基于通行能力的立交匝道信號(hào)控制系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)

呂亮

摘 要：近年來，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，機(jī)動(dòng)車數(shù)量激增，立交的通行能力已經(jīng)供需不平衡，鑒于此類問題，本文嘗試引入匝道信號(hào)控制系統(tǒng)，主要研究匝道沖突區(qū)的信號(hào)控制問題，通過合理的信號(hào)相位、配時(shí)設(shè)計(jì)，并配合以渠化設(shè)計(jì)來提升立交整體服務(wù)水平，得到一個(gè)最優(yōu)方案。最后，總結(jié)了本文設(shè)計(jì)成果以及對(duì)立交的優(yōu)化設(shè)計(jì)給予放眼展望。

關(guān)鍵詞：通行能力;匝道控制;沖突區(qū);信號(hào)控制

0 引言

隨著我國城市化進(jìn)程的加快以及汽車保有量的增加，全國各地發(fā)生擁堵的頻率和時(shí)長也是越來越多。而立交作為解決城市道路交通問題中的一個(gè)重要手段和解決形式，在解決城市道路擁擠問題中有著舉足輕重的作用。重慶作為一個(gè)“山地”城市，相比其他城市道路坡度較大，高架橋、立交橋較多。建造立交的目的就是為了減少或消除原平面上不同方向或類型的車輛沖突，可緩解擁堵、節(jié)約行車時(shí)間，以及增強(qiáng)行車安全等。但一旦立交設(shè)計(jì)不合理，每到流量高峰期，一個(gè)立交就會(huì)形成一個(gè)“堵點(diǎn)”，嚴(yán)重影響其周邊道路的通行能力。因此對(duì)已建立交進(jìn)行改造和治理是目前進(jìn)行交通管制的有效手段。

本設(shè)計(jì)以重慶丹龍路-海峽路立交（趙家壩立交）為例，對(duì)立交匝道進(jìn)行信號(hào)控制的優(yōu)化設(shè)計(jì)，得出一套優(yōu)化立交信號(hào)控制系統(tǒng)的方案，為其他城市立交的優(yōu)化提出可行性參考。

1 立交現(xiàn)狀分析

1.1 地理位置

重慶市丹龍路-海峽路立交位于重慶市東西快速干道、城市快速干道和城市次干道丹龍路交匯處，是海峽路、丹龍路、光電路的一個(gè)交叉口。東通四公里立交，西接鵝公巖大橋，南可入巴南區(qū)，北可往菜園壩大橋，是一個(gè)重要的交通要塞。

1.2 立交匝道現(xiàn)狀調(diào)查

互通式立交的類型有多種形式，而匝道作為立交組成的重要部分也有很多種形式。通過調(diào)查可知，丹龍路-海峽路立交匝道的主要形式是直連式左轉(zhuǎn)彎匝道和右轉(zhuǎn)匝道。

為了了解丹龍路-海峽路立交的現(xiàn)狀，更好的進(jìn)行匝道信號(hào)控制系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，本文對(duì)現(xiàn)場進(jìn)行了實(shí)地調(diào)查，以獲得道路的通行能力。

1.3 立交匝道現(xiàn)狀問題分析

經(jīng)過現(xiàn)場調(diào)查，發(fā)現(xiàn)該立交總共有如下四個(gè)沖突區(qū)。

沖突點(diǎn)Ⅰ從①號(hào)匝道匯入主線的流量和海峽路行駛的車輛形成的沖突點(diǎn)。沖突點(diǎn)Ⅱ號(hào)是通往鳳臨路支路的車輛與公交專用道出來的公交車形成的沖突點(diǎn)。由于在這里的車輛較少，因此在本文中我們不研究該沖突點(diǎn)。沖突點(diǎn)Ⅲ是在立交內(nèi)部，丹龍路和光電路匯入主線時(shí)，在二者的交匯處發(fā)生了沖突。沖突點(diǎn)Ⅳ主要就是從②號(hào)匝道處匯入的車流與主線車流形成的沖突點(diǎn)。在該沖突點(diǎn)的車流量比較小，基本不會(huì)造成排隊(duì)擁堵。在沖突點(diǎn)Ⅲ處產(chǎn)生的擁擠，對(duì)①號(hào)匝道匯入主線也會(huì)產(chǎn)生影響。而因此本文考慮在此處也進(jìn)行信號(hào)控制，并且與①號(hào)匝道相結(jié)合，采用干線控制系統(tǒng)的協(xié)調(diào)方式來進(jìn)行控制。

2 立交信號(hào)優(yōu)化方案設(shè)計(jì)

根據(jù)上文分析的結(jié)果，現(xiàn)根據(jù)高峰小時(shí)交通量計(jì)算定時(shí)控制中Ⅰ號(hào)沖突區(qū)和立交內(nèi)部Ⅳ號(hào)沖突區(qū)進(jìn)行配時(shí)。通過大致的估算，發(fā)現(xiàn)兩個(gè)信號(hào)燈的布設(shè)地點(diǎn)相差大約400m，同時(shí)通過雷達(dá)槍測得連續(xù)通行的車速為40km/h，可以計(jì)算出兩信號(hào)間的時(shí)差為36s。

在信號(hào)控制系統(tǒng)中，為使各交叉口的交通信號(hào)能取得協(xié)調(diào)，各個(gè)交通信號(hào)的周期時(shí)長必須是統(tǒng)一的。為此，必須先按單點(diǎn)定時(shí)信號(hào)的配時(shí)方法，根據(jù)系統(tǒng)中各交叉口的布局及交通流向、流量，計(jì)算出各個(gè)交叉口交通信號(hào)所需的周期時(shí)長，然后從中選出最大的周期時(shí)長作為這個(gè)系統(tǒng)的周期時(shí)長把需要周期時(shí)長最大的這個(gè)交叉口叫作關(guān)鍵交叉口。通過計(jì)算得知兩個(gè)交叉口的信號(hào)周期相差2s，因此我們?nèi)≈芷谳^大，也就是Ⅳ號(hào)沖突點(diǎn)的周期為關(guān)鍵周期，將①號(hào)匝道匯入主線的綠燈時(shí)間提高2s，這樣兩個(gè)信號(hào)的周期就相同。由于兩個(gè)信號(hào)是協(xié)調(diào)控制，因此我們采用一個(gè)信號(hào)機(jī)控制，二者的協(xié)調(diào)控制相位圖和配時(shí)圖如下：

3 結(jié)語

本文以研究立交匝道的信號(hào)控制系統(tǒng)為目的，選取作為重慶市交通丹龍路-海峽路立交為例，設(shè)計(jì)出其入口匝道和內(nèi)部交叉口干線協(xié)調(diào)控制的信號(hào)控制系統(tǒng)，為立交匝道的信號(hào)控制設(shè)計(jì)提供一個(gè)思路。由于重慶是個(gè)典型的山地城市，丹龍路-海峽路立交匝道信號(hào)控制系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)中還沒有考慮一些地形的因素。但是從整體上來看，通過仿真分析對(duì)比信號(hào)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)前后的立交整體通行狀態(tài)以及現(xiàn)狀擁堵路段的通行能力，都表明本次設(shè)計(jì)是成功的，提高了立交服務(wù)水平。

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