相鄰近距橋頭交叉口信控協調優化

　　摘要:為提高相鄰近距橋頭的通行能力，減少橋面車輛排隊和排隊車輛的制動等影響，以泉州市德化縣龍津橋兩端交叉口為例，以排隊長度、路段平均行程速度等為目標評價指標，借助Synchro仿真軟件進行分析評價。在單點信控優化的基礎上，根據高峰時段的交通量和交通管理措施，采取“雙向綠波”的信號協調控制優化策略，建立優化的信號協調控制系統。

　　關鍵詞:橋頭交叉口;協調控制系統;Synchro軟件;信控優化

　　由于很多城市都是沿溪或者沿河而建，城市的路網建設發展中就出現了很多“橋頭交叉口”。特別是長度介于30~100m長度的中橋，其兩端變形成了距離較近的兩個交叉口(以下簡稱“相鄰近距橋頭交叉口”)。因為橋梁的特殊性，橋頭交叉口的交通組織和控制一直是被研究的問題節點[1-4]。從交通管理與控制的角度，將干道上的各交叉口組成一個線控系統進行協調控制，能夠有效地減少車輛的停車次數和延誤時間[5-7]。但是對于距離相對較短的橋梁交叉口，更加需要工程實例。基于此，本文選取位于泉州市德化縣城區西側龍津橋兩端的交叉口為研究對象，擬采用Synchro仿真軟件進行分析評價，研究橋梁兩端近距此類交叉口的交通信號控制優化方法，為其他類似工程改善提供參考。

　　1研究方法

　　1.1研究對象

　　此次研究對象信號控制系統的優化設計所需原始數據采集于泉州市德化縣城西側的龍津橋兩端交圖1龍津橋頭兩端交叉口現狀交通渠化叉口。龍津橋位于德化縣西門，呈南北向，設計速度為40km/h-1，連接德化縣城西側的浐溪兩岸，雖然由原來的雙向4車道擴建后成了6車道，但隨著機動車數量的增長，以及周邊車站、學校、國稅局、酒店等的出行需求影響，使得該節點的交通地位凸顯。

　　1.2現狀交通數據調查

　　交通數據調查主要采用人工法，主要調查內容包含:龍津橋兩端交叉口現狀信號控制配時方案。根據現場調查發現該路段在平峰時段運行良好。

　　但由于龍津橋長度只有101m，構成兩個相鄰而且距離很近的交叉口，加之橋面上南北兩側進口道均采用左轉、直行、右轉各一個車道的渠化方式，高峰時段導致橋面車流交織嚴重。信號周期內，最大排隊長度過長，超過橋面長度的排隊時有發生，高峰時段均出現橋面上排隊溢出的情況，直接將擁堵傳播至兩端的交叉口，進而影響整個路網的通行效率。

　　1.3信號控制仿真分析和優化方法

　　Synchro交通信號配時軟件具有建立路網快捷、信號配時方案直觀明了、交叉口渠化方便、干線協調仿真得當、兼顧路網交通運行數據等優點，同時還具有3DViewer的仿真、建模和運行分析模塊。Simtraffic是交通信號配時優化和交通模擬的核心模型，具有信號配時參數的優化、交叉口的微觀仿真和方案優劣的評價功能。

　　Synchro中沿用HCM2000對服務水平的定義和Webster延誤模型，采用控制延誤和百分比延誤計算方法，用于評價交叉口的服務水平，更加適合于信號控制方案的調整和優化，以及在近飽和或者超飽和時的信號控制交叉口的延誤計算[8]。目前，龍津橋兩端的兩個交叉口均為單點定時控制方式，通過分析龍津橋上的早高峰交通量，可知龍津橋上早高峰時段的由南往北方向直行的交通量(592pcu/h)與北往南的方向直行的交通量(557pcu/h)差不多，沒有在高峰時段產生“潮汐現象”。因此，根據該路段結構和交通流特性，該路段早高峰時段宜采用以交通量為導向的“雙向綠波”干線信號協調控制形式，即由南往北和由北往南方向均采用綠波信號控制，且獲得雙向最大綠波帶寬度。

　　2運行現狀分析

　　基于現狀信控方案和早高峰時段的交通量，進行現狀交通效益指標分析。借助Synchro軟件對早高峰時段的信號控制方案進行仿真分析，選取最大排隊長度、停車次數、平均行程速度和路網均車延誤為目標評價指標，從最大排隊長度來看，目前兩端交叉口高峰時段排隊時間都較長，其中，在早高峰時段橋面上雙向最大排隊長度為83.2和105.3m，排隊車輛已經占據了橋面空間，擁堵容易傳遞至兩端交叉口。自南向北和自北向南的平均行程速度分別為11.5和15.0km/h-1，與路段設計速度40km/h-1的比值分別為0.288和0.375，可見在高峰時段，特別是晚高峰時段的延誤較大，路段平均行程速度較低。

　　3信號控制協調優化

　　3.1單點信號控制優化

　　在做兩端交叉口信號協調控制系統前，需要進行兩個交叉口的單點信號控制方案優化。結合交叉口車道功能劃分，將潯南路與龍津橋交叉口北進口的左轉專用道，改成直左合用車道。應用Synchro軟件的信號配時優化功能，單點優化后的結果顯示:單個交叉口信號控制優化對整個路段乃至路網的交通運行指標有了很大的提升。龍津橋/潯南路交叉口南進口排隊長度從優化前的76.7m降低至45.3m，龍津橋/潯北路交叉口北進口排隊長度從128.6m降低至36.4m。從整個路段的通行效率來看，龍津橋橋面上南往北的排隊長度相比優化前降低了37.86%;北往南的排隊長度相比優化前降低了32.76%。南往北平均行程速度由11.5km/h-1提高到16.5km/h-1，北往南平均行程速度從15.0km/h-1提高到15.3km/h-1;研究區域路網的均車延誤降低了43.99%。但是，龍津橋/潯南路交叉口的北進口排隊長度依舊比較長。

　　3.2雙向綠波信控優化

　　為了進一步減少龍津橋橋面上的車輛排隊長度，提升高峰期南北雙向車流的通過速度，以早高峰時段交通量為基礎，采用“雙向綠波”信號控制。應用Synchro對兩個交叉口的信號周期進行協調控制優化，以潯南路與龍津橋交叉口北進口直行為關鍵相位，合理安排信號配時方案相序。設計帶速25km/h-1，兩個交叉口相位差為44s，公用周期時長為100s，北往南方向和南往北方向綠波帶的帶寬均為11s。

　　從“雙向綠波”協調控制后的結果，可以看出:在早高峰時段，龍津橋橋面南北向的排隊長度分別為18.7和40.5m，與現狀控制效果相比分別減少了77.52%和61.54%，可見在早高峰時段，橋面上雙向排隊車輛均有明顯的減少;路段平均行程速度分別為16.5和21.0km/h-1，與現狀控制效果相比分別提高了43.48%和40%;可見在早高峰時段，南北向的平均行程速度明顯提高;研究區域的路網均車延誤從105.7s降低到54.6s，降低了48.34%。

　　對比“雙向綠波”協調控制方案結果和僅做交叉口單點信控優化的結果，可見協調控制方案相較于僅考慮單點交叉口信控優化方案，優化效果明顯，排隊長度、平均行程速度、路網均車延誤等指標都有了顯著提升。

　　4結論

　　橋梁近距交叉口具有距離短、路段車流交織嚴重、排隊過長容易溢出等特征，此類路段的信號控制優化，如果分別考慮單點信控優化，容易造成橋面上排隊過長，擁堵傳播往下流溢出，應當綜合系統地考慮兩端交叉口的協調控制。首先，根據高峰時段2個交叉口的實際調查數據(交通量和信號配時參數等)，應用Synchro軟件對原控制方式的交通運行狀況進行評價;其次，根據實際交通量，應用Synchro仿真軟件優化2個交叉口的最佳信號配時方案;最后，采用“雙向綠波”的信號協調控制策略，優化兩個交叉口的公用周期時長和相位差等參數的基礎上構建研究對象的信號協調控制優化系統，并比較優化前后整個區域路網交通運行的控制效果。在選取目標評價指標時，僅考慮了早高峰時段的交通量特征，選取了排隊長度、平均行程速度和路網均車延誤為主要指標，衡量方案的優化程度。對于晚高峰時段和平峰期，交通運行特征有所變化，可以作為下一步研究驗證。

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