王 亮，郝志國(guó)，董芊里，趙 磊

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1 引言

據(jù)“暢通工程”的調(diào)研數(shù)據(jù)顯示，國(guó)內(nèi)目前的實(shí)現(xiàn)信號(hào)協(xié)調(diào)的交叉口數(shù)不到總數(shù)的1%，因此當(dāng)前的交叉口仍然是單點(diǎn)信號(hào)控制交叉口為主。單點(diǎn)交叉口的優(yōu)化是交通組織、交通管理、信號(hào)優(yōu)化等多項(xiàng)措施的綜合調(diào)優(yōu)結(jié)果，文章只針對(duì)信號(hào)優(yōu)化方面探討單點(diǎn)信號(hào)控制交叉口相位相序優(yōu)化效果。信號(hào)相位和配時(shí)是交叉口信號(hào)優(yōu)化的兩個(gè)重點(diǎn)，受到交叉口的形狀、交通渠化和交通流動(dòng)態(tài)特征的影響。

文章通過(guò)分析單點(diǎn)信號(hào)控制交叉口信號(hào)相位相序的放行方案和放行效果，給出了單點(diǎn)信號(hào)控制交叉口的信號(hào)相位相序放行方案，對(duì)于單點(diǎn)信號(hào)控制交叉口的信號(hào)優(yōu)化具有一定的指導(dǎo)意義。

2 信號(hào)相位相序

2.1 相位

信號(hào)相位是指在一個(gè)信號(hào)周期內(nèi)，一股或幾股車(chē)流在任何時(shí)刻都獲得完全相同的信號(hào)燈色顯示，那么就把它們獲得不同燈色（綠燈、黃燈、全紅）的連續(xù)時(shí)序稱(chēng)作一個(gè)信號(hào)相位。

由于交叉口中存在多個(gè)交通沖突點(diǎn)，如直行與左轉(zhuǎn)沖突、直行與右轉(zhuǎn)沖突、左轉(zhuǎn)和右轉(zhuǎn)的沖突等，因此在設(shè)置交叉口信號(hào)相位的時(shí)候，需要將沖突的方向的車(chē)流分離出來(lái)，相互沖突的交通流在不同相位階段放行，并給予對(duì)應(yīng)的燈色顯示時(shí)序，進(jìn)而提高交叉口內(nèi)車(chē)輛通行效率與行駛安全性。

2.2 相序

相序指相位設(shè)置的先后順序，即不同相位綠燈點(diǎn)亮的先后順序。信號(hào)相序的放行方案可以有多種組合，以十字交叉口為例，常用的有輪放和對(duì)放兩種放行方式。合理的信號(hào)相序可以有效避免交叉口的交通沖突，提高路口的放行效率。

3 信號(hào)相位及配時(shí)的確定

交叉口的信號(hào)相位相序需根據(jù)交叉口的渠化、流量等條件確定，其放行方式可以選擇對(duì)向同放，也可以選擇進(jìn)口道單放。以典型的十字交叉口為例，信號(hào)相位的確定可以按照如下步驟。

（1）流向飽和度分析。通過(guò)前期的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研，獲取交叉口的道路渠化現(xiàn)狀，將每個(gè)進(jìn)口道方向的車(chē)道類(lèi)型和車(chē)道數(shù)整理成表格。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研的信號(hào)配時(shí)方案（新配時(shí)路口可以直接用流量計(jì)算）、常用的車(chē)道流向飽和流量（單車(chē)道）計(jì)算不同放行相位下的有效綠燈時(shí)長(zhǎng)、綠信比以及各流向車(chē)道飽和度。

（2）車(chē)道分析。根據(jù)步驟（1）中計(jì)算的綠信比和飽和度分析不同流向車(chē)道的飽和狀態(tài)，按照車(chē)道的飽和狀態(tài)分析車(chē)道利用率情況，對(duì)于利用率較低的車(chē)道考慮調(diào)整車(chē)道的渠化方式。

（3）流向相關(guān)性分析。根據(jù)交叉口的車(chē)道流向?qū)⒔徊婵诘牟煌较蜍?chē)道的沖突標(biāo)注成表格形式，而后按照相關(guān)性將流向車(chē)道的流量進(jìn)行計(jì)算，公式如下：

將具有強(qiáng)相關(guān)性且不沖突的流向車(chē)道組合摘出，分析其組合放行的可行性。確定強(qiáng)相關(guān)組合后，其中的流向不再參與后續(xù)的組合。

強(qiáng)相關(guān)組合：相關(guān)性在[0.9，1）的非沖突流向組合。

較相關(guān)組合：較相關(guān)組合是指相關(guān)性在[0.6，0.9)的非沖突流向組合。

弱相關(guān)組合：若相關(guān)組合是指相關(guān)性在[0.3，0.6)的非沖突流向組合。

（4）優(yōu)化方案分析評(píng)價(jià)。根據(jù)上述車(chē)道利用率的情況，調(diào)整進(jìn)口道車(chē)道的渠化。重新整理車(chē)道渠化表格，計(jì)算流向車(chē)道的流量以及飽和度，對(duì)優(yōu)化相序、配時(shí)后的交叉口進(jìn)行效果評(píng)價(jià)。

4 案例分析

4.1 路口現(xiàn)狀概況

以北京市某路口為例，該交叉口是東西、南北方向的主干路的相交路口，車(chē)道較寬，交叉口周邊為商區(qū)、地鐵站和住宅區(qū)域，各方向交通流量大，路口過(guò)飽和。交叉口的早晚高峰、平峰交通流量和信號(hào)配時(shí)方案見(jiàn)表1～表2。

4.2 流量相關(guān)性分析

對(duì)交叉口的不同方向流量進(jìn)行飽和度計(jì)算和分析（以早高峰為例），其中車(chē)道通行能力參考經(jīng)驗(yàn)取值，計(jì)算所得各方向進(jìn)口車(chē)道飽和度見(jiàn)表3～表4。

從表3～表4可以看出交叉口的西進(jìn)口直行和東進(jìn)口左轉(zhuǎn)處于過(guò)飽和，東進(jìn)口直行處于飽和狀態(tài)，西進(jìn)口和北進(jìn)口的左轉(zhuǎn)均處于接近飽和狀態(tài)，而南北直行方向飽和度較低，有一定的空放。通過(guò)流量相關(guān)相關(guān)分析和流量調(diào)整，將交叉口的信號(hào)相位和配時(shí)方案調(diào)整如下。

新方案中增加了東西直行和左轉(zhuǎn)方向信號(hào)配時(shí)，減少了南北方向的綠燈時(shí)間，以高峰160s、平峰120s的周期進(jìn)行輪換放行，提高了路口的放行效率。

表1 交叉口交通流量表 單位：s

表2 交叉口信號(hào)配時(shí)方案表 單位：s

表3 交叉口直行車(chē)道飽和度表

表4 交叉口左轉(zhuǎn)車(chē)道飽和度表

表5 交叉口信號(hào)控制新方案 單位：s

4.3 優(yōu)化效果對(duì)比

通過(guò)第三方互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)平臺(tái)對(duì)交叉口排隊(duì)長(zhǎng)度、停車(chē)延誤時(shí)間、停車(chē)次數(shù)等各項(xiàng)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果見(jiàn)圖1。從優(yōu)化前后的對(duì)比圖中可以看出，信號(hào)優(yōu)化后該交叉口的停車(chē)延誤時(shí)間降低了22.07%。由此可知，新的配時(shí)方案在現(xiàn)有渠化環(huán)境的基礎(chǔ)上較大程度地緩解了路口的擁堵問(wèn)題。

5 結(jié)束語(yǔ)

本案例中路口東西直行和左轉(zhuǎn)相位過(guò)飽和，南北直行方向空放嚴(yán)重，信號(hào)配時(shí)方案不合理，與實(shí)際交通流量不符。通過(guò)多次現(xiàn)場(chǎng)勘查與調(diào)研，在認(rèn)真分析了路口存在的問(wèn)題后，通過(guò)流量相關(guān)性分析、優(yōu)化配時(shí)方案等方法，實(shí)現(xiàn)了擁堵路口信號(hào)優(yōu)化，使路口擁堵情況得以緩解，提高了路口的通行效率。

圖1 優(yōu)化前后延誤對(duì)比