基于通行能力的立交匝道信号控制系统优化设计

吕亮

摘 要：近年来，随着社会经济的快速发展，机动车数量激增，立交的通行能力已经供需不平衡，鉴于此类问题，本文尝试引入匝道信号控制系统，主要研究匝道冲突区的信号控制问题，通过合理的信号相位、配时设计，并配合以渠化设计来提升立交整体服务水平，得到一个最优方案。最后，总结了本文设计成果以及对立交的优化设计给予放眼展望。

关键词：通行能力;匝道控制;冲突区;信号控制

0 引言

随着我国城市化进程的加快以及汽车保有量的增加，全国各地发生拥堵的频率和时长也是越来越多。而立交作为解决城市道路交通问题中的一个重要手段和解决形式，在解决城市道路拥挤问题中有着举足轻重的作用。重庆作为一个“山地”城市，相比其他城市道路坡度较大，高架桥、立交桥较多。建造立交的目的就是为了减少或消除原平面上不同方向或类型的车辆冲突，可缓解拥堵、节约行车时间，以及增强行车安全等。但一旦立交設计不合理，每到流量高峰期，一个立交就会形成一个“堵点”，严重影响其周边道路的通行能力。因此对已建立交进行改造和治理是目前进行交通管制的有效手段。

本设计以重庆丹龙路-海峡路立交（赵家坝立交）为例，对立交匝道进行信号控制的优化设计，得出一套优化立交信号控制系统的方案，为其他城市立交的优化提出可行性参考。

1 立交现状分析

1.1 地理位置

重庆市丹龙路-海峡路立交位于重庆市东西快速干道、城市快速干道和城市次干道丹龙路交汇处，是海峡路、丹龙路、光电路的一个交叉口。东通四公里立交，西接鹅公岩大桥，南可入巴南区，北可往菜园坝大桥，是一个重要的交通要塞。

1.2 立交匝道现状调查

互通式立交的类型有多种形式，而匝道作为立交组成的重要部分也有很多种形式。通过调查可知，丹龙路-海峡路立交匝道的主要形式是直连式左转弯匝道和右转匝道。

为了了解丹龙路-海峡路立交的现状，更好的进行匝道信号控制系统的优化设计，本文对现场进行了实地调查，以获得道路的通行能力。

1.3 立交匝道现状问题分析

经过现场调查，发现该立交总共有如下四个冲突区。

冲突点Ⅰ从①号匝道汇入主线的流量和海峡路行驶的车辆形成的冲突点。冲突点Ⅱ号是通往凤临路支路的车辆与公交专用道出来的公交车形成的冲突点。由于在这里的车辆较少，因此在本文中我们不研究该冲突点。冲突点Ⅲ是在立交内部，丹龙路和光电路汇入主线时，在二者的交汇处发生了冲突。冲突点Ⅳ主要就是从②号匝道处汇入的车流与主线车流形成的冲突点。在该冲突点的车流量比较小，基本不会造成排队拥堵。在冲突点Ⅲ处产生的拥挤，对①号匝道汇入主线也会产生影响。而因此本文考虑在此处也进行信号控制，并且与①号匝道相结合，采用干线控制系统的协调方式来进行控制。

2 立交信号优化方案设计

根据上文分析的结果，现根据高峰小时交通量计算定时控制中Ⅰ号冲突区和立交内部Ⅳ号冲突区进行配时。通过大致的估算，发现两个信号灯的布设地点相差大约400m，同时通过雷达枪测得连续通行的车速为40km/h，可以计算出两信号间的时差为36s。

在信号控制系统中，为使各交叉口的交通信号能取得协调，各个交通信号的周期时长必须是统一的。为此，必须先按单点定时信号的配时方法，根据系统中各交叉口的布局及交通流向、流量，计算出各个交叉口交通信号所需的周期时长，然后从中选出最大的周期时长作为这个系统的周期时长把需要周期时长最大的这个交叉口叫作关键交叉口。通过计算得知两个交叉口的信号周期相差2s，因此我们取周期较大，也就是Ⅳ号冲突点的周期为关键周期，将①号匝道汇入主线的绿灯时间提高2s，这样两个信号的周期就相同。由于两个信号是协调控制，因此我们采用一个信号机控制，二者的协调控制相位图和配时图如下：

3 结语

本文以研究立交匝道的信号控制系统为目的，选取作为重庆市交通丹龙路-海峡路立交为例，设计出其入口匝道和内部交叉口干线协调控制的信号控制系统，为立交匝道的信号控制设计提供一个思路。由于重庆是个典型的山地城市，丹龙路-海峡路立交匝道信号控制系统的优化设计中还没有考虑一些地形的因素。但是从整体上来看，通过仿真分析对比信号控制系统设计前后的立交整体通行状态以及现状拥堵路段的通行能力，都表明本次设计是成功的，提高了立交服务水平。

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