宿州市二徐路南段干道绿波控制研究

应晶晶，巩舜妹，孙林华

（宿州学院资源与土木工程学院，安徽 宿州 234000）

1 引言

交通拥堵问题关乎城市交通的命脉，单个交叉口的交通拥堵治理问题受到各方学者的重视，单一交叉口拥堵现象[1]明显导致整个关联区域交叉口交通阻塞[2]，从而使停车延误时间增加，排队长度增大，车辆的实际通行能力显著降低。

绿波控制系统能够有效的解决上述问题，因此，研究城市干线交通绿波控制系统意义重大。我国的交通专家对“绿波控制”进行了多方位全方面的深入研究。卢凯[3]建立了以停车次数和总延误时间为目标函数的绿波控制优化模型，但模型中未涉及到排队长度对干线控制的影响。马囡囡[4]设计了城市单项绿波控制方案，但未考虑到城市区域路网的整体运行时间。刘东研究了相邻交叉口的信号协调控制问题，但未考虑较远交叉口的排队长度以及延误时间。

线控介于点控和面控的中间环节，干线绿波协调控制节约了居民出行的时间，对提高居民的出行效率具有重大意义。

2 研究路段现状

2.1 现状概况

宿州市二徐路位于宿州市埇桥区的东北方向，北至埇桥区宿州大道，南达S303，是埇桥区东北方向的主要通道之一，研究路段道路全长4.7km，沿途共计3个主要信号控制交叉口，沿线途经多处居民生活区、宿州市教育园区以及地上商场等大型交通吸引点，信号交叉口配时不合理，机动车交叉口排队长度过长以及路段延误时间居高不下，由此可见，该路段必须采用绿波协调控制以确保干线畅通无阻。

2.2 交通流变化无序

二徐路沿途交通吸引点较多，教育园区交通流变化规律波动显著，大学城商业圈客流活动频繁，随着时间的有序推移，交通流量随机性变化明显，交通流规律难以把握，导致机动车延误率持续上升。路口排队长度过长，造成交通阻塞。单个交叉口的通行效率显著降低。研究路段道路长度较长，整条道路采用智能信号灯控制，相邻路段交通流衔接不畅（上游交叉口通行畅通，下游交叉口通行阻塞现象尤为明显），影响整体道路运行效果的稳定性。二徐路是宿州市东北方向重要的干道之一，周围部分路网可靠性较差，整体交通压力较大。

2.3 信号配时控制方案现状

经过现场调研，二徐路三个连续交叉口（路口①为宿州大道与二徐路交叉口，路口②为明德大道与二徐路交叉口，路口③为S303与二徐路交叉路口）的信号配时方案见表1所示。

三个连续交叉口信号配时现状 表1

上述表格中的信号配时数据为实地勘察的数据，全路段未采用绿波控制方案，全天采用单一的信号配时方案降低了机动车的通行效率，增大了机动车的排队长度。

3 二徐路南段信号配时方案

3.1 设计步骤

①确定调查交叉口的周期时长，见式（1）：

式中：C为信号控制中的最佳周期时间，单位s；L为信号控制中的总损失时间，单位s；Y为信号交叉口中各相位的最大流量比之和。

②确定关键交叉口，信号协调控制中，关键交叉口的信号周期时长最长。二徐路南段的关键交叉口为宿州大道与二徐路交汇处。

③确定非关键交叉口，北环外路与二徐路交叉口、S303与二徐路交叉口为非关键交叉路口，根据相邻路口的长度以及车辆运行速度计算出车辆到达路口的时间。二徐路为线控的协调路段，当非协调路段满足最小绿灯通行时，协调相位将增添富余的绿灯时间。以形成最大绿波带，具体如下式所示：

tEX1为二徐路与宿州大道南北直行的最小有效绿灯时间；tEX2为二徐路与S303省道南北直行的最小有效绿灯时间，tX1为二徐路与宿州大道南北直行的显示绿灯时间，tX2为二徐路与S303省道南北直行的显示绿灯时间，L为非关键交叉口总损失时间，单位为s；K为非关键交叉口非协调相位的相位总数。

④运用图解法计算线性协调控制的相位差，最后计算出各个信号周期的时长。

3.2 二徐路南段控制方案

根据上述的计算结果以及详细的设计步骤，确定最后的绿波控制方案如表2所示。

三个连续交叉口调整后信号配时方案 表2

上述表格中的信号配时数据为调整后的信号配时方案，二徐路采用最新的绿波控制技术，提高了机动车的通行效率，降低了机动车的排队长度。

4 方案仿真及结果评价

利用VISSIM微观交通仿真软件，对宿州市二徐路南段现有的交通信号控制方案以及利用绿波控制调整后的控制方案进行前后效果对比，以车辆的排队长度以及车辆在道路中的总延误时间作为输出参数，具体输出值见表格3和表格4。

二徐路南段绿波协调控制前后车辆总延误时间 表3

由上表4可知，优化后车辆平均排队长度明显低于优化前的车辆平均排队长度。优化后的车辆最大排队长度低于优化前的车辆最大排队长度。由上表3可知，优化后的车辆总延误时间比优化前的车辆总延误时间明显降低。

二徐路南段绿波协调控制前后车辆排队长度 表3

5 结语

通过对二徐路南段三个连续交叉口的实地调研，实行绿波控制前后的交通现状明显不同，主要体现在排队长度以及车辆的总延误时间两个方面。从VISSIM仿真结果看出，进行绿波协调控制后的宿州大道南进口平均排队长度减少14m，最大排队长度减少32m，北进口平均排队长度减少13 m，最大排队长度减少33m。二徐路南段自南至北总延误值降低了30.1%，自北至南降低了28.1%。二徐路与S303省道是典型的T型交叉口，相对比十字交叉口而言，其通行能力较小，通过绿波协调控制后，平均排队长度和最大排队长度明显缩短，路段的延误时间得到了有效的降低。二徐路的实际通行能力明显提高，优化后的设计方案减少了车辆的排队长度，降低了车辆的延误时间，有效的缓解了二徐路的交通拥挤现状。