城市道路交叉口信号协调优化控制研究

林华根（安徽超远信息技术有限公司，安徽 合肥 230088）



城市道路交叉口信号协调优化控制研究

林华根
（安徽超远信息技术有限公司，安徽 合肥 230088）

摘 要：城市道路信号交叉口是城市道路的重要节点，它把城市道路相互连接起来构成道路网，其通行能力直接影响城市道路的通达，交叉口的交通流密度过大，将会造成路口的拥挤与堵塞，影响城市道路的正常运行，而提高信号交叉口通行能力、减少道路交叉口的车辆因停车与延误造成的损失，是城市道路交通管理相关部门追求的目标，鉴于此，本文以信号交叉口为研究对象，通过典型交叉口的调查，探究其通行能力，并分析信号交叉口的运行状况。

关键词：城市道路；信号控制；配时设计

近年来，我国城市机动车拥有量急剧增长，交通量的日益增加，使城市道路交通状况日趋紧张；同时，道路交通设施不完善、交通结构不合理、混合交通严重等原因，加重了城市道路的交通压力。

当前，交通拥堵不仅在我国，甚至在世界范围内已经成为备受关注的共性问题，几乎所有的城市都在不同程度地受到交通拥堵等问题的困扰。

由于城市道路交通系统多呈现网状结构，其主要特点是区域范围内道路网密度高，路网节点的交叉路口数量多，因此，道路交叉口已成为加强城市道路管理，减少交通拥堵的关键环节，且近年来各城市普遍存在的交通秩序混乱、道路交通拥堵、道路交通事故爆发率居高不下等问题，很多是由于道路交叉口管理秩序干扰严重，以及道路交叉口通行能力较低等造成。

由于城市道路各交叉口的交通流彼此关联度较高，并且是非确定性的，因此，集成应用智能控制技术、信息融合技术、交通预测技术与交通管理技术等先进技术，围绕城市道路交通管理实际需求，牢牢把握智能化和集成化这两大城市交通信号控制系统发展趋势，进而实现连点成线、连线成面的协调统一控制，是智能交通控制优化管理的关键和突破口。

现代城市交通信号控制系统已不仅仅是对道路交叉口信号灯进行远程控制，而是集道路交叉口信号灯控制和现代城市高速公路交通控制以及区域路网混合交通流于一体的混合型交通，进而实现区域路网条件下信号控制和城市高速公路集成控制。若只是依靠传统的被动、局部和静态的管理模式及控制策略，显然不能满足现代城市道路交通实际需求。因此，必须借助先进的技术手段，突破传统道路交通信号控制思维模式，实现由被动控制向主动自适应控制发展；信号控制技术方面向智能化、集成化发展；道路交通控制规模上要由交叉口节点控制向区域路网集成控制发展；控制模式上要由静态控制向动态诱导控制发展。

总之，通过研发先进的城市交通管理系统软硬件技术，建成由车辆违章监控系统、道路交通诱导系统、车辆违章信息处理系统、交通信号控制系统、车辆事故报警信息管理系统等组成的智能化集成化道路交通管理系统，以实现数据共享和联动控制，从而达到最佳管理效果。

日常的道路交通拥堵现象，绝大部分都是由于道路交叉口的通行效率较低造成的，因此，道路交叉口信号控制成为区域路网管理的重点。通过提高道路交叉口的通行效率，减少道路交叉口延误是城市道路交通管理追求的目标，也是改善城市道路整体状况的最有效的方法。

我国大多数城市道路交通信号交叉口均采用多相位信号控制，并根据城市交通流现状越来越多的信号交叉口设置了左、右转专用车道，以改善交通拥堵的状况。随着我国城市交通压力日趋增大，信号交叉口的管理方法也有了很大的改进。

城市道路交叉口信号控制系统作为一种常见的交通设施，由于交通行为参与者较多，且交通转向行为集中，控制方案也随之较多。道路交通信号控制系统通过为不同车道组分配通行权，使各车道组的交通流周期性地停驶，已实现交通秩序管理及优化控制。

在各周期中，不同流向的交通流具有不同的运行特性。同时，现代城市交通信号控制系统不仅控制道路交叉口交通信号，而且集道路交叉口交通信号管理、城市区域路网协调指挥和城市快速路及高速公路交通优化控制于一体。

日益增加的城市道路交通需求要求我们必须充分利用各种新理论和新技术创新发展道路交通信号管理体系。

（1）加快建设公交优先系统。在城市交通工具方面，优先发展快速公交，在软硬件设施设备方面，保证和实现公交优先，并充分运用以射频识别技术为主的公交优先交通信号控制系统。

（2）结合我国道路交通特点，针对混合交通比重大、电动车数量多的特点，研究开发高效先进的自适应信号控制模型和优化算法设计。

（3）推动信号控制标准化、模块化。力争实现信号控制设备通用化，大力引入同业竞争，从而促进交通信号控制行业更好地发展。同时，大力推进信号控制系统模块化，以加快先进技术的开发研制和升级换代。

（4）实现信号控制方式智能化。充分利用信息融合技术、计算机技术以及通信技术、自动控制技术、人工智能技术等先进技术，充分考虑交通系统的非线性、模糊性和不确定性，充分利用多种来源的信息，真正实现智能化的交通控制。

（5）信号控制系统发展要集成化。作为智能交通系统的重要分支，交通信号控制系统要与交通诱导、交通规划与管理、智能车辆系统等其他智能交通系统分支系统充分集成。

参考文献

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[4]康立山，尤矢勇，罗祖华.非数值并行算法－模拟退火算法[M].北京：科学出版社，1994.

中图分类号：U491

文献标识码：A