城市交通热点片区信号优化设计实证研究

史默文 树爱兵 徐新东

1.苏州市吴江区公安局交通警察大队，江苏苏州 215200；2.公安部交通管理科学研究所，江苏无锡 214151

随着我国经济的快速发展，城市机动车保有量得到了快速的增长，原有的老城区因城市规划、道路条件的限制逐渐成为拥堵的热点区域，限于对道路条件改造的困难，热点拥堵片区成为城市难以治愈的顽疾，也增加了交通管理者管理难度。本文选取吴江区三角进广场这一区域，从交通信号这一简单便于操作的角度对该拥堵热点片区进行分析与优化，通过信号的主动控制最大程度上降低片区的交通拥堵现象。

1 三角进广场交通概况

三角井广场位于苏州市吴江区老城区中心，周边分布有大量商业中心如万亚购物中心、亿佰生活广场、步行街等，包括吴江实验小学、幼儿园、大量住宅小区等大型交通流发生吸引点，片区内在早晚高峰有大量机动车出入该区域，受周边环境限制，目前片区内中山北路为双向四车道，流虹路段为双向两车道，道路条件已无法满足车流通行需求，各交叉口在早晚高峰均呈现出过饱和趋势。

2 交通控制策略及方案

热点片区内交叉口主要由于交通流量大，可供排队的空间有限，对于不当的放行相位顺序、放行相位时间，可能引起交叉口之间排队车辆聚集，排队溢出交叉口，产生交叉口“锁死”现象，近而影响上下游相邻交叉口。另外，由于片区内部分路段距离短，车辆变换车道也会产生交织，对交叉口通行影响较大。因此，对于交通流量较大，路段较短的热点交叉口，主要通过相位相序的合理设置、调整放行相位时间解决交叉口之间车辆排队问题，不使交叉口车辆产生溢出。热点片区交叉口交通冲突示意图如图1所示。

图1 热点片区交叉口交通冲突示意图

一般采用的做法是，在进入交叉口车辆放行之前，可设置交叉口清空相位，使车辆进入两交叉口之间时，通过交叉口不产生排队。在进入交叉口方向绿灯放行结束之后，通过相位设置，保证进入车辆能及时驶出交叉口。在实际应用过程中，相位的设置可根据交叉口的具体情况进行选择，之后根据运行效果进行调整。

片区内交叉口各相位放行时间设置时，首先明确控制目标是使交叉口之间不产生溢出或尽量少排队。因此，需使进入交叉口的车辆能顺利出交叉口而不在交叉口排队，出交叉口绿灯放行时间应大于进入交叉口方向绿灯放行时间，且尽量使车辆进入交叉口后能不排队直接通过交叉口。

2.1 早高峰信号优化协调

早高峰该片区（图2）里鲈乡路-流虹路由北向南车流较大，北向东左转进入流虹路路段车流也较大，北进口出现二次排队现象，鲈乡路-流虹路（图3）西进口由于设有路边停车位，仅有一条车道， 早高峰由西向东车流较大，早高峰中山路-流虹路、中山路-县府路两路口相对车流行驶较为通畅，少量二次排队现象。优化方案中鲈乡路-流虹路采用自适应控制，增加南北直行和西进口单放最大绿时间，减少东进口最大绿灯时间，协调控制中山路-流虹路与中山路-县府路南北方向，选取公共周期110s，采用双向绿波协调控制，提升该路段的通行速度。

图2 热点片区早高峰现状交通流示意图

图3 鲈乡路-流虹路早高峰西进口排队较长

2.2 晚高峰信号优化协调

晚高峰该片区（图4）各方向车流均较大，尤其突出的是鲈乡路-流虹路东进口车流，与早高峰西进口的拥堵相反，晚高峰东进口由于流虹路段上西塘河路的无信号控制路口机动车及非机动车冲突点较多，导致东进口车流较为拥堵；中山路-流虹路（图5）的南进口车辆溢出到中山路-县府路交叉口处，优化方案中，鲈乡路-流虹路采用自适应控制，增大东进口单放以及南北直行的最大绿灯时间，中山路加大协调方向的时间，选择公共周期为120s，增大南北直行的协调时间。保证南进口的大部分车流能一次通过该路段。

图4 热点片区晚高峰示意图

图5 中山路-流虹路南进口晚高峰溢出现象

图6 中山北路-流虹路及中山北路、县府路晚高峰协调绿波时距图

鲈乡路-流虹路口则采用自适应实时优化控制，具体方案如表1所示。

表1 鲈乡路-流虹路交叉口信号配时方案（s）

3 实施运行效果

选取相邻路口主要以排队情况及是否有溢出、排队长度、平均等灯次数作为评价指标。选择中山路作为评估对象，主要涉及中山路-县府路、中山路-流虹路，鲈乡路-流虹路。

（1）溢出情况。优化前会出现溢出现象，优化后，运行期间，未发现有溢出现象。

（2）参数评估。根据热点片区交叉口信号控制不发生排队溢出的首要目标，由于具体排队长度不易精确测算，选择排队车辆数作为评估指标，便于分析计算。选取其他参数包括平均停车次数以及平均通过时间。优化前后参数对比情况如表2所示。

表2 三角井广场优化前后参数对比

综上，在热点片区信号主动优化控制方式下，车流在高峰时段通过热点片区的平均停车次数及平均通过时间均有大幅度降低，二次平均排队车流也有明显的减少，片区交通运行得到显著改善。