基于車(chē)流集散性的線控系統(tǒng)綠燈時(shí)間優(yōu)化

卓曦 鄭偉凡 吳秋花 張永強(qiáng) 傅麗碧

摘 要：為降低線控系統(tǒng)交通延誤，通過(guò)車(chē)流集散性分析，根據(jù)交通波理論，提出協(xié)調(diào)相位紅綠燈車(chē)流到達(dá)模型。在此基礎(chǔ)上，考慮綠波交通構(gòu)成和聚集車(chē)隊(duì)通行需求，依據(jù)綠波車(chē)流時(shí)空?qǐng)D，探討上下游交叉口的協(xié)調(diào)相位綠燈時(shí)間算法。進(jìn)而結(jié)合次要道路交通需求，給出線控系統(tǒng)的系統(tǒng)周期和綠燈時(shí)間優(yōu)化模型。最后以某干道為實(shí)例，進(jìn)行成果試算及驗(yàn)證。驗(yàn)證結(jié)果表明：相比現(xiàn)狀，優(yōu)化后實(shí)例干道延誤下降了82.57 s/pcu，主次路系統(tǒng)延誤下降了104.64 s/pcu;相比基于經(jīng)典數(shù)解法的綠波方案，優(yōu)化后實(shí)例干道延誤下降了18.24 s/pcu，主次路系統(tǒng)延誤下降了5.16 s/pcu。可見(jiàn)該方法可改善線控系統(tǒng)配時(shí)算法，有助于城市交通控制優(yōu)化。

關(guān)鍵詞：交通工程;綠燈時(shí)間;集散性;線控系統(tǒng);交通波理論

中圖分類(lèi)號(hào)：U491

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

城市道路線控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)多個(gè)信號(hào)交叉口聯(lián)動(dòng)控制，形成基于帶寬與帶速的綠波帶。而周期、綠信比、相位差等配時(shí)參數(shù)設(shè)置若不合理，易導(dǎo)致綠波通行比例、可達(dá)性和車(chē)隊(duì)通行率等綠波帶交通效率指標(biāo)[1]較差。其中，線控系統(tǒng)信號(hào)交叉口綠燈時(shí)間是綠信比的關(guān)鍵影響因素，為綠波帶寬提供了基礎(chǔ)條件。

在線控系統(tǒng)綠燈時(shí)間方面，國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究集中于以下兩點(diǎn)。（1）基于關(guān)鍵交叉口的綠燈時(shí)間計(jì)算。李瑞敏等[2]歸納了經(jīng)典數(shù)解法，說(shuō)明系統(tǒng)周期為關(guān)鍵交叉口（周期最大的交叉口）周期，而協(xié)調(diào)相位的最小綠燈時(shí)間是關(guān)鍵交叉口協(xié)調(diào)相位的綠燈時(shí)間。錢(qián)偉等[3]基于關(guān)鍵交叉口的系統(tǒng)周期，通過(guò)設(shè)置較大的干線相位權(quán)重，按比例分配綠波帶路口各相位綠燈時(shí)長(zhǎng)。盧凱等[4]針對(duì)處于未飽和狀態(tài)的交叉口，兼顧其關(guān)鍵車(chē)流與非關(guān)鍵車(chē)流的通行需求，建立相應(yīng)的綠信比分配模型。（2）考慮交通供給的綠燈時(shí)間計(jì)算。URBANIK T等[5]提出非協(xié)調(diào)相位綠燈只需滿足設(shè)計(jì)通行能力需求，然后將多余周期時(shí)間分配給協(xié)調(diào)相位綠燈，以滿足交通供給。曲大義等[6]提出線控系統(tǒng)協(xié)調(diào)方向綠燈時(shí)間需保證上下游交叉口之間的通行總供給大體一致。馬庚華等[7]通過(guò)車(chē)流量的比值計(jì)算，將非協(xié)調(diào)相位綠信比轉(zhuǎn)換為協(xié)調(diào)相位綠信比。

可見(jiàn)國(guó)內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)多考慮關(guān)鍵交叉口和交通供給，較少?gòu)奈⒂^角度探討相鄰交叉口間車(chē)流集散性規(guī)律對(duì)綠燈時(shí)長(zhǎng)的影響，不利于進(jìn)一步優(yōu)化帶寬和降低延誤。本文通過(guò)線控系統(tǒng)內(nèi)相鄰信號(hào)交叉口車(chē)流集散性分析，研究協(xié)調(diào)相位車(chē)流到達(dá)公式，在此基礎(chǔ)上，結(jié)合綠波結(jié)構(gòu)和聚集車(chē)隊(duì)通行需求，提出線控系統(tǒng)的系統(tǒng)周期和綠燈時(shí)間優(yōu)化算法?；诜抡娴膶?shí)例分析表明，在車(chē)流集散性的基礎(chǔ)上，本文提出的方法有利于降低線控系統(tǒng)交通延誤。

1 基于集散性的協(xié)調(diào)相位車(chē)流到達(dá)

以車(chē)流方向?yàn)橄掠畏较?，因而在交通信?hào)影響下，干道車(chē)隊(duì)通過(guò)上游信號(hào)交叉口后逐漸離散，直至下游信號(hào)交叉口前再次聚集成車(chē)隊(duì)，形成交通聚集波。參考交通波理論[8]，有：

Ngd，k=Nk，a=Qk，wgdx/3 600。（1）

式中：Ngd，k為下游交叉口協(xié)調(diào)相位綠燈期間第k車(chē)道到達(dá)車(chē)輛數(shù)（pcu）;Nk，a為第k車(chē)道聚集車(chē)隊(duì)的最大車(chē)輛數(shù)（pcu）;Qk，w為信號(hào)時(shí)段內(nèi)第k車(chē)道波流量（pcu/h）;gdx為下游交叉口協(xié)調(diào)相位綠燈時(shí)長(zhǎng)（s）。

類(lèi)似可得：

Nrd，k=Qk，wrdx/3 600。（2）

式中：Nrd，k為下游交叉口協(xié)調(diào)相位紅燈期間第k車(chē)道到達(dá)車(chē)輛數(shù)（pcu）;rdx為下游交叉口協(xié)調(diào)相位紅燈時(shí)間（s）。

進(jìn)而根據(jù)交通波理論，有：

Qk，w=vk，a-vk，dd-1k，a-d-1k，d。（3）

式中：vk，a為第k車(chē)道聚集車(chē)流速度（km/h）;vk，d為第k車(chē)道離散車(chē)流速度（km/h）;dk，a為第k車(chē)道聚集車(chē)流密度（pcu/km）;dk，d為第k車(chē)道離散車(chē)流密度（pcu/km）。

由于城市干道交通密度較大，vk，a和vk，d均采用格林伯對(duì)數(shù)模型[9]，即：

vk，i=vo ln（dj/dk，i）。（4）

式中：vk，i為第k車(chē)道第i股車(chē)流的車(chē)速（km/h）;vo為第k車(chē)道最佳車(chē)速（km/h）;dj為阻塞密度（pcu/km）;dk，i為第k車(chē)道第i股車(chē)流密度（pcu/km）。

為便于分析，進(jìn)行密度標(biāo)準(zhǔn)化：

ηk，i=dk，i/dj。（5）

式中：ηk，i為第k車(chē)道第i股車(chē)流的標(biāo)準(zhǔn)化密度。

結(jié)合式（1）、（3）～（5），有：

Ngd，k=Nk，a=Qk，wgdx3 600=vodjgdxln ηk，gd-ln ηk，ga3 600（η-1k，ga-η-1k，gd）。（6）

式中：ηk，gd為協(xié)調(diào)相位綠燈期間第k車(chē)道離散車(chē)流標(biāo)準(zhǔn)化密度;ηk，ga為協(xié)調(diào)相位綠燈期間第k車(chē)道聚集車(chē)流標(biāo)準(zhǔn)化密度。

同理，根據(jù)式（2）～（5），有：

Nrd，k=vodjrdxln η k，rd-ln ηk，ra3 600（η-1k，ra-η-1k，rd）。（7）

式中：ηk，rd為協(xié)調(diào)相位紅燈期間第k車(chē)道離散車(chē)流標(biāo)準(zhǔn)化密度;ηk，ra為協(xié)調(diào)相位紅燈期間第k車(chē)道聚集車(chē)流標(biāo)準(zhǔn)化密度。

式（6）和式（7）分別為所得協(xié)調(diào)相位綠燈和紅燈車(chē)流到達(dá)模型。

2 線控系統(tǒng)綠燈時(shí)間優(yōu)化

2.1 協(xié)調(diào)相位綠燈時(shí)間計(jì)算

2.1.1 基于綠波構(gòu)成的上游交叉口協(xié)調(diào)相位綠燈時(shí)間計(jì)算

在雙向綠波帶中，初定帶寬Wb（s），進(jìn)而如圖1所示，通過(guò)單方向綠波時(shí)空?qǐng)D分析，可見(jiàn)綠波交通量為上游交叉口紅燈期間到達(dá)和綠燈期間進(jìn)入綠波帶的聚集交通量。

考慮綠波交通構(gòu)成，上游信號(hào)交叉口單周期內(nèi)綠波帶交通量qub（pcu）為：

qub=∑Uk=1Nru，k+∑Uk=1Ngu，kWb-trgux-tr。（8）

式中：U為上游交叉口協(xié)調(diào)相位對(duì)應(yīng)車(chē)道數(shù);Nru，k為上游交叉口協(xié)調(diào)相位紅燈期間第k車(chē)道到達(dá)交通量（pcu）;Ngu，k為上游交叉口協(xié)調(diào)相位綠燈期間第k車(chē)道到達(dá)交通量（pcu）;tr為上游交叉口紅燈到達(dá)車(chē)流所需通行時(shí)間（s）;gux為上游交叉口協(xié)調(diào)相位顯示綠燈時(shí)間（s）。

假設(shè)線控系統(tǒng)的信號(hào)交叉口群中，兩兩交叉口為一個(gè)交叉口對(duì)。故圖1所示的上游交叉口同時(shí)是其上游方向交叉口對(duì)的下游交叉口，從而根據(jù)式（6）和（7），推算Ngu，k和Nru，k為：

Ngu，k=vodjguxln ηk，ugd-ln ηk，uga3 600（η-1k，uga-η-1k，ugd），（9）

Nru，k=vodjruxln ηk，urd-ln ηk，ura3 600（η-1k，ura-η-1k，urd）。（10）

式中：ηk，ugd為上游方向交叉口對(duì)協(xié)調(diào)相位綠燈期間第k車(chē)道離散車(chē)流標(biāo)準(zhǔn)化密度;ηk，uga為上游方向交叉口對(duì)協(xié)調(diào)相位綠燈期間第k車(chē)道聚集車(chē)流標(biāo)準(zhǔn)化密度;rux為上游交叉口協(xié)調(diào)相位紅燈時(shí)間（s）;ηk，urd為上游方向交叉口對(duì)協(xié)調(diào)相位紅燈期間第k車(chē)道離散車(chē)流標(biāo)準(zhǔn)化密度;ηk，ura為上游方向交叉口對(duì)協(xié)調(diào)相位紅燈期間第k車(chē)道聚集車(chē)流標(biāo)準(zhǔn)化密度。

同時(shí)，qub也可用下式求出：

qub=pu∑Uk=1（Nru，k+Ngu，k）。（11）

式中：pu為綠波帶交通量占上游交叉口到達(dá)交通量的比例。

為實(shí)現(xiàn)帶寬最大化，gux取較大值。故結(jié)合式（8）～（11），有：

gux=-b+b2-4ac2a，（12）

a=pu∑Uk=1ln ηk，ugd-ln ηk，ugaη-1k，uga-η-1k，ugd，（13）

b=rux（pu-1）∑Uk=1ln ηk，urd-ln ηk，uraη-1k，ura-η-1k，urd-（Wb-tr+putr）∑Uk=1ln ηk，ugd-ln ηk，ugaη-1k，uga-η-1k，ugd，（14）

c=-trrux（pu-1）∑Uk=1ln ηk，urd-ln ηk，uraη-1k，ura-η-1k，urd。（15）

式中：a，b，c均為變量系數(shù)。

2.1.2 基于聚集車(chē)隊(duì)的下游交叉口協(xié)調(diào)相位綠燈時(shí)間計(jì)算

根據(jù)圖1所示的時(shí)間關(guān)系，gdx需滿足下游交叉口聚集車(chē)隊(duì)通行需求，有：

gdx=Nd，maxtdh+tf-Oj，j+1。（16）

式中：Nd，max為下游交叉口聚集車(chē)隊(duì)的最大車(chē)輛數(shù)（pcu）;tdh為下游交叉口聚集車(chē)隊(duì)通過(guò)停車(chē)線的車(chē)頭時(shí)距（s/pcu）;tf為相鄰交叉口間頭車(chē)通行時(shí)間（s）;Oj，j+1為第j交叉口（上游交叉口）和第j+1交叉口（下游交叉口）的相對(duì)相位差（s），可用經(jīng)典數(shù)解法[2]進(jìn)行求解。

根據(jù)式（6），有：

Nd，max=maxk{Nk，a}=vodjgdxmaxkln ηk，gd-ln ηk，ga3 600（η-1k，ga-η-1k，gd）。（17）

如圖1所示，車(chē)隊(duì)頭車(chē)來(lái)自上游交叉口，有：

tf=3.6L/Vud。（18）

式中：L為上下游交叉口間距（m）;Vud為上下游交叉口間車(chē)流平均速度（km/h）。

結(jié)合式（16）～（18），有：

gdx=3.6LV-1ud-Oj，j+11-tdhvodjmaxk{ln ηk，gd-ln ηk，ga3 600（η-1k，ga-η-1k，gd）}。（19）

綜上所述，線控系統(tǒng)第j個(gè)信號(hào)交叉口單向綠波的協(xié)調(diào)相位綠燈時(shí)間gj，sx（s）為：

gj，sx=max{gj，ux，gj，dx}。（20）

式中：gj，ux為當(dāng)?shù)趈個(gè)交叉口是上游交叉口時(shí)，其單向協(xié)調(diào)相位綠燈時(shí)間（s），根據(jù)式（12）～（15）進(jìn)行計(jì)算;gj，dx為當(dāng)?shù)趈個(gè)交叉口是下游交叉口時(shí)，其單向協(xié)調(diào)相位綠燈時(shí)間（s），根據(jù)式（19）進(jìn)行計(jì)算。

同理可求對(duì)向綠波的協(xié)調(diào)相位綠燈時(shí)間gj，cx（s），進(jìn)而有雙向綠波帶中第j個(gè)信號(hào)交叉口協(xié)調(diào)相位綠燈時(shí)間gj，x（s）為：

gj，x=max{gj，sx，gj，cx}。（21）

2.2 非協(xié)調(diào)相位綠燈時(shí)間優(yōu)化

線控系統(tǒng)信號(hào)交叉口的第i個(gè)非協(xié)調(diào)相位綠燈時(shí)間應(yīng)滿足次要道路（與線控干道相交的道路）交通需求，基于文獻(xiàn)[2]，其公式如下：

gi，n=gi，ne-I+li=maxk3 600N1，iS1，i，3 600N2，iS2，i，…，

3 600Nk，iSk，i，…，3 600NMi，iSMi，i-I+li。（22）

式中：gi，n為第i個(gè)非協(xié)調(diào)相位的優(yōu)化綠燈時(shí)間（s）;gi，ne為第i個(gè)非協(xié)調(diào)相位的有效綠燈時(shí)間（s）;I為綠燈間隔時(shí)間（s）;li為第i個(gè)非協(xié)調(diào)相位損失時(shí)間（s）;Nk，i為第i個(gè)非協(xié)調(diào)相位的第k車(chē)道單周期內(nèi)交通量（pcu）;Sk，i為第i個(gè)非協(xié)調(diào)相位的第k車(chē)道飽和流量（pcu/h）;Mi為第i個(gè)非協(xié)調(diào)相位對(duì)應(yīng)進(jìn)口車(chē)道數(shù)。

2.3 系統(tǒng)周期和協(xié)調(diào)相位綠燈時(shí)間優(yōu)化

結(jié)合各相位綠燈時(shí)間，線控系統(tǒng)第j個(gè)信號(hào)交叉口優(yōu)化周期Cj，o（s）為：

Cj，o=∑Nji=1gi，n+gj，x+Aj+Rj，a。（23）

式中：Nj為第j個(gè)交叉口的非協(xié)調(diào)相位數(shù)量;Aj為第j個(gè)交叉口的黃燈總時(shí)長(zhǎng)（s）;Rj，a為第j個(gè)交叉口的全紅總時(shí)長(zhǎng)（s）。

此時(shí)優(yōu)化系統(tǒng)周期[2]Cos（s）為：

Cos=maxj{Cj，o}。（24）

進(jìn)而，第j個(gè)信號(hào)交叉口的協(xié)調(diào)相位優(yōu)化綠燈時(shí)間gj，ox（s）為：

gj，ox=Cos-∑Nji=1gi，n-Aj-Rj，a。（25）

3 實(shí)例分析

如圖2所示，在某市的主干道楊橋路上，以楊橋路—北大路交叉口和楊橋路—五一路交叉口之間的路段為實(shí)例，進(jìn)而針對(duì)從西到東方向的單向綠波，將沿線信號(hào)交叉口按序編號(hào)，進(jìn)行線控系統(tǒng)綠燈時(shí)間優(yōu)化。東到西方向的單向綠波進(jìn)行類(lèi)似優(yōu)化。

3.1 現(xiàn)狀分析

目前，該實(shí)例路段信號(hào)交叉口采用單點(diǎn)信號(hào)配時(shí)模式。通過(guò)調(diào)查，獲得現(xiàn)狀渠化和信號(hào)配時(shí)圖，見(jiàn)圖3和圖4。實(shí)地調(diào)查得實(shí)例路段的雙向交通量為4 528 pcu/h，設(shè)計(jì)車(chē)速為60 km/h。

3.2 優(yōu)化計(jì)算

根據(jù)本文研究成果，對(duì)實(shí)例干道交叉口進(jìn)行線控系統(tǒng)綠燈時(shí)間優(yōu)化。以楊橋路—井大路—仙塔街交叉口為例進(jìn)行試算，其它交叉口類(lèi)似計(jì)算。

（1）協(xié)調(diào)相位綠燈時(shí)間計(jì)算

如圖2所示，在西至東方向綠波中，該交叉口為第3個(gè)交叉口，是第2、3交叉口對(duì)的下游交叉口和第3、4交叉口對(duì)的上游交叉口。

當(dāng)楊橋路—井大路—仙塔街交叉口為上游交叉口時(shí)，假設(shè)初始Wb=38 s，pu=85%，調(diào)查得rux=47 s，U=2，tr=16 s。進(jìn)而，如圖3（c）所示，將協(xié)調(diào)相位對(duì)應(yīng)車(chē)道從內(nèi)至外進(jìn)行順序編號(hào)，有η1，uga=0.45，η1，ugd=0.32，η1，ura=1.00，η1，urd=0.42;η2，uga=0.39，η2，ugd=0.31，η2，ura=1.00，η2，urd=0.30。根據(jù)式（12）～（15），計(jì)算g3，ux=50.86 s。當(dāng)楊橋路—井大路—仙塔街交叉口為下游交叉口時(shí)，假設(shè)dj=143 pcu/km，經(jīng)典數(shù)解法算得O2，3=15 s，調(diào)查得L=480 m，Vud=50 km/h，tdh=0.5 s/pcu，vo=65 km/h，η1，gd=η1，ugd=0.32，η1，ga=η1，uga=0.45，η2，gd=η2，ugd=0.31，η2，ga=η2，uga=0.39。根據(jù)式（19），計(jì)算g3，dx=38.17 s。

因此，根據(jù)式（20），g3，sx=max{g3，ux，g3，dx}=max{50.86 s， 38.17 s}=50.86 s。同理計(jì)算g3，cx=45.32 s，根據(jù)式（21），計(jì)算g3，x=max{g3，sx，g3，cx}=max{50.86 s， 45.32 s}=50.86 s。

（2）綠燈時(shí)間優(yōu)化

如圖4（c）所示，該交叉口有2個(gè)非協(xié)調(diào)相位，即N3=2，東西左相位為第1非協(xié)調(diào)相位，南北直左右相位為第2非協(xié)調(diào)相位。進(jìn)而，如圖3（c）所示，調(diào)查得M1=2，M2=4，N1，1=8 pcu，S1，1=1 125 pcu/h;N2，1=7 pcu，S2，1=1 325 pcu/h;N1，2=17 pcu，S1，2=1 565 pcu/h;N2，2=19 pcu，S2，2=1 750 pcu/h;N3，2=14 pcu，S3，2=1 620 pcu/h;N4，2=16 pcu，S4，2=1 735 pcu/h;I=3 s，l1=l2=3 s，A3=9 s，R3，a=0。根據(jù)式（22）和（23），計(jì)算g1，n=25.60 s，g2，n=39.11 s，C3，o=124.56 s。類(lèi)似可得C1，o=84.72 s，C2，o=114.91 s，C4，o=129.25 s。根據(jù)式（24），計(jì)算Cos=129.25 s。進(jìn)而根據(jù)式（25），計(jì)算g3，ox=55.54 s。

如表1所示，其余交叉口同理類(lèi)推，計(jì)算線控系統(tǒng)優(yōu)化方案。該方案中，系統(tǒng)周期Cos為129.25 s，帶寬Wb為52 s，黃燈總時(shí)長(zhǎng)Aj均為9 s，全紅總時(shí)長(zhǎng)Rj，a均為0。

3.3 仿真驗(yàn)證

（1）經(jīng)典數(shù)解法計(jì)算

為對(duì)比分析，利用經(jīng)典數(shù)解法計(jì)算線控系統(tǒng)綠燈時(shí)間，具體如下：實(shí)例干道系統(tǒng)周期選取各交叉口周期的最大值，即Cos=120 s，并初定帶速vb（km/h）為50 km/h，則理想間距范圍{voCs/（3.6×2）-100，voCs/（3.6×2）+100}為{733 m，933 m}，進(jìn)而以10 m為步長(zhǎng)進(jìn)行計(jì)算。如表2所示，提出線控系統(tǒng)方案，且其對(duì)應(yīng)Wb為45 s，Aj均為9 s，Rj，a均為0。

（2）仿真評(píng)價(jià)

對(duì)現(xiàn)狀方案、經(jīng)典數(shù)解法優(yōu)化方案、本文優(yōu)化方案進(jìn)行編號(hào)，分別為第1、2、3方案。以楊橋路為主路，相交道路北大路、八一七路、井大路、仙塔街和五一路為次路，構(gòu)建主次路系統(tǒng)。在此基礎(chǔ)上，應(yīng)用VISSIM軟件[10]，選取早高峰時(shí)段7：30—8：30，進(jìn)而根據(jù)圖2～圖4、表1和表2，構(gòu)建仿真的實(shí)例干道路網(wǎng)結(jié)構(gòu)和信號(hào)配時(shí)，從而如表3所示，對(duì)比3個(gè)方案的延誤。

如表3所示，仿真結(jié)果表明：（1）針對(duì)實(shí)例干道楊橋路，第1方案延誤較大。而相比第1方案，第2方案延誤減少了64.33 s/pcu;第3方案延誤減少了82.57 s/pcu。而相比第2方案，第3方案延誤減少了18.24 s/pcu。（2）針對(duì)主次路系統(tǒng)，第1方案延誤較大。而相比第1方案，第2方案延誤減少了99.48 s/pcu;第3方案延誤減少了104.64 s/pcu。而相比第2方案，第3方案延誤減少了5.16 s/pcu。

由于現(xiàn)狀配時(shí)方案的交通需求適應(yīng)程度不足，其延誤較大。相比現(xiàn)狀配時(shí)方案，經(jīng)典數(shù)解法的綠波方案考慮關(guān)鍵交叉口需求，結(jié)合主次路流量比，實(shí)現(xiàn)了一定帶速的綠波帶，因而其延誤下降較多;相比現(xiàn)狀配時(shí)方案，本文優(yōu)化綠波方案考慮了車(chē)流到達(dá)規(guī)律，也實(shí)現(xiàn)了綠波交通，從而有效降低了延誤。相比基于經(jīng)典數(shù)解法的綠波方案，本文優(yōu)化綠波方案考慮了車(chē)流運(yùn)行集散性，一定程度增大了帶寬，進(jìn)一步降低了干道延誤，但由于本文優(yōu)化綠波方案增大了系統(tǒng)周期，導(dǎo)致次要道路延誤略有增大，因此其主次路系統(tǒng)降低的延誤較少。

4 結(jié)論

線控系統(tǒng)綠燈時(shí)間是影響綠波帶交通效率的重要時(shí)間要素?；诩⑿缘木€控系統(tǒng)綠燈時(shí)間優(yōu)化方法有助于提高綠波時(shí)間資源配置合理性。本文利用交通波理論，分析車(chē)流集散性，在此基礎(chǔ)上，提出協(xié)調(diào)相位紅綠燈到達(dá)交通量模型，然后針對(duì)交叉口對(duì)，給出基于綠波交通構(gòu)成的上游交叉口協(xié)調(diào)相位綠燈時(shí)間公式，并根據(jù)聚集車(chē)隊(duì)通行需求，結(jié)合相對(duì)相位差，確定下游交叉口協(xié)調(diào)相位綠燈時(shí)間公式，進(jìn)而根據(jù)次要道路通行需求，基于系統(tǒng)周期，給出綠燈時(shí)間優(yōu)化模型。實(shí)例仿真評(píng)價(jià)結(jié)果可見(jiàn)：相比現(xiàn)狀配時(shí)方案，經(jīng)典數(shù)解法和本文綠波優(yōu)化方案延誤均下降較多，而相比基于經(jīng)典數(shù)解法的綠波方案，本文優(yōu)化綠波方案進(jìn)一步降低了干道延誤，并略有降低了主次路系統(tǒng)延誤。

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（責(zé)任編輯：曾 晶）

Green Time Optimization for Artery Traffic Signal Control

System Based on Aggregation and Dispersion

ZHUO Xi*1， ZHENG Weifan1， WU Qiuhua1， ZHANG Yongqiang2， FU Libi1

（1.College of Civil Engineering， Fuzhou University， Fuzhou 350108， China; 2.College of Automobile and Transport Engineering， Nanjing Forestry University， Nanjing 210037， China）

Abstract：

To reduce the traffic delay of the artery traffic signal control system， by analyzing traffic aggregation and dispersion，the traffic wave theory was used to propose traffic arrival models in the green and red time of the coordinated phase. Based on the above， considering the traffic composition of green wave system and travel demand of aggregating vehicle platoon， the traffic spatial and temporal diagram of the green wave system was used to investigate the algorithm for the green duration in the coordinated phase of upstream and downstream intersections. After that， according to the travel demand of minor streets， the optimization models for the system cycle and green time of the artery traffic signal control system were proposed. Finally， one arterial was taken as an example of trial calculation and verification. Verification results show that compared with the current situation， the improved example arterials delay decreases by 82.57 s/pcu， and major-minor street systems delay decreases by 104.64 s/pcu. Meanwhile， compared with the green wave scheme calculated by the classical algebraic algorithm， the improved scheme provides results that the example arterials delay decreases by 18.24 s/pcu， and the street systems delay decreases by 5.16 s/pcu. It can be seen that the method could improve the signal timing algorithm of the artery traffic signal control system， so it is beneficial for optimizing urban traffic control.

Key words：

traffic engineering; green time; aggregation and dispersion; artery traffic signal control system; traffic wave theory