1是交叉口實施信號聯(lián)網(wǎng)協(xié)調(diào)控制的最小值,應根據(jù)實際觀測得到),可認為相鄰交叉口交通流情況一致,應進行信號聯(lián)網(wǎng)協(xié)調(diào)控制(合并指數(shù)+1)。假設相鄰交叉口的車流量都很小,也會出現(xiàn)流量差很小的情況,但此時,道路上行駛的交通流隨機性較大,進行協(xié)調(diào)控制所獲得的交通效益不如單點控制的好。因此,流量控制下限值Q1確實定非常重要。誘導條件下流量子區(qū)自動劃分過程見圖2。圖2流量子區(qū)自動劃分過程5.2.3假設交通控制子區(qū)劃分是根據(jù)交叉口間距來劃分,由于交叉口間距是固定的,故可采用先固定,后自動的方法對交通控制子區(qū)進行劃分。即先對受控路網(wǎng)各交叉口間距L、合并距離Lh和別離距離Lf進行調(diào)查。假設L≤Lh,由于交叉口間距較小,不僅它們間的綠燈起步時差可選擇的范圍很小,而且排隊長度限制很嚴格(可容納的排隊車輛數(shù)十分有限),因此,它們其余兩項配時參數(shù)也被限制得較死。在這種情況下應將它們組合成一個整體(可認為是一個新的交叉口),并固定下來,參與同其它交叉口的配時優(yōu)化或子區(qū)劃分,進行協(xié)調(diào)控制。假設L≥Lf,由于交叉口間距較大,從上游交叉口停車線駛出到達下游交叉口停車線的車流離散性較高,進行信號協(xié)調(diào)控制后的效益費用比很小,或者進行信號協(xié)調(diào)比擬困難,此時,可把這兩個交叉口劃入不同的區(qū)域控制中心,采用不同的控制策略。西客站各子區(qū)劃分方式子