[精品]干道信号协调控制相位差基本计算方法

城市干道信号协调控制方法研究—以ZH干道为例摘要在整个城市交通道路网中，主干道相当于整个城市交通的命脉，有着非常关键的作用。

主干道承担着城市大多数的交通流量压力，可以称作交通网的主动脉，为了保证城市道路交通流量的畅通，所以在城市的交通路网中对于提高总通行能力、提升行驶舒适度、缓解路网压力、减少行驶时间等多个方面皆具有重要意义。

所以进行信号协调控制是保证车辆在路网的干道上能够顺畅通行重要手段。

本报告对ZH市香洲区人民西路部分路段进行高峰时间段的干线信号控制方案设计。

对人民西路部分路段的三个交叉口的实地考察得出的数据参数，主要调查的数据参数有：地点车速、车流量、车头时距、信号灯参数，然后用vissim仿真软件模拟干道优化前道路运行状况得到原始仿真图，通过调查得出的数据参数以及根据城市干道信号协调控制的要求，设计人民西路干道信号协调控制方案。

然后根据调查所得的数据信息对人民西路三个交叉口进行信号配时，本文采用的配时方法为韦伯斯特法，接着用图解法得出最佳的双向绿波干线协调控制方案，最后再vissim仿真软件模拟干道优化后的道路运行状况得到优化仿真图，然后对比优化前后的运行效果来分析。

关键词：交通道路网；干线协调控制；vissim；绿波第一章绪论1.1 背景随着我国经济的高速增长，城市化进程不断加深，城市机动车保有量不断增长，土地开发也逐渐密集，再加上早期的城市规划的问题，使得多数路段的交叉口与交叉口之间的距离普遍偏近，交通量却非常的大。

在这种条件下，想要车辆顺畅高效的通过相邻两个或者多个交叉口，就很有必要对该路段相邻交叉口的信号灯的绿灯启动时间进行信号协调控制。

想要是城市道路普遍顺畅，得先使主干道顺畅，对主干道进行信号协调控制研究就显得非常重要，在整个城市交通道路网中，主干道相当于整个城市交通的命脉，有着非常关键的作用。

主干道承担着城市大多数的交通流量压力，可以称作交通网的主动脉，为了保证城市道路交通流量的畅通，所以在城市的交通路网中对于提高总通行能力、提升行驶舒适度、缓解路网压力、减少行驶时间等多个方面皆具有重要意义。

万方数据　万方数据１６交通信息与安全２００９年第６期第２７卷总１５２期决过程结合到模糊推理中，使模糊规则的后项结论为精确值，具有较高的计算效率，能保证控制器输出的平滑性，适用于实时性要求高的系统。

对于实时性要求较高的干道协调控制系统，使用Ｓｕｇｅｎｏ模糊模型能起到较好的效果。

决定干道交通绿波宽度最主要的因素在于交叉口之间的相位差，绿波带的形成与否完全取决于各交叉口之间相位差的选取及其相互配合，而影响相位差的主要因素是相邻交叉口之间的距离和车辆运行速度，因此可以从相邻交叉口间距和车辆运行速度２个方面对相邻交叉口间的相位差进行控制。

３．１相邻交叉口间车辆运行速度建立相位差优化模型时，对相位差影响最大的因素是相邻交叉口间的车流行驶速度。

车流行驶速度对相位差的影响在于，车流行驶速度越小，说明交叉口间车流受到的阻碍越大，车流行驶离散程度越低，相位差的变化对干道双向绿波宽度的影响越大，反之，车流运行速度越大，说明交叉口间车流运行越通畅，车流行驶离散程度越高，相位差的变化对干道双向绿波宽度的影响越小。

３．２相邻交叉口间距相邻交叉口间距对相位差的影响在于，当车流行驶速度一定的情况下，相邻交叉口间距越大，车流通过这段路段的时间就会越长，即说明相邻交叉口间的相位差就越大，绿波协调控制的效果就会越差。

大量的实际应用表明，如果相邻交叉口之间的距离超过８００ｍ时，协调控制的作用反而不如各自单独控制。

选取相邻交叉口间距Ｘ和相邻交叉口间车辆运行速度ｙ作为Ｓｕｇｅｎｏ模糊控制器的输入变量，相邻交叉口间的相位差Ｚ作为Ｓｕｇｅｎｏ模糊控制器的输出变量。

将Ｘ的语言值设定为５个等级：很小，小，中，大，很大；将ｙ的语言值也设定为５个等级：很小，小，中，大，很大。

不难看出，相邻交叉口间车辆行驶速度，路口间距以及相位差三者之间满足一定的关系，一方面，在车辆行驶速度不变的前提下，路口间距越大，交叉口间绿波协调控制的可控性越弱，相位差的实际数值应大于计算值，使在同一个绿灯时间长度内能有尽可能多的车辆通过交叉口；另一方面，在路口间距不变的前提下，车辆行驶速度越小，说明交叉口间车流受到的阻碍越大，绿波协调控制的可控性越弱，相位差的实际数值也应大于计算值，使因排队而延误的车辆能尽可能快地通过交叉口，以减小驾驶员的心理压力。

交通信号协调控制平滑过渡及偏差校正方法
交通信号协调控制是城市交通管理的重要手段之一，能够提高道路交通系统的效率，缓解交通拥堵。

然而，交通信号协调控制中存在着一些问题，例如信号设置不合理、信号周期调整不及时等，这些问题导致了控制效果的下降，造成了严重的交通拥堵和不良的出行体验。

为了解决这些问题，研究人员提出了交通信号协调控制平滑过渡及偏差校正方法。

这种方法通过对交通信号的协调控制来平滑交通流量的过渡，并通过偏差校正来修正旋转角度的偏差，使得交通信号协调控制更加准确可靠。

具体来说，交通信号协调控制平滑过渡及偏差校正方法可以分为如下几个步骤：
第一步，确定基本交通信号控制参数。

这些参数包括信号周期、协调时间、绿灯比例等。

在此基础上，可以制定出最优的信号方案。

第二步，设计平滑过渡算法。

这包括提高信号查找速度和改进交通信号定时算法。

采用这种算法，可以保证信号变化的平稳性和连续性。

第三步，开发偏差校正方法。

这个方法通过判断实际信号时间与理论信号时间之间的偏差，利用偏差校准技术来纠正旋转角度的偏差。

这使得信号控制更加准确，避免了误差的积累。

第四步，建立平滑过渡和偏差校正的协同控制系统。

在此基础上，进行优化控制，实现更高效、更准确的信号控制。

此系统除了可以用于减少拥堵、提高出行时间，还可以优化绿灯失误、减少事故率，提高道路使用寿命，具有广泛应用前景。

总之，平滑过渡和偏差校正的交通信号协调控制方法，是一种非常有效的交通管理方式。

通过应用该技术，可以提高道路交通系统的效率，缓解交通拥堵，提升市民的生活质量。

．2干道信号协调控制相位差基本计算方法1917年，世界上第一个线控系统出现在美国的盐湖城，它是一个可同时控制6个交叉口的手动控制系统。

1922年德克萨斯州休斯顿市发展了可控制12个交叉口的瞬时交通信号系统，其控制特点是采用电子自动计时器对交叉口的交通信号进行协调控制。

1981年美国的J·D·C·Litter 和W·D·Brooks 等人利用最大绿波带相位差优化方法开发了最大绿波带交通信号设计优化程序（Maximal Bandwidth Traffic Signal Setting Optimization Program ，MAXBAND ）。

总结以往的线控系统，相位差优化通常采用的两种设计思路是：（1）最大绿波带法；（2）最小延误法。

其中以最大绿波带为目标的相位差优化方法主要有图解法和数解法，本节主要介绍这两种相位差优化方法。

1．图解法图解法是确定线控系统相位差的一种传统方法，其基本思路是：通过几何作图的方法，利用反映车流运动的时间－距离图，初步建立交互式或同步式协调系统。

然后再对通过带速度和周期时长进行反复调整，从而确定相位差，最终获得一条理想的绿波带，即通过带。

下面以一个示例来说明图解法设计相位差的具体步骤。

如图8-2所示，连续五个交叉口）、、、、E D C B (A 纳入一个线控系统，假设系统通过带速度宜在36km ／h 上下，相应的公用周期暂定为60s 。

图中横坐标反映各个信号交叉口间的距离，纵坐标反映车流前进的时间过程。

各竖线上的粗线段表示红灯时段，如A 交叉口竖线'AA 上的1～2、3～4、5～6段，细线表示绿灯时段。

选定第一个交叉口A 的信号作为基准信号，其绿灯时间起始位置为0。

在设计前首先要准备的资料包括：干道各交叉口道路的几何线形、交叉口的间距、交通流运行规则、交通流量及其变化规律以及平均车速等。

E 540D160C400B350A距离(m)图8-2相位差优化图解法示例（1）从A 点引一条斜线①，代表通过带速度推进线，其斜率等于车辆平均行驶车速（h km /36）的倒数。