基于綠波交通信號控制的城市快速通道節(jié)能減排應(yīng)用研究

楊欣

摘要： 隨著現(xiàn)代社會的進(jìn)步以及汽車工業(yè)的蓬勃發(fā)展，城市道路不斷出現(xiàn)交通擁擠、阻塞現(xiàn)象。加之我國城市化進(jìn)程速度的日益加快，城市人口數(shù)量和汽車保有量不斷增加，致使道路擁堵現(xiàn)象日益嚴(yán)重，同時引發(fā)一系列交通問題和環(huán)境問題。本項(xiàng)目選取揚(yáng)州市邗江中路為研究對象，將當(dāng)前城市快速通道的交叉口汽車尾氣排放與綠波交通信號控制下勻速行駛的汽車尾氣排放進(jìn)行對比，突出其節(jié)能減排的效益和改善空氣環(huán)境的作用，為建設(shè)生態(tài)社會，推廣綠波交通信號控制提供理論參考。

Abstract： With the progress of modern society and the vigorous development of the automobile industry， traffic congestion occur continuously in urban roads. In addition， with the acceleration of the urbanization process in our country， the number of urban population and the number of cars are increasing constantly， which leads to the increasingly serious traffic congestion， and a series of traffic problems and environmental problems. The project selected Hanjiang Road in Yangzhou as the research object， and compared the current city fast track intersection vehicle exhaust emissions with green wave traffic signal control vehicle exhaust emissions under uniform traffic to highlight its energy saving effect， the benefit and improvement of the air environment. It also provided a theoretical reference to promote green traffic signal control for the construction of ecological society.

關(guān)鍵詞： 綠波；信號配時；道路交叉口；節(jié)能減排；揚(yáng)州市

Key words： green wave；signal timing plan；road intersection；energy-saving and emission-reduction；Yangzhou

中圖分類號：U491.5+1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）03-0066-03

0 引言

針對交通控制方式的研究方法和研究成果較多，并能在不同城市不同道路的交通管理中加以應(yīng)用，對交通組織起到了很好的效果；綠波交通信號控制方式可以明顯提高道路的通行效率，但是在該控制方式下的節(jié)能減排效果的量化研究較少，城市快速通道的節(jié)能減排的計(jì)算模型和理論依據(jù)尚有深入研究的空間。

與大多數(shù)城市一樣，在交通狀況不斷改善的同時，居民數(shù)量的攀升和人均車輛保有量的迅速增加給城市交通帶來了不可忽視的通行壓力。故針對此情況，本項(xiàng)目以揚(yáng)州邗江區(qū)的邗江中路為例，進(jìn)行基于綠波交通信號控制的城市快速通道節(jié)能減排應(yīng)用研究。

1 交通數(shù)據(jù)調(diào)查與分析

選取邗江中路沿線（邗江中路—江陽路、邗江中路—興城西路、邗江中路—開發(fā)西路、邗江中路—文匯西路交叉口），進(jìn)行晚高峰時段（17：00-19：00）的詳細(xì)交通調(diào)查，主要包括交通信號控制現(xiàn)狀、道路現(xiàn)狀、交叉口間距、路段車速、流量（路段和交叉口）、行人和非機(jī)動車干擾情況等。

2 交通信號協(xié)調(diào)控制設(shè)計(jì)

2.1 單個交叉口定時信號控制參數(shù)計(jì)算（以開發(fā)西路為例）

根據(jù)調(diào)查數(shù)據(jù)（表1），可以得知：各交叉口非主干道方向左轉(zhuǎn)車輛所占比例并不大，故選擇兩相位進(jìn)行設(shè)計(jì)。

經(jīng)驗(yàn)算，該方案滿足行人過街安全所需的最短綠燈時間的要求，所以可以接受。

2.2 干線交通信號協(xié)調(diào)控制設(shè)計(jì)（數(shù)解法）

為了方便表述，從開發(fā)西路開始，依次給交叉口編號，記為A、B、C、D。采用數(shù)解法確定信號相位差，數(shù)解法的實(shí)質(zhì)是通過尋找各實(shí)際信號與理想信號偏差最小的理想信號間距來確定最優(yōu)相位差控制方案和綠波車速。

主要計(jì)算過程為：

①對于任意合理的理想信號間距，計(jì)算偏差量[1]；

②選擇偏差量最小的理想信號間距作為最優(yōu)的理想信號間距；

③根據(jù)最優(yōu)的理想信號間距及其布局確定各實(shí)際信號間的協(xié)調(diào)關(guān)系（交互協(xié)調(diào)還是同步協(xié)調(diào)），并計(jì)算相位差、綠時損失、有效綠信比等參數(shù)，根據(jù)有效綠信比計(jì)算連續(xù)綠波帶寬。

假設(shè)原定周期時長，則系統(tǒng)帶速則變?yōu)椋簐=2s/C=2×430/87=9.885m/s=35.6km/h。

由此，生成時空圖，見圖3。

3 邗江中路交通信號協(xié)調(diào)控制節(jié)能減排效益分析

此處采用[2]中的簡單升檔加速工況道路檢測實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，該實(shí)驗(yàn)結(jié)果的加速車速與本交通信號協(xié)調(diào)控制設(shè)計(jì)的系統(tǒng)帶速較好地吻合。

3.1 工況的設(shè)置

該研究中簡單升檔加速工況的檢測時間為三十秒，汽車從靜止加速，分別進(jìn)行三次不同的升檔方式提速至四十千米每小時后保持速度不變，行駛至該次工況實(shí)驗(yàn)結(jié)束。在這一過程中利用汽車尾氣排放遠(yuǎn)程移動檢測系統(tǒng)對汽車排放、發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速和空燃比進(jìn)行檢測。按照這一過程中檔位的變化情況，可將工況分為三類，見表4和圖4。

3.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

簡單升檔加速工況道路檢測實(shí)驗(yàn)的排放結(jié)果——汽車尾氣CO和HC排放量見（以發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速曲線第一個波峰為基點(diǎn)進(jìn)行了時延修正）如圖4。

在信號交叉口由于受交通信號的影響，行駛的車輛可能需要經(jīng)歷一個減速—停車—怠速—加速的過程，而受這一過程影響的相關(guān)車輛勢必會增加出行延誤、燃油消耗及尾氣排放。為方便討論，本項(xiàng)目選取車輛通過邗江中路主干道的一個周期為研究對象，來分析此過程中汽車尾氣排放的情況。由調(diào)查結(jié)果及數(shù)據(jù)分析可知，不設(shè)置綠波帶時，汽車的減速停車等待以及啟動加速時間為21+34+25+27+3×4=119s。

3.3 結(jié)果分析

由上述分析可知，三種簡單升檔加速工況的主要污染物CO和HC總排放量均大大減少，這說明對城市交叉口進(jìn)行綠波控制，可以有效的降低機(jī)動車在交叉口處的主要污染物CO和HC的排放。在綜合考慮交通因素和環(huán)境、能耗因素等情況下，通過對揚(yáng)州市邗江中路主干道進(jìn)行交叉口信號配時的實(shí)時優(yōu)化可以最大限度的提高交叉口的運(yùn)行效率，同時減少尾氣排放和燃油消耗。

4 結(jié)論

總之，在邗江中路各交叉口實(shí)施交通信號控制的主要目的就是對交叉口的交通流進(jìn)行合理地調(diào)度和引導(dǎo)，盡可能地提高通行率，減少車輛的制動、停車、啟動次數(shù)和尾氣排放量，減少環(huán)境污染，真正實(shí)現(xiàn)低碳生活，為我國建設(shè)創(chuàng)新型經(jīng)濟(jì)添磚加瓦。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳垚.Synchro的相位差優(yōu)化方法研究——以長安街交叉口為例[J].北京交通大學(xué)，2012.

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[3]孫劍，劉好德，李克平.城市干道交通信號協(xié)調(diào)控制仿真優(yōu)化[J].同濟(jì)大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2009（11）.endprint