相鄰近距橋頭交叉口信控協(xié)調(diào)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(duì)和排隊(duì)車輛的制動(dòng)等影響，以泉州市德化縣龍津橋兩端交叉口為例，以排隊(duì)長度、路段平均行程速度等為目標(biāo)評(píng)價(jià)指標(biāo)，借助Synchro仿真軟件進(jìn)行分析評(píng)價(jià)。在單點(diǎn)信控優(yōu)化的基礎(chǔ)上，根據(jù)高峰時(shí)段的交通量和交通管理措施，采取“雙向綠波”的信號(hào)協(xié)調(diào)控制優(yōu)化策略，建立優(yōu)化的信號(hào)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)。

　　關(guān)鍵詞:橋頭交叉口;協(xié)調(diào)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(shè)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(gè)交叉口(以下簡稱“相鄰近距橋頭交叉口”)。因?yàn)闃蛄旱奶厥庑裕瑯蝾^交叉口的交通組織和控制一直是被研究的問題節(jié)點(diǎn)[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(gè)線控系統(tǒng)進(jìn)行協(xié)調(diào)控制，能夠有效地減少車輛的停車次數(shù)和延誤時(shí)間[5-7]。但是對(duì)于距離相對(duì)較短的橋梁交叉口，更加需要工程實(shí)例�；�于此，本文選取位于泉州市德化縣城區(qū)西側(cè)龍津橋兩端的交叉口為研究對(duì)象，擬采用Synchro仿真軟件進(jìn)行分析評(píng)價(jià)，研究橋梁兩端近距此類交叉口的交通信號(hào)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(duì)象

　　此次研究對(duì)象信號(hào)控制系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)所需原始數(shù)據(jù)采集于泉州市德化縣城西側(cè)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(shè)計(jì)速度為40km/h-1，連接德化縣城西側(cè)的浐溪兩岸，雖然由原來的雙向4車道擴(kuò)建后成了6車道，但隨著機(jī)動(dòng)車數(shù)量的增長，以及周邊車站、學(xué)校、國稅局、酒店等的出行需求影響，使得該節(jié)點(diǎn)的交通地位凸顯。

　　1.2現(xiàn)狀交通數(shù)據(jù)調(diào)查

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

　　但由于龍津橋長度只有101m，構(gòu)成兩個(gè)相鄰而且距離很近的交叉口，加之橋面上南北兩側(cè)進(jìn)口道均采用左轉(zhuǎn)、直行、右轉(zhuǎn)各一個(gè)車道的渠化方式，高峰時(shí)段導(dǎo)致橋面車流交織嚴(yán)重。信號(hào)周期內(nèi)，最大排隊(duì)長度過長，超過橋面長度的排隊(duì)時(shí)有發(fā)生，高峰時(shí)段均出現(xiàn)橋面上排隊(duì)溢出的情況，直接將擁堵傳播至兩端的交叉口，進(jìn)而影響整個(gè)路網(wǎng)的通行效率。

　　1.3信號(hào)控制仿真分析和優(yōu)化方法

　　Synchro交通信號(hào)配時(shí)軟件具有建立路網(wǎng)快捷、信號(hào)配時(shí)方案直觀明了、交叉口渠化方便、干線協(xié)調(diào)仿真得當(dāng)、兼顧路網(wǎng)交通運(yùn)行數(shù)據(jù)等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)還具有3DViewer的仿真、建模和運(yùn)行分析模塊。Simtraffic是交通信號(hào)配時(shí)優(yōu)化和交通模擬的核心模型，具有信號(hào)配時(shí)參數(shù)的優(yōu)化、交叉口的微觀仿真和方案優(yōu)劣的評(píng)價(jià)功能。

　　Synchro中沿用HCM2000對(duì)服務(wù)水平的定義和Webster延誤模型，采用控制延誤和百分比延誤計(jì)算方法，用于評(píng)價(jià)交叉口的服務(wù)水平，更加適合于信號(hào)控制方案的調(diào)整和優(yōu)化，以及在近飽和或者超飽和時(shí)的信號(hào)控制交叉口的延誤計(jì)算[8]。目前，龍津橋兩端的兩個(gè)交叉口均為單點(diǎn)定時(shí)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(shí)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(shí)段產(chǎn)生“潮汐現(xiàn)象”。因此，根據(jù)該路段結(jié)構(gòu)和交通流特性，該路段早高峰時(shí)段宜采用以交通量為導(dǎo)向的“雙向綠波”干線信號(hào)協(xié)調(diào)控制形式，即由南往北和由北往南方向均采用綠波信號(hào)控制，且獲得雙向最大綠波帶寬度。

　　2運(yùn)行現(xiàn)狀分析

　　基于現(xiàn)狀信控方案和早高峰時(shí)段的交通量，進(jìn)行現(xiàn)狀交通效益指標(biāo)分析。借助Synchro軟件對(duì)早高峰時(shí)段的信號(hào)控制方案進(jìn)行仿真分析，選取最大排隊(duì)長度、停車次數(shù)、平均行程速度和路網(wǎng)均車延誤為目標(biāo)評(píng)價(jià)指標(biāo)，從最大排隊(duì)長度來看，目前兩端交叉口高峰時(shí)段排隊(duì)時(shí)間都較長，其中，在早高峰時(shí)段橋面上雙向最大排隊(duì)長度為83.2和105.3m，排隊(duì)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(shè)計(jì)速度40km/h-1的比值分別為0.288和0.375，可見在高峰時(shí)段，特別是晚高峰時(shí)段的延誤較大，路段平均行程速度較低。

　　3信號(hào)控制協(xié)調(diào)優(yōu)化

　　3.1單點(diǎn)信號(hào)控制優(yōu)化

　　在做兩端交叉口信號(hào)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)前，需要進(jìn)行兩個(gè)交叉口的單點(diǎn)信號(hào)控制方案優(yōu)化。結(jié)合交叉口車道功能劃分，將潯南路與龍津橋交叉口北進(jìn)口的左轉(zhuǎn)專用道，改成直左合用車道。應(yīng)用Synchro軟件的信號(hào)配時(shí)優(yōu)化功能，單點(diǎn)優(yōu)化后的結(jié)果顯示:單個(gè)交叉口信號(hào)控制優(yōu)化對(duì)整個(gè)路段乃至路網(wǎng)的交通運(yùn)行指標(biāo)有了很大的提升。龍津橋/潯南路交叉口南進(jìn)口排隊(duì)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(jìn)口排隊(duì)長度從128.6m降低至36.4m。從整個(gè)路段的通行效率來看，龍津橋橋面上南往北的排隊(duì)長度相比優(yōu)化前降低了37.86%;北往南的排隊(duì)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(jìn)口排隊(duì)長度依舊比較長。

　　3.2雙向綠波信控優(yōu)化

　　為了進(jìn)一步減少龍津橋橋面上的車輛排隊(duì)長度，提升高峰期南北雙向車流的通過速度，以早高峰時(shí)段交通量為基礎(chǔ)，采用“雙向綠波”信號(hào)控制。應(yīng)用Synchro對(duì)兩個(gè)交叉口的信號(hào)周期進(jìn)行協(xié)調(diào)控制優(yōu)化，以潯南路與龍津橋交叉口北進(jìn)口直行為關(guān)鍵相位，合理安排信號(hào)配時(shí)方案相序。設(shè)計(jì)帶速25km/h-1，兩個(gè)交叉口相位差為44s，公用周期時(shí)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(diào)控制后的結(jié)果，可以看出:在早高峰時(shí)段，龍津橋橋面南北向的排隊(duì)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(shí)段，橋面上雙向排隊(duì)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(shí)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(duì)比“雙向綠波”協(xié)調(diào)控制方案結(jié)果和僅做交叉口單點(diǎn)信控優(yōu)化的結(jié)果，可見協(xié)調(diào)控制方案相較于僅考慮單點(diǎn)交叉口信控優(yōu)化方案，優(yōu)化效果明顯，排隊(duì)長度、平均行程速度、路網(wǎng)均車延誤等指標(biāo)都有了顯著提升。

　　4結(jié)論

　　橋梁近距交叉口具有距離短、路段車流交織嚴(yán)重、排隊(duì)過長容易溢出等特征，此類路段的信號(hào)控制優(yōu)化，如果分別考慮單點(diǎn)信控優(yōu)化，容易造成橋面上排隊(duì)過長，擁堵傳播往下流溢出，應(yīng)當(dāng)綜合系統(tǒng)地考慮兩端交叉口的協(xié)調(diào)控制。首先，根據(jù)高峰時(shí)段2個(gè)交叉口的實(shí)際調(diào)查數(shù)據(jù)(交通量和信號(hào)配時(shí)參數(shù)等)，應(yīng)用Synchro軟件對(duì)原控制方式的交通運(yùn)行狀況進(jìn)行評(píng)價(jià);其次，根據(jù)實(shí)際交通量，應(yīng)用Synchro仿真軟件優(yōu)化2個(gè)交叉口的最佳信號(hào)配時(shí)方案;最后，采用“雙向綠波”的信號(hào)協(xié)調(diào)控制策略，優(yōu)化兩個(gè)交叉口的公用周期時(shí)長和相位差等參數(shù)的基礎(chǔ)上構(gòu)建研究對(duì)象的信號(hào)協(xié)調(diào)控制優(yōu)化系統(tǒng)，并比較優(yōu)化前后整個(gè)區(qū)域路網(wǎng)交通運(yùn)行的控制效果。在選取目標(biāo)評(píng)價(jià)指標(biāo)時(shí)，僅考慮了早高峰時(shí)段的交通量特征，選取了排隊(duì)長度、平均行程速度和路網(wǎng)均車延誤為主要指標(biāo)，衡量方案的優(yōu)化程度。對(duì)于晚高峰時(shí)段和平峰期，交通運(yùn)行特征有所變化，可以作為下一步研究驗(yàn)證。

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　　發(fā)表橋梁工程質(zhì)量檢測論文一般也是要經(jīng)過投稿，審稿，錄用或者退修，潤色，終審，定稿，排版，校對(duì)，印刷，出刊，郵寄等流程，所需的時(shí)間也是很長的。

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