交通信号控制双协调调试技术探讨

1、交通信号控制双向协调调试技术探讨-企业管理论文交通信号控制双向协调调试技术探讨胡火勤顾平太（南京莱斯信息技术股份有限公司）摘要 随着城市交通信号控制路口的不断增多，如何确保主要干道的畅 通，降低干道停车等待时间已经成为一个日益突出的问题。本文就交通信号控 制双向协调调试技术进行探讨，以期提高路口的通行能力。关键词 时段阶段阶段序列周期相位差延误时间协调控制时距图随着城市交通信号控制路口的不断增多，如何确保主要干道的畅通，降低 干道停车等待时间已经成为一个日益突出的问题。目前，基于信号控制，单个 路口有效放行的主要手段是自适应控制（或称感应控制方式）和多时段定周期 控制方式；而实现由若干个依次相

2、邻路口构成的干道畅通的主要手段是绿波协 调方式，在有潮汐特征的干道使用单向协调控制相对容易实现并且效果明显， 但是如果要同时实现正反（来回）两个方向（即双向）的协调控制，相对而 言，是比较困难的。交通信号控制的历史演变过程和道路通行状况演变主要分为以下几个方面：首先，单个路口的交通信号相位（国标称之为阶段）的设置，具体而言， 就是根据车流的实际大小和流向（行驶方向），设计不同的信号相位，由其构 成一个序列（简称相序），在一个相位序列循环之后，实现该路口的已经到达 的车流能够放行完毕，但是，到达的车流存在停车等待的状况，比较好的结果 是，等待一个周期就能够在获得通行权时，顺利通过路口。其次，在一

3、定的时间段内，将上述相位序列循环，实现具体时段内的路口 车流有序放行。对于一些比较繁忙的交叉路口，不同时段内到达的车流的大小 和流向等是不同的，最基本的就是早晚有高峰，其间是平峰，其外（夜间）可 能是小流量，因此设置的相位序列及其配时都是不同的。再次，上述两种情况，信号参数配置合理的话，能够在一个周期内将到达 路口的车流放行完毕，无需二次等待绿灯信号；但是却经常出现，车辆到达路 口之后需要等待一段时间的红灯才能获得通行的情况，实际通行效率不高。如果能够将到达路口的车辆及时放完，基本无需等待红灯，也就是随到随 放，自然是比较好得多的放行策略。线协调控制可以实现上述目的，具体办法 是，将相关联的若

4、干路口的信号周期统一起来，对下游路口的干道车流延迟放 行，达到的目的是让干道上游路口车辆到来即放，不到不放，避免车辆停车延 误，尽量减少等待红灯情况的出现。最后，由于相邻路口间距是客观存在的（历史延续下来的），而路口的车 流量所需的放行周期在一定的时段内，也是经过时间的演变有自己的基本大小 （虽然通过调整周围相邻路口的信号配时，能够疏导部分车辆），这是和人们 的出行习惯密切相关。在此情况下，实现一条干线道路的单向协调控制是可以 做到的，但是，一般难以实现整个路段的双向协调控制，往往有时候，单向协 调的结果，反而导致反向的车辆等待红灯时间的增多。下面以南京莱斯公司在浙江宁波下辖的象山市内的横贯东

5、西的一条主干道 象山港路的单向绿波放行时距图为例进行说明，同时附有信号控制参数列表， 对时距图内的信号控制参数及其相应的控制效果进行了详细的分析。莱斯出厂 相位的编号和含义见下图：路口时距图是用来表示路口之间相邻关系（含路口间距离）和路口信号控 制的相位序列在一个周期内的放行时间长度和起始相位的放行时间差（相对相 位差）最直观的图形表示法。其中，坐标原点在左上角，使用横坐标表示时间（单位：秒），方向从左到右；纵坐标表示路口间的相对距离（单位：M）,方向从上到下；坐标系内每个路口的当前放行相位序列使用横向粗状色条（依 次为：绿色、红色、黄色、蓝色等）表示一个周期内的不同相位及其长度，前 面的红色

6、数字是相对相位差（单位：秒），后面的红色数字是周期长度（单 位：秒）。每个色带下方的数字是一个相位（绿灯、黄灯、清场红灯时间之 和）的时间长度（单位：秒），但是其颜色和相位的含义因路口不同而不尽相 同，具体每个路口的相位顺序参见下面所附的表1。从左上角往右下角方向的斜线上的V=51.4等表示车流在路口（从上面到下面）间的行驶速度（单 位：千M/小时） 。 右侧是实际路口在控制区域内的编号和名称。 从左下角到 右上角的斜线表示反向 （从下面到上面）路口间车流的行驶速度。各个路口在 协调控制的时段内周期长度相同。时距图的最下面是每天24小时所划分的时段数（最大16个）。时段上面显示的是当前选择的时

7、段内所配置的信号控制 参数（主要有相位差、各个相位的编号名称和长度，最后是周期长度），路口 间的距离可以通过左侧的纵坐标推算出来。信号控制参数列表则详细地说明了路口时距图内已经再现和隐含的信号控 制参数以及对应的控制效果。 路口时距图内已经明确再现信息有： 路口名称、路口间距 （单位：M） 、行驶速度（单位：千M/小时）、正向相位差和反向 相位差、正向等待红灯时间和反向等待红灯时间、周期长度（单位：秒）、相 位序列内的编号名称和长度、正向绿波带宽和反向绿波带宽等。上述单向绿波时距图内的主要信号控制参数详细列表如表1:对于上述单 向绿波时距图的进一步说明如图3所示，绿色箭头表示干道车流畅通，等待

8、红 灯时间可以忽略；红色箭头表示车流到达下游路口，将遇到红灯且等待时间很 长，直到当前周期结束；此干道的绿波方向是从上面的路口往下面的路口，绿 色箭头表示了其一路畅通的效果；而从下面的路口往上面的路口则是反向，红 色箭头表示了大部分车流在到达下游路口时，都是遇上了红灯等待，通行效率 非常地。由于反向延误时间的增多，反而使得整个道路的通行状况一喜一忧，这对 于有潮汐现象的道路，由于其反向车流偏少，尚能适度容忍；但是，如果没有 明显的潮汐现象，则道路通行能力将受到一些人的质疑。如何有效解决由此而 引起的问题，便是本文需要探讨的主题。根据本人的工作实践经验，摸索出相位拆分法，实现了双向协调控制的良

9、好效果。具体而言，就是在确保正向车流顺利放行的基础上，从干道的末尾路 口开始，依据车流在周期内的到达时机，调整相位组合关系（必要时，重新设 计相位序列），使其既满足原来正向车流的放行，同时，也让反向车流在需要 的时候获得信号（不需要的时候不提供放行信号，也就是说，反向车流未到达 路口时，暂时先不提供放行相位），具体如何设计，需要根据不同路口的需要 来确定，这里以时距图的方式，比较直观地再现了车流到达的时机（指在周期 内的时间点），图中通过虚线表达反向车流到达相应路口的位置（在一个周期内的时间点的位置）；同时以图表的形式，展示了对应于不同路口，实际所设 计的反向放行相位。有效地实现了大部分路口的

10、双向绿波控制效果，大大地减 少了反向车流的停车等待延误时间。对于上述控制的效果，可以通过如下的图6进一步加以说明：从上到下的 绿色箭头表示上游路口到达下游路口大部分路段都是畅通的，和单向放行效果 相似；但是，由下往上的反向也出现了大部分的绿色箭头，这表示反向通行也 基本出现了绿波效果，车流到达下游路口的等待时间大大减少了。其中的红色 箭头表示，所在时间段内的放行车流到达下游路口时将需要等待红灯，但是只 有几十秒钟（不是大半个周期，只是小半个周期），因为接下来就是绿色箭头 和其平行，表示将有绿灯放行了，不像单向放行时，需要等到周期结束才能出 现绿灯。由此可见，通过上述相位拆分，在保持单向绿波效果

11、的基础上，重新设计 相位序列，有效实现了道路的双向绿波放行，是一种比较实用的信号控制参数 配置技术，能够广泛应用于道路交通的信号控制相关联的系列路口，极大地提 高干道的双向通行能力，缓解交通压力，而且是低成本的，方便实用，简单直 观。相位拆分法虽然有效解决了双向绿波的信号控制参数的配置问题，但是在 现实应用中也存在需要注意的地方，主要有两点：一是左转待转区引起的与横 向车流冲突；已经放行过左转车流的一方而言，后期到来的左转车流因为其直 行车流仍在放行，因而会继续进入待转区内，然而，本周期内它已经没有通行 权了，此时滞留在东西左转待转区（以红色虚线表示）内的车流将影响纵向车 流（以绿色箭头表示）

12、的通行；解决办法是取消先行左转和直行同时放行一方 的左转待转区，左转车流只能以停车线为准，依据左转信号灯获得通行权。详 情见图7的说明：其次，非机动车斜过马路的问题，同样由于上述相位拆分导致左转始终和同向直行车辆同时放行，这就导致左转的非机动车失去了（和纯粹左转机动车 同时放行时的）安全通行权了（左转非机动车和直行机动车冲突）。解决办法 有两个，要么提供一个单向左转机动车和非机动车同时放行的相位，并且在左 转和直行同时放行的相位前或者后放行，左转先放则加在前，左转后放则放在 后（见图8），此时，需要明确设置非机动车信号灯。要么禁止非机动车直接斜过马路（图9中红色轨迹所示），强制其经过斑 马线随直行相位分二次通过（在对应的两个相位内分别经过标有1和2的箭头所在的入口），此时需要明确渠化，使得非机动车不能有机会斜穿马路。在解决了上述两个问题的情况下，可以根据需要灵活