基于路口排队长信号控制研究-

论文导读：
摘要：针对日益严重的城市道路交通拥挤问题，提出基于排队长调整路口交通控制策略的方法。依据排队长度动态调整控制策略，完成路口级别的智能调控，通过合理的相序设计，可有效解决目前路口出现的饱和交通状况。这一研究对于信号控制系统进一步发展有一定的意义。通过实际应用表明：可灵活调用不同控制策略，提高绿灯时间利用率，提高通过路口的通行效率，缓解饱和交通压力。
关键词：交通拥挤；自适应控制；信号控制系统；排队
Abstract: With the rapid development of tunnel construction,this paper proposed a method based on the queue length to adjust intersection traffic control strategy .Adjust the control strategy, based on queue length dynamics，to complete intersection level of intelligent control, phase sequence design can be an effective solution to the current intersection saturated traffic conditions. This study further development of the signal control system has a certain significance. Through the practical application: the flexibility to call the different control strategies, improve the utilization of green time, and improve the traffic efficiency of the intersection to ease the pressure of saturated traffic.
Key words: traffic congestion; adaptive control; signal control system ;queue.
1 引言
近年来，随着城市经济的高速增长，机动车保有量和出行率均大幅度提高。急剧增长的、多样化的、时变的、饱和交通需求是造成交通拥挤程度不断增加和拥挤区域迅速扩大的直接原因。然而有限的土地资源和其它制约因素使得道路设施的建设永远无法满足不断增长的交通需求。北京、武汉等城市的大堵车现象，对现有的城市交通控制技术提出了严峻的挑战。
针对于路口交通控制系统，国内外学者对此进行了一列的相关研究，提出了感应、半感应等多种自适应控制策略。其中国内城市应用的一些交通控制系统也采用了排队长指标，例如SCATS系统检测器的分布方式，在饱和交通状态下，难以准确辨识各方向队列的需求，一定程度上制约了系统对不同队列需求的均衡性及快速性的处理能力。其控制机理不完全适应我国高饱和度、高混合度、高复杂度的交通需求特征。
通过交通控制理论与实现方法的探索，并对国外著名的交通信号控制系统和我国大中城市交通需求的现状及发展趋势进行了深入的分析和研究，进行了大胆的技术创新。路口排队长是交通控制的重要指标，依据排队长度动态调整控制策略，完成路口级别的智能调控，通过合理的相序设计，可有效解决目前路口出现的拥堵状况，缓解城市的交通压力。
2排队长控制机理
当启动排队长度检测动态调整控制时，采用最小绿放行处理。当其中某方向处于红灯相位时，排队长度检测器进行检测处理。如果排队长度到达排队检测器检测位置，则排队视频检测器对等待车辆进行排队长度的检测，以其中车道中最长的排队长度为依据进行战略调控处理。
图1 路口排队示意
Ⅰ——第一排队长度；
Ⅱ——第二排队长度；
Ⅲ——第三排队长度；
将等车长度分段，根据检测的排队长度，分别启用不同的控制策略，可分别采用：触动变绿信比感应控制，相序重组变周期控制，临界超前饱和控制方式。

2. 1触动变绿信比感应控制

如果排队长度小于第一等车长度，信号机采用触动变绿信比感应控制，此时信号机运行于联网状态，仍然接受中心下发的各种网络控制。信号机接受流量检测器上报的交通数据，通过触动变绿信比的方式完成感应控制。
相位起始绿灯，信号机内预设有一个“最小绿时间”（Gmin） ，到最小绿时间结束时，如在一个预设的时间间隔内，无后续车辆到达，即可更换相位；如视频流量检测器检测到有后续车辆到达，则每测得一辆车，绿灯延长一个预置的“单位绿灯延长时间”（G0），即只要在这个预置的时间间隔内，车辆中断，即换相；连续有车，则绿灯连续延长。绿灯一直延长到一个预置的“最大绿时间”（Gmax）时，即使检测到后面仍有来车，也中断这个相位的通车权。实际绿灯时间介于最小绿灯时间与最大绿灯极限延长时间之间。
Gmax
GminG0


G
Gmin < G < Gmax
G0—单位绿灯时间Gmin—最小绿时间
Gmax—最大绿时间 G—实际绿灯时间



N
Y


N
Y

图3 触动变绿信比感应控制流程

2.2相序重组变周期控制

如果排队长度大于第一排队长度，小于第二排队长度时，信号机将采用相序重组变周期控制。是基于排队长，通过源于：毕业论文致谢格式www.7ctime.com
跳相和不冲突相位原则实现的一种智能控制方式。
在相位变换期间，保证交通流的安全交叉，并减少绿灯损失时间，提高以人或以车为单位的交通量。在实际信号控制系统中，除了绿灯信号时长与相位组合直接影响信号控制效果外，相位的轮换顺序也影响交叉口信号的控制效果。
图4 路口相位冲突示意
相序重组变周期控制首先确定交叉口进口道的相位放行方案，论文导读：
然后找出与其不冲突且车流量最大的流向，作为第一个相位；再根据相位变换期间绿灯间隔时间最短和交通流间不冲突原则，确定下一个通行相位；将上述过程不断重复，直到确定所有相位相序方案。从而能有效地降低车辆在交叉口停车等待时间，提高车辆在交叉口处的通行效率。
相序重组变周期控制策略分为优先相位判断、初始绿时预测、绿时延长确定和相位延续判断四阶段。
优先相位判断：判断所有相位对应车道的排队长度，通过长度比对得到优先放行的相位。
初始绿时预测：当确定优先通行的相位时，需要确定此相位的初始绿灯通行时间。