基于T型交叉口的感应信号控制系统

（江苏大学汽车与交通工程学院 江苏·镇江 212013）

随着交通现代化的发展的进程，城市交通状况不断恶化，极为需要先进高效的技术手段来优化现有的交通设施以确保城市最基本的交通能力。现如今，T型交叉口的发展引起科研学者的注重。利用微观交通仿真软件Vissim对T型交叉口进行感应式交通信号系统设计，主要包括Vissim的二次开发并适用性地编写了Vissim-Pua&Vap语言，与传统固定配时相比感应式交通信号控制的合理性与实用性显著提升。

1 T型交叉口的交通现状分析与渠化改造

1.1 交叉口现状分析

黄山西路与达信路是一条镇江核心商贸区附近的交通要道。该交叉口是镇江市重要的交通枢纽，目前是固定式信号控制交叉口。

1.2 交叉口渠化改造

对黄山西路－达信路交叉口的实际现状进行调查后，发现西进口与东出口之间存在中央分隔带，在交叉口会明显的发现，车辆在通过交叉口虽然黄山西路的车速明显增加，但达信街辅道的车辆会出现无法左转现象，尤其是对于驶向镇江站台的车辆会增加下一个交叉口的交通压力，造成整个干线的延误增加和服务水平下降的情况。根据显著问题，对宏观方向上的交叉口现状进行渠化改造设计如下：（1）取消交叉口原有的中央分隔带，采用三相位设置，以满足达信街车辆左转驶入黄山西路的需求，更高效地利用道路的交通设施资源。（2）增加交通信号感应控制装置。将原有的定时信号装置去掉，采用全感应式交通信号装置，在三个进口道相应位置埋设感应信号装置。

2 交通基础调查

首先需要在交叉口现状的基础上进行交通调查，交通调查是道路交通发展过程中可行性研究的重要环节。在调查结束后，需要将各周期内交通量扩大为小时交通量。根据对实际调查数据的分析，在具有代表性的工作日内该交叉口一天内晚高峰小时时段流量最多可达1840pcu/h，高峰时段内的流量与平峰时段流量大小变化比较突出，高峰与平峰流量差距较大。

3 感应信号控制

感应信号控制的过程中的第一个相位开始，感应信号控制器内会预设有一个“初期绿灯时间”，当初期绿灯时间结束，与此同时增加一个单位绿灯延长时间。在此时间间隔内，如果并无后续车辆到达，则将进入下一个预设相位；如果检测到有后续到达车辆，则当每测得一辆车时，绿灯会自动延长一个预置的“单位绿灯延长时间”，即只要在这个预置的时间间隔内，车辆中断，即转换相位;若该交叉口连续有车通过，则绿灯连续延长。但是绿灯时长不会一直延伸下去，需要预设一个“极限延长时间”时，即使检测到后面仍有来车，也不会中断这个相位的绿灯，进入下一个相位。

3.1 感应信号控制的控制参数

3.1.1 初期绿灯时间

在感应信号控制系统中，需要在每个相位的初期预先设置一段最短绿灯时间。在第一相位的绿灯进行后，定义是要保证在最小流量下的车队的最后一辆车能够顺利通过停车线所需的绿灯时间。

3.1.2 单位绿灯延长时间与最短绿灯时间

为了保障已经越过停车线的车辆安全通过交叉口，必须设置一个单位延长绿灯时间。单位绿灯时间的确定可以根据停车线与检测器之间的距离除以车辆正常通过交叉口的平均行驶车速求出，以保证已经越过车辆检测器的车辆能顺利驶过停车线。其参考的计算公式为：

3.1.3 绿灯极限延长时间（最大绿灯时间）

为避免增加其他方向的发生过度时长的延误，设定绿灯延长限度。某一相位达到最大绿灯时间时，不管这个相位是否有车辆通过都必须要结束这个相位的绿灯时间，进入下一相位。

4 VISSIM仿真及结果评价

VAP全拼是Vehicle Actuated Programming，即车辆感应控制编程。VAP有独特而又简单的操作语言，在固定式信号控制的基础上操作感应控制，使感应控制这个数据繁多，抽象的方案变得具体而又形象。

4.1 感应控制仿真要点

在进行感应控制仿真时，路网创建、车辆输入、路径设置都与定时控制一样，但是在以下几个方面需要特别注意。

需要在每一个有信号相位的车道设置检测器，检测器参数可以选择默认，按照计算得到的相关数据设置检测器距离停车线的位置。然后添加信号控制机，首先需要创建一个定时信号控制机，添加信号灯头，在信号灯头中要设置好每个相位的最短绿灯时间，然后设置绿灯间隔矩阵，进行相位分配，创建相位过渡和基于相位的信号配时。信号控制方案格式保存为.inpx，程序运行方案以.pua格式进行输出。

生成 Vissim-Vap程序文件，首先要打开VISSIM自带的程序编辑器 VISVAP，按照自己提前设计好的程序流程图输入，并设置最大绿灯时间，这一步是感应信号控制的关键，并以VAP格式输出。

在这些步骤结束后，才能再重新创建信号控制机，选择控制方式为VAP（感应控制），将.pua和.vap两个母文件添加到此控制机，这时才能完成感应信号控制。

4.2 仿真分析及服务水平对比分析

由于原交叉口设置有中央分隔带，东出口无法设置左转相位，但是在平峰期间感应信号控制比定时信号控制延误时间降低38.77%；晚高峰延误由30.85s降低到14.675s,高峰期间误时间降低52.43%。

经过方案优化之后的交叉口，延误时间、通行时间都有大幅度减少，服务水平有所提高，感应控制的早晚高峰通行时间比定时信号低55%以上。由于西出口道连接主要交通干道黄山路，其车流量比较大，所以在高峰期间排队长度最大，达到91.24m，一个小时仿真之中平均排队42.16m，南出口道车流量很小，所以排队长度不是太大。

通过优化前后排队长度对比，研究发现感应信号控制可以优化整个交叉口的排队长度，比传统固定配时的排队长度减少一半以上。

5 结论

本文有针对性地对T型交叉口进行单个交叉口的感应信号控制，不同于传统固定配时信号控制，利用微观交通仿真软件仿真，提升了该交叉口的服务水平，降低延误以及排队长度。通过对现状的仿真与感应式信号控制的结果对比，验证其高效性和便捷性。除此之外，交通信号交叉口的渠化改造设计使该交叉口的交通水平提升，达信街车辆能够满足左转需求，缓解附近路段的交通压力等。