現(xiàn)如今，城市道路交通借科技之力，進(jìn)行智慧管控，改變依靠路口警力指揮、單點(diǎn)作戰(zhàn)的傳統(tǒng)方式。利用大數(shù)據(jù)，進(jìn)行實(shí)時(shí)交通感知和分析，精準(zhǔn)優(yōu)化信控方案，確保整體管控、整體流量流向的一個(gè)均衡優(yōu)化，對(duì)整體的流向進(jìn)行多級(jí)調(diào)節(jié)。信號(hào)燈配時(shí)優(yōu)化，是一場(chǎng)提升交通管理效能的革命。因?yàn)榱髁靠傇谧兓�，所以信�?hào)燈配時(shí)方案排查調(diào)優(yōu)工作只有進(jìn)行時(shí)，沒(méi)有完成時(shí)。在我國(guó)交通系統(tǒng)發(fā)展非常迅速，但也帶來(lái)了一些無(wú)可避免的問(wèn)題。在所有問(wèn)題中，信號(hào)系統(tǒng)故障較為常見(jiàn)。所以，提高信號(hào)系統(tǒng)運(yùn)行安全性是確保城市道路交通系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)。

　　1 城市道路交通信號(hào)系統(tǒng)現(xiàn)狀

　　隨著我國(guó)道路交通系統(tǒng)的日益發(fā)展完善，城市道路在保證城市社會(huì)經(jīng)濟(jì)正常活動(dòng)的方面起到了越來(lái)越重要的作用，以城市主干道、城市快速路為代表的道路交通猶如人體動(dòng)脈血管發(fā)揮的作用，直接影響著干線道路周邊大范圍路網(wǎng)的交通運(yùn)行狀態(tài)。目前，提高城市道路交通運(yùn)行效率最有效的辦法是對(duì)交通信號(hào)進(jìn)行協(xié)調(diào)優(yōu)化控制，使其盡量保證道路交通流的連續(xù)性和通暢性，但由于我國(guó)各大城市道路所在路網(wǎng)與次干線之間大部分是平交路口，因此在對(duì)道路進(jìn)行交通信號(hào)協(xié)調(diào)優(yōu)化時(shí)，必須考慮次干線交通運(yùn)行狀態(tài)以及周邊路網(wǎng)的交通需求和交通流時(shí)空分布。常見(jiàn)的城市道路交通信號(hào)優(yōu)化控制研究思路是根據(jù)道路周邊交通環(huán)境條件，對(duì)所有交叉口進(jìn)行統(tǒng)一分組考慮，對(duì)沿線交通信號(hào)系統(tǒng)控制策略采取以聯(lián)動(dòng)形式為特征的系統(tǒng)控制方案。這種交通信號(hào)系統(tǒng)控制思路從整體形式上符合干線信號(hào)協(xié)調(diào)控制的思路和要求，但實(shí)際運(yùn)行操作過(guò)程是以相鄰兩個(gè)交叉口之間的個(gè)體交通流為研究目標(biāo)，缺失干線信號(hào)協(xié)調(diào)控制核心問(wèn)題的研究和運(yùn)用。具體表現(xiàn)在干線交通流出現(xiàn)上游通暢下游堵塞;干線信號(hào)紅燈下車(chē)輛排隊(duì)長(zhǎng)度是否與實(shí)際道路交通情況相適應(yīng);干線綠燈亮起時(shí)交叉口滯留車(chē)輛消散所占用時(shí)間與信號(hào)周期是否相協(xié)調(diào)。由此可見(jiàn)，城市道路干線交通信號(hào)協(xié)調(diào)優(yōu)化控制問(wèn)題研究應(yīng)當(dāng)從基于過(guò)程的研究導(dǎo)向轉(zhuǎn)變?yōu)榛�于�?wèn)題的研究導(dǎo)向，這樣才能符合交通運(yùn)行實(shí)際狀況。

　　2 基于紅綠燈模型的干線交通信號(hào)協(xié)調(diào)優(yōu)化控制關(guān)鍵問(wèn)題研究

　　在城市交通管理工作中，對(duì)城市道路進(jìn)行交通信號(hào)優(yōu)化協(xié)調(diào)控制是目前最為常見(jiàn)的方式。通常意義上來(lái)講，城市道路連續(xù)交叉口之間的交通流運(yùn)行過(guò)程，表象上遇到的紅燈越少，停車(chē)次數(shù)越少，這條道路的通暢程度越好、運(yùn)行效率越高，也就是所謂的“綠波帶”信號(hào)控制思路。但是實(shí)際情況是城市道路交通流從不飽和的某一個(gè)時(shí)刻起，這種“綠波帶”信號(hào)控制效果逐步呈現(xiàn)出衰減的現(xiàn)象，而且衰減程度隨信號(hào)周期推移和交通流密度增加越來(lái)越大，造成這種現(xiàn)象既有宏觀的交通流量增加，車(chē)輛在道路的空間和時(shí)間占有率增加的原因，也有微觀的個(gè)體車(chē)輛運(yùn)行過(guò)程急減速、左轉(zhuǎn)彎車(chē)流引起交通沖突、突發(fā)交通事件影響交通流穩(wěn)定狀態(tài)的原因。因此，要實(shí)現(xiàn)道路信號(hào)協(xié)調(diào)控制應(yīng)當(dāng)放眼道路整體，以整體交通流為研究目標(biāo)按交叉口順序系統(tǒng)分析道路信號(hào)協(xié)調(diào)關(guān)鍵問(wèn)題，確定系統(tǒng)信號(hào)周期、車(chē)輛排隊(duì)長(zhǎng)度、車(chē)流消散耗時(shí)之間的關(guān)聯(lián)性，采取科學(xué)合理、與實(shí)際交通運(yùn)行狀態(tài)高度擬合的信號(hào)協(xié)調(diào)控制方案。對(duì)于道路信號(hào)協(xié)調(diào)優(yōu)化控制而言，其最主要的功能和作用是在時(shí)間上對(duì)交通流進(jìn)行合理分配，使道路車(chē)輛和交叉口其它車(chē)輛根據(jù)所設(shè)的相位在信號(hào)周期內(nèi)最大限度的利用通行時(shí)間，提高信號(hào)周期的時(shí)間占用率和交叉口的空間占用率。對(duì)于道路連續(xù)的交叉口而言，上游交叉口在綠燈亮起后交通流以飽和的運(yùn)行狀態(tài)大體上按照車(chē)輛排隊(duì)次序駛向下游交叉口，如果以整體道路交通流運(yùn)行狀態(tài)為研究目標(biāo)，合理計(jì)算消除由于上游紅燈亮起車(chē)輛排隊(duì)造成的延誤和綠燈亮起時(shí)車(chē)輛排隊(duì)消散造成的時(shí)間延誤，使道路車(chē)流盡可能達(dá)到無(wú)需停車(chē)、超車(chē)形成穩(wěn)定交通流的運(yùn)行狀態(tài)，這樣就系統(tǒng)全面的兼顧考慮到了上下游交通流是否一直通暢、紅燈下車(chē)輛排隊(duì)長(zhǎng)度是否與實(shí)際道路交通情況是否向擬合、綠燈亮起時(shí)滯留排隊(duì)車(chē)輛消散時(shí)間是否會(huì)引起道路信號(hào)協(xié)調(diào)控制效果衰變等關(guān)鍵問(wèn)題。

　　3 城市道路交通信號(hào)動(dòng)態(tài)優(yōu)化策略

　　3.1 自適應(yīng)控制

　　3.1.1 優(yōu)化模式

　　該系統(tǒng)根據(jù)由RayTV集成機(jī)收集的橫截面流量數(shù)據(jù)，計(jì)算與交叉路口的交通需求相匹配的信號(hào)控制參數(shù)。該系統(tǒng)分為三種優(yōu)化模式：綠色字符比例優(yōu)化，周期優(yōu)化以及綠色字符比例和周期優(yōu)化[2]。此外，為避免由于異常檢測(cè)數(shù)據(jù)而導(dǎo)致計(jì)算結(jié)果發(fā)生過(guò)多變化，通過(guò)對(duì)綠色信號(hào)比率的變化范圍，周期的變化范圍，相位的最大綠色和最小綠色進(jìn)行限制，從而提高了系統(tǒng)計(jì)算的容錯(cuò)性。

　　3.1.2 優(yōu)化邏輯

　　1)計(jì)算一組交叉口車(chē)道中每個(gè)車(chē)道的等效交通量。2)計(jì)算泳道組中每個(gè)泳道的等效直接飽和流量。3)計(jì)算泳道組中每個(gè)泳道的流速。4)確定主要交通流量和流量之和是否超過(guò)實(shí)際飽和極限[3]。如果主要交通流量之和為0.9或更小，請(qǐng)輸入步驟5)以計(jì)算信號(hào)周期，如果主要交通流量之和為0.9，則將信號(hào)周期設(shè)置為最大值并繼續(xù)執(zhí)行步驟6)以分配綠色信號(hào)時(shí)間。5)計(jì)算信號(hào)周期。計(jì)算公式如下：其中L是周期中的總損失時(shí)間，Y是主要交通流量之和。C=(1.5L+5)/(1-Y)。6)分配綠色時(shí)間。

　　3.2 防溢控制

　　3.2.1 優(yōu)化模式

　　如果交叉路口過(guò)飽和且未及時(shí)控制，則車(chē)輛通常會(huì)等到上游交叉路口，導(dǎo)致車(chē)輛溢出。當(dāng)十字路口的等待長(zhǎng)度達(dá)到危險(xiǎn)值時(shí)，系統(tǒng)激活防溢控制，溢流十字路口(以下稱(chēng)為“關(guān)鍵交叉口”)增加了綠色指示時(shí)間，下游交叉口對(duì)應(yīng)于車(chē)道，從而減少了綠色指示時(shí)間[4]。增加。盡快疏散等候在交叉路口的車(chē)輛，以控制車(chē)輛的到達(dá)并減少與上游交叉路口的坡道相對(duì)應(yīng)的綠燈時(shí)間。

　　3.2.2 優(yōu)化邏輯

　　為每個(gè)斜坡段設(shè)置等待長(zhǎng)度安全值q1和危險(xiǎn)值q2，并根據(jù)實(shí)時(shí)檢測(cè)等待長(zhǎng)度q執(zhí)行不同的控制策略。情況1：q1≥q，保持或恢復(fù)到原始控制模式操作;情況2：q2>q>q1，如果未打開(kāi)防溢控件，則繼續(xù)運(yùn)行原始控制方案。根據(jù)當(dāng)前的工作方式，如果啟用了防溢出控制，則關(guān)鍵交叉口上相應(yīng)步驟的綠燈時(shí)間將增加，相關(guān)交叉口上相關(guān)步驟的綠燈時(shí)間將改變(上游將減少綠燈時(shí)間，下游將是綠燈時(shí)間情況3：q2≤q，防溢控制打開(kāi)，按鍵穿越的相應(yīng)步綠色指示時(shí)間增加，相關(guān)穿越的相關(guān)步綠色時(shí)間改變(上游減少綠色時(shí)間，下游增大綠燈)。在關(guān)鍵時(shí)間段T0運(yùn)行此方案。如果隊(duì)列長(zhǎng)度的檢測(cè)值始終為q2≤q，則綠燈會(huì)繼續(xù)增加時(shí)間，并且更改的大小等于常規(guī)優(yōu)化參數(shù)的單個(gè)綠色信號(hào)比率更改。

　　結(jié)束語(yǔ)：

　　綜上，信號(hào)系統(tǒng)對(duì)整個(gè)城市道路交通系統(tǒng)的運(yùn)行非常重要，只有深刻了解信號(hào)系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中所存在的安全問(wèn)題，才能有針對(duì)性地采取解決措施，確保信號(hào)系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性和安全性，提升整個(gè)城市道路交通系統(tǒng)的運(yùn)行水平。

　　參考文獻(xiàn)：

　　[1]湯旻安,董海龍,程海鵬.基于人工魚(yú)群的五岔路口交通信號(hào)優(yōu)化控制[J].控制工程,2019,26(07):1284-1290.

　　[2]蔡延光,黃柏亮,蔡顥,黃何列,戚遠(yuǎn)航.公交優(yōu)先交通信號(hào)優(yōu)化控制的動(dòng)態(tài)自適應(yīng)混沌粒子群優(yōu)化算法[J].東莞理工學(xué)院學(xué)報(bào),2017,24(05):32-39.

　　《城市道路交通信號(hào)動(dòng)態(tài)優(yōu)化策略研究》來(lái)源：《城鎮(zhèn)建設(shè)》，作者： 劉辰迪