城市道路交叉口信號(hào)協(xié)調(diào)優(yōu)化控制研究

林華根（安徽超遠(yuǎn)信息技術(shù)有限公司，安徽 合肥 230088）

?

城市道路交叉口信號(hào)協(xié)調(diào)優(yōu)化控制研究

林華根
（安徽超遠(yuǎn)信息技術(shù)有限公司，安徽 合肥 230088）

摘 要：城市道路信號(hào)交叉口是城市道路的重要節(jié)點(diǎn)，它把城市道路相互連接起來(lái)構(gòu)成道路網(wǎng)，其通行能力直接影響城市道路的通達(dá)，交叉口的交通流密度過(guò)大，將會(huì)造成路口的擁擠與堵塞，影響城市道路的正常運(yùn)行，而提高信號(hào)交叉口通行能力、減少道路交叉口的車(chē)輛因停車(chē)與延誤造成的損失，是城市道路交通管理相關(guān)部門(mén)追求的目標(biāo)，鑒于此，本文以信號(hào)交叉口為研究對(duì)象，通過(guò)典型交叉口的調(diào)查，探究其通行能力，并分析信號(hào)交叉口的運(yùn)行狀況。

關(guān)鍵詞：城市道路；信號(hào)控制；配時(shí)設(shè)計(jì)

近年來(lái)，我國(guó)城市機(jī)動(dòng)車(chē)擁有量急劇增長(zhǎng)，交通量的日益增加，使城市道路交通狀況日趨緊張；同時(shí)，道路交通設(shè)施不完善、交通結(jié)構(gòu)不合理、混合交通嚴(yán)重等原因，加重了城市道路的交通壓力。

當(dāng)前，交通擁堵不僅在我國(guó)，甚至在世界范圍內(nèi)已經(jīng)成為備受關(guān)注的共性問(wèn)題，幾乎所有的城市都在不同程度地受到交通擁堵等問(wèn)題的困擾。

由于城市道路交通系統(tǒng)多呈現(xiàn)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，其主要特點(diǎn)是區(qū)域范圍內(nèi)道路網(wǎng)密度高，路網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的交叉路口數(shù)量多，因此，道路交叉口已成為加強(qiáng)城市道路管理，減少交通擁堵的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，且近年來(lái)各城市普遍存在的交通秩序混亂、道路交通擁堵、道路交通事故爆發(fā)率居高不下等問(wèn)題，很多是由于道路交叉口管理秩序干擾嚴(yán)重，以及道路交叉口通行能力較低等造成。

由于城市道路各交叉口的交通流彼此關(guān)聯(lián)度較高，并且是非確定性的，因此，集成應(yīng)用智能控制技術(shù)、信息融合技術(shù)、交通預(yù)測(cè)技術(shù)與交通管理技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)，圍繞城市道路交通管理實(shí)際需求，牢牢把握智能化和集成化這兩大城市交通信號(hào)控制系統(tǒng)發(fā)展趨勢(shì)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)連點(diǎn)成線、連線成面的協(xié)調(diào)統(tǒng)一控制，是智能交通控制優(yōu)化管理的關(guān)鍵和突破口。

現(xiàn)代城市交通信號(hào)控制系統(tǒng)已不僅僅是對(duì)道路交叉口信號(hào)燈進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，而是集道路交叉口信號(hào)燈控制和現(xiàn)代城市高速公路交通控制以及區(qū)域路網(wǎng)混合交通流于一體的混合型交通，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)區(qū)域路網(wǎng)條件下信號(hào)控制和城市高速公路集成控制。若只是依靠傳統(tǒng)的被動(dòng)、局部和靜態(tài)的管理模式及控制策略，顯然不能滿(mǎn)足現(xiàn)代城市道路交通實(shí)際需求。因此，必須借助先進(jìn)的技術(shù)手段，突破傳統(tǒng)道路交通信號(hào)控制思維模式，實(shí)現(xiàn)由被動(dòng)控制向主動(dòng)自適應(yīng)控制發(fā)展；信號(hào)控制技術(shù)方面向智能化、集成化發(fā)展；道路交通控制規(guī)模上要由交叉口節(jié)點(diǎn)控制向區(qū)域路網(wǎng)集成控制發(fā)展；控制模式上要由靜態(tài)控制向動(dòng)態(tài)誘導(dǎo)控制發(fā)展。

總之，通過(guò)研發(fā)先進(jìn)的城市交通管理系統(tǒng)軟硬件技術(shù)，建成由車(chē)輛違章監(jiān)控系統(tǒng)、道路交通誘導(dǎo)系統(tǒng)、車(chē)輛違章信息處理系統(tǒng)、交通信號(hào)控制系統(tǒng)、車(chē)輛事故報(bào)警信息管理系統(tǒng)等組成的智能化集成化道路交通管理系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享和聯(lián)動(dòng)控制，從而達(dá)到最佳管理效果。

日常的道路交通擁堵現(xiàn)象，絕大部分都是由于道路交叉口的通行效率較低造成的，因此，道路交叉口信號(hào)控制成為區(qū)域路網(wǎng)管理的重點(diǎn)。通過(guò)提高道路交叉口的通行效率，減少道路交叉口延誤是城市道路交通管理追求的目標(biāo)，也是改善城市道路整體狀況的最有效的方法。

我國(guó)大多數(shù)城市道路交通信號(hào)交叉口均采用多相位信號(hào)控制，并根據(jù)城市交通流現(xiàn)狀越來(lái)越多的信號(hào)交叉口設(shè)置了左、右轉(zhuǎn)專(zhuān)用車(chē)道，以改善交通擁堵的狀況。隨著我國(guó)城市交通壓力日趨增大，信號(hào)交叉口的管理方法也有了很大的改進(jìn)。

城市道路交叉口信號(hào)控制系統(tǒng)作為一種常見(jiàn)的交通設(shè)施，由于交通行為參與者較多，且交通轉(zhuǎn)向行為集中，控制方案也隨之較多。道路交通信號(hào)控制系統(tǒng)通過(guò)為不同車(chē)道組分配通行權(quán)，使各車(chē)道組的交通流周期性地停駛，已實(shí)現(xiàn)交通秩序管理及優(yōu)化控制。

在各周期中，不同流向的交通流具有不同的運(yùn)行特性。同時(shí)，現(xiàn)代城市交通信號(hào)控制系統(tǒng)不僅控制道路交叉口交通信號(hào)，而且集道路交叉口交通信號(hào)管理、城市區(qū)域路網(wǎng)協(xié)調(diào)指揮和城市快速路及高速公路交通優(yōu)化控制于一體。

日益增加的城市道路交通需求要求我們必須充分利用各種新理論和新技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展道路交通信號(hào)管理體系。

（1）加快建設(shè)公交優(yōu)先系統(tǒng)。在城市交通工具方面，優(yōu)先發(fā)展快速公交，在軟硬件設(shè)施設(shè)備方面，保證和實(shí)現(xiàn)公交優(yōu)先，并充分運(yùn)用以射頻識(shí)別技術(shù)為主的公交優(yōu)先交通信號(hào)控制系統(tǒng)。

（2）結(jié)合我國(guó)道路交通特點(diǎn)，針對(duì)混合交通比重大、電動(dòng)車(chē)數(shù)量多的特點(diǎn)，研究開(kāi)發(fā)高效先進(jìn)的自適應(yīng)信號(hào)控制模型和優(yōu)化算法設(shè)計(jì)。

（3）推動(dòng)信號(hào)控制標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化。力爭(zhēng)實(shí)現(xiàn)信號(hào)控制設(shè)備通用化，大力引入同業(yè)競(jìng)爭(zhēng)，從而促進(jìn)交通信號(hào)控制行業(yè)更好地發(fā)展。同時(shí)，大力推進(jìn)信號(hào)控制系統(tǒng)模塊化，以加快先進(jìn)技術(shù)的開(kāi)發(fā)研制和升級(jí)換代。

（4）實(shí)現(xiàn)信號(hào)控制方式智能化。充分利用信息融合技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)以及通信技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、人工智能技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)，充分考慮交通系統(tǒng)的非線性、模糊性和不確定性，充分利用多種來(lái)源的信息，真正實(shí)現(xiàn)智能化的交通控制。

（5）信號(hào)控制系統(tǒng)發(fā)展要集成化。作為智能交通系統(tǒng)的重要分支，交通信號(hào)控制系統(tǒng)要與交通誘導(dǎo)、交通規(guī)劃與管理、智能車(chē)輛系統(tǒng)等其他智能交通系統(tǒng)分支系統(tǒng)充分集成。

參考文獻(xiàn)

[1]楊佩昆，張樹(shù)升.交通管理與控制[M].北京：人民交通出版社，2003.

[2]陳群，晏克非.基于遺傳算法的城市交叉口實(shí)時(shí)信號(hào)控制研究[J].交通與計(jì)算機(jī)，2005（01）：15-18.

[3]玄光南，程潤(rùn)偉.遺傳算法與工程設(shè)計(jì)[M].北京：科學(xué)出版社，2000.

[4]康立山，尤矢勇，羅祖華.非數(shù)值并行算法－模擬退火算法[M].北京：科學(xué)出版社，1994.

中圖分類(lèi)號(hào)：U491

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A