基于控制线路转换的交通信号控制技术

王娟 王兵 秦雄 胡中新 叶尔森别克

摘 要：小城市大多数平交口是由普通信号灯进行两相位控制的。随着交通流量的不断增加，普遍存在控制相位不合理的问题。需要调整交叉口控制相位时，通常需要更换信号机、信号灯和控制线路，以满足多相位控制的需要。由于当前改造技术所限，更换信号机成本高，更换控制线路工程难度大。该文应对该问题，提出不更换信号机和控制线路，而通过控制线路转换的方法，利用控制线路转换装置，实现交通信号的多模式及多相位控制。

关键词：平交口 交通信号控制 控制线路转换 多模式 多相位

中图分类号：TN911 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）01（a）-0084-01

近年来，随着经济的快速发展，人民生活水平的不断提高，交通流量剧增，交通冲突现象明显，交通拥堵、事故、违法日益严重。而小城市大多数平交口是由普通信号灯进行两相位控制的，普遍存在相位及配时设计不合理、信号与渠化不匹配等问题。现有普通信号机的控制相位是确定的，要改变控制相位则需要更换信号机、信号灯和控制线路。更换信号机成本高，且更换控制线路工程难度大，这为改善小城市道路平交口冲突现象带来了难题。

该文针对小城市交通信号控制现状，提出基于控制线路转换的交通信号控制技术，通过转换信号控制的控制线路，在现有普通信号系统的基础上实现交通信号的多模式及多相位控制。解决小城市平交口对多模式多相位信控系统的需求，避免更换信号机、信号灯和控制线路的麻烦。

1 控制模式

该文提出通过转换普通信号机的控制线路，实现多种控制模式。通过控制线路转换，利用控制线路转换装置，普通信号机可以实现三种控制模式，分别为满屏信号灯控制、方向指示灯控制和组合信号灯控制，其中组合信号灯控制模式是由左转信号灯和满屏信号灯控制的。以上三种控制模式基本能满足所有小城市平交口的控制，能满足平交口对多相位控制的需求。采用普通的转换装置能很容易地实现三种模式的转换，非专业人士也可以操作控制，解决小城市缺少技术人员的问题。

2 控制方案

2.1 可实现的相位方案

满屏信号灯控制模式下，信号机仅控制满屏灯。对于十字型交叉口，此模式可以实现的常用相位方案有三种，第一种相位方案A1为：第一相位放行东西方向的车辆，第二相位放行南北方向的车辆；第二种相位方案A2为：第一相位放行东西方向的车辆，第二相位放行南进口的车辆，第三相位放行北进口的车辆；第三种相位方案A3为：第一相位放行西进口的车辆，第二相位放行东进口的车辆，第三相位放行南进口的车辆，第四相位放行北进口的车辆。对于T型交叉口，此模式可以实现的常用相位方案有三种，第一种相位方案A4为：第一相位放行东西方向的车辆，第二相位放行南进口的车辆；第二种相位方案A5为：第一相位放行南进口和西进口的车辆，第二相位放行东进口的车辆；第三种相位方案A6为各个进口分别放行。

方向指示灯控制模式和组合信号灯控制模式是类似的，组合信号灯控制模式控制左转箭头灯和满屏灯，即可以单独控制左转车辆。对于十字型交叉口，此模式可以实现的常用的相位方案有三种，第一种相位方案B1同相位方案A1；第二种相位方案B2为：第一相位放行東西方向的直行和右转车辆，第二相位放行东西方向的左转车辆，第三相位放行南北方向的车辆；第三种相位方案B3为：第一相位放行东西方向的直行和右转车辆，第二相位放行东西方向的左转车辆，第三相位放行南北方向的直行和右转车辆，第四相位放行南北方向的左转车辆。对于T型交叉口，此模式可以实现的常用相位方案B4同A4。其中东南西北是自定义的，可根据实际情况自定义，表中相位方案为常用的相位相序方案，该文没有考虑不同相序条件下的方案，具体设计时可根据交叉口的具体情况调整相序。

2.2 相位方案的选择

相位相序的设计是交叉口信号控制系统中的一项关键技术，它不仅与交叉口自身的几何特性有关，还与交叉口渠化设计、交通流特性等诸多因素有关。在进行交叉口信号相位设计时必须根据实际情况和需要，综合考虑各个影响因素，权衡利弊。如何根据交叉口几何特性、交叉口渠化和交通流特性等因素，寻求合理的相位相序成为信号控制方案的关键。

通过对部分小城市关键交叉口的调查情况，统计分析了小城市关键十字型交叉口和T型交叉口的现状渠化情况及相位需求，结合该研究设计的多模式信控系统可以实现的相位方案，得到不同交叉口不同渠化方案情况下可以选择的相位方案。对于十字型交叉口，若各个进口没有左转专用车道的交叉口，可以采用的相位方案有A1、A2、A3、B1，仅两个对向的进口有专用左转车道时，常采用相位方案B2，各个进口均有左转专用车道时，常采用相位方案B3。对于T型交叉口，常采用的相位方案有A4、A5、A6、B4。

一种类型的交叉口对应的最佳相位方案有多种，具体根据交叉口各进口的流量来确定相位方案。由于左转流量对交叉口运行的影响最大，所以在许多情况下，相位数、相位类型、相位相序等常常要依据左转流量的要求来确定。

对于十字型交叉口，A1和B1相位方案是最常见的相位方案，这种相位方案适用于左转车流量较小的情况。当左转车流量很大且有左转专用道的时候，可以把两相位B1变成三相位B2或四相位B3的信号相位方案。若B1中两相位中同一相位的两个方向的车流量相差很大，如仅有一个方向的左转车辆较多时，适合采用三相位A2或四相位A3。

对于T型交叉口，常规的相位划分有对称流放行和单口放行两种方式，当左转交通流需求较小时，宜采用两相位控制A1、B1，A1中若进口有专用右转车道和专用直行车道，右转车辆和直行车辆可以不受信号灯控制，一直通行；若左转车流量较大，可根据冲突分析采用适当的两相位A5，以尽量减少冲突为原则，若车流量均很大，左转需求也很大，可采用三相位A7控制，各口单放。

3 结语

该文提出了基于线路转换的交通信号控制技术，通过控制线路转换，改善小城市道路交通信号控制平交口的控制现状。此技术的实现，不需更换信号机和控制线路，即可实现交通信号的多模式及多相位控制，降低交通改善成本和工程难度，充分利用现有的交通控制系统。利用现有的设施实现多模式多相位控制在小城市具有迫切的需求和广泛的应用前景。

参考文献

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