相鄰近距橋頭交叉口信控協(xié)調優(yōu)化

　　摘要:為提高相鄰近距橋頭的通行能力，減少橋面車輛排隊和排隊車輛的制動等影響，以泉州市德化縣龍津橋兩端交叉口為例，以排隊長度、路段平均行程速度等為目標評價指標，借助Synchro仿真軟件進行分析評價。在單點信控優(yōu)化的基礎上，根據(jù)高峰時段的交通量和交通管理措施，采取“雙向綠波”的信號協(xié)調控制優(yōu)化策略，建立優(yōu)化的信號協(xié)調控制系統(tǒng)。

　　關鍵詞:橋頭交叉口;協(xié)調控制系統(tǒng);Synchro軟件;信控優(yōu)化

　　由于很多城市都是沿溪或者沿河而建，城市的路網(wǎng)建設發(fā)展中就出現(xiàn)了很多“橋頭交叉口”。特別是長度介于30~100m長度的中橋，其兩端變形成了距離較近的兩個交叉口(以下簡稱“相鄰近距橋頭交叉口”)。因為橋梁的特殊性，橋頭交叉口的交通組織和控制一直是被研究的問題節(jié)點[1-4]。從交通管理與控制的角度，將干道上的各交叉口組成一個線控系統(tǒng)進行協(xié)調控制，能夠有效地減少車輛的停車次數(shù)和延誤時間[5-7]。但是對于距離相對較短的橋梁交叉口，更加需要工程實例�；�于此，本文選取位于泉州市德化縣城區(qū)西側龍津橋兩端的交叉口為研究對象，擬采用Synchro仿真軟件進行分析評價，研究橋梁兩端近距此類交叉口的交通信號控制優(yōu)化方法，為其他類似工程改善提供參考。

　　1研究方法

　　1.1研究對象

　　此次研究對象信號控制系統(tǒng)的優(yōu)化設計所需原始數(shù)據(jù)采集于泉州市德化縣城西側的龍津橋兩端交圖1龍津橋頭兩端交叉口現(xiàn)狀交通渠化叉口。龍津橋位于德化縣西門，呈南北向，設計速度為40km/h-1，連接德化縣城西側的浐溪兩岸，雖然由原來的雙向4車道擴建后成了6車道，但隨著機動車數(shù)量的增長，以及周邊車站、學校、國稅局、酒店等的出行需求影響，使得該節(jié)點的交通地位凸顯。

　　1.2現(xiàn)狀交通數(shù)據(jù)調查

　　交通數(shù)據(jù)調查主要采用人工法，主要調查內容包含:龍津橋兩端交叉口現(xiàn)狀信號控制配時方案。根據(jù)現(xiàn)場調查發(fā)現(xiàn)該路段在平峰時段運行良好。

　　但由于龍津橋長度只有101m，構成兩個相鄰而且距離很近的交叉口，加之橋面上南北兩側進口道均采用左轉、直行、右轉各一個車道的渠化方式，高峰時段導致橋面車流交織嚴重。信號周期內，最大排隊長度過長，超過橋面長度的排隊時有發(fā)生，高峰時段均出現(xiàn)橋面上排隊溢出的情況，直接將擁堵傳播至兩端的交叉口，進而影響整個路網(wǎng)的通行效率。

　　1.3信號控制仿真分析和優(yōu)化方法

　　Synchro交通信號配時軟件具有建立路網(wǎng)快捷、信號配時方案直觀明了、交叉口渠化方便、干線協(xié)調仿真得當、兼顧路網(wǎng)交通運行數(shù)據(jù)等優(yōu)點，同時還具有3DViewer的仿真、建模和運行分析模塊。Simtraffic是交通信號配時優(yōu)化和交通模擬的核心模型，具有信號配時參數(shù)的優(yōu)化、交叉口的微觀仿真和方案優(yōu)劣的評價功能。

　　Synchro中沿用HCM2000對服務水平的定義和Webster延誤模型，采用控制延誤和百分比延誤計算方法，用于評價交叉口的服務水平，更加適合于信號控制方案的調整和優(yōu)化，以及在近飽和或者超飽和時的信號控制交叉口的延誤計算[8]。目前，龍津橋兩端的兩個交叉口均為單點定時控制方式，通過分析龍津橋上的早高峰交通量，可知龍津橋上早高峰時段的由南往北方向直行的交通量(592pcu/h)與北往南的方向直行的交通量(557pcu/h)差不多，沒有在高峰時段產(chǎn)生“潮汐現(xiàn)象”。因此，根據(jù)該路段結構和交通流特性，該路段早高峰時段宜采用以交通量為導向的“雙向綠波”干線信號協(xié)調控制形式，即由南往北和由北往南方向均采用綠波信號控制，且獲得雙向最大綠波帶寬度。

　　2運行現(xiàn)狀分析

　　基于現(xiàn)狀信控方案和早高峰時段的交通量，進行現(xiàn)狀交通效益指標分析。借助Synchro軟件對早高峰時段的信號控制方案進行仿真分析，選取最大排隊長度、停車次數(shù)、平均行程速度和路網(wǎng)均車延誤為目標評價指標，從最大排隊長度來看，目前兩端交叉口高峰時段排隊時間都較長，其中，在早高峰時段橋面上雙向最大排隊長度為83.2和105.3m，排隊車輛已經(jīng)占據(jù)了橋面空間，擁堵容易傳遞至兩端交叉口。自南向北和自北向南的平均行程速度分別為11.5和15.0km/h-1，與路段設計速度40km/h-1的比值分別為0.288和0.375，可見在高峰時段，特別是晚高峰時段的延誤較大，路段平均行程速度較低。

　　3信號控制協(xié)調優(yōu)化

　　3.1單點信號控制優(yōu)化

　　在做兩端交叉口信號協(xié)調控制系統(tǒng)前，需要進行兩個交叉口的單點信號控制方案優(yōu)化。結合交叉口車道功能劃分，將潯南路與龍津橋交叉口北進口的左轉專用道，改成直左合用車道。應用Synchro軟件的信號配時優(yōu)化功能，單點優(yōu)化后的結果顯示:單個交叉口信號控制優(yōu)化對整個路段乃至路網(wǎng)的交通運行指標有了很大的提升。龍津橋/潯南路交叉口南進口排隊長度從優(yōu)化前的76.7m降低至45.3m，龍津橋/潯北路交叉口北進口排隊長度從128.6m降低至36.4m。從整個路段的通行效率來看，龍津橋橋面上南往北的排隊長度相比優(yōu)化前降低了37.86%;北往南的排隊長度相比優(yōu)化前降低了32.76%。南往北平均行程速度由11.5km/h-1提高到16.5km/h-1，北往南平均行程速度從15.0km/h-1提高到15.3km/h-1;研究區(qū)域路網(wǎng)的均車延誤降低了43.99%。但是，龍津橋/潯南路交叉口的北進口排隊長度依舊比較長。

　　3.2雙向綠波信控優(yōu)化

　　為了進一步減少龍津橋橋面上的車輛排隊長度，提升高峰期南北雙向車流的通過速度，以早高峰時段交通量為基礎，采用“雙向綠波”信號控制。應用Synchro對兩個交叉口的信號周期進行協(xié)調控制優(yōu)化，以潯南路與龍津橋交叉口北進口直行為關鍵相位，合理安排信號配時方案相序。設計帶速25km/h-1，兩個交叉口相位差為44s，公用周期時長為100s，北往南方向和南往北方向綠波帶的帶寬均為11s。

　　從“雙向綠波”協(xié)調控制后的結果，可以看出:在早高峰時段，龍津橋橋面南北向的排隊長度分別為18.7和40.5m，與現(xiàn)狀控制效果相比分別減少了77.52%和61.54%，可見在早高峰時段，橋面上雙向排隊車輛均有明顯的減少;路段平均行程速度分別為16.5和21.0km/h-1，與現(xiàn)狀控制效果相比分別提高了43.48%和40%;可見在早高峰時段，南北向的平均行程速度明顯提高;研究區(qū)域的路網(wǎng)均車延誤從105.7s降低到54.6s，降低了48.34%。

　　對比“雙向綠波”協(xié)調控制方案結果和僅做交叉口單點信控優(yōu)化的結果，可見協(xié)調控制方案相較于僅考慮單點交叉口信控優(yōu)化方案，優(yōu)化效果明顯，排隊長度、平均行程速度、路網(wǎng)均車延誤等指標都有了顯著提升。

　　4結論

　　橋梁近距交叉口具有距離短、路段車流交織嚴重、排隊過長容易溢出等特征，此類路段的信號控制優(yōu)化，如果分別考慮單點信控優(yōu)化，容易造成橋面上排隊過長，擁堵傳播往下流溢出，應當綜合系統(tǒng)地考慮兩端交叉口的協(xié)調控制。首先，根據(jù)高峰時段2個交叉口的實際調查數(shù)據(jù)(交通量和信號配時參數(shù)等)，應用Synchro軟件對原控制方式的交通運行狀況進行評價;其次，根據(jù)實際交通量，應用Synchro仿真軟件優(yōu)化2個交叉口的最佳信號配時方案;最后，采用“雙向綠波”的信號協(xié)調控制策略，優(yōu)化兩個交叉口的公用周期時長和相位差等參數(shù)的基礎上構建研究對象的信號協(xié)調控制優(yōu)化系統(tǒng)，并比較優(yōu)化前后整個區(qū)域路網(wǎng)交通運行的控制效果。在選取目標評價指標時，僅考慮了早高峰時段的交通量特征，選取了排隊長度、平均行程速度和路網(wǎng)均車延誤為主要指標，衡量方案的優(yōu)化程度。對于晚高峰時段和平峰期，交通運行特征有所變化，可以作為下一步研究驗證。

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