城市道路交通信号配时优化研究

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附件1：

推进城市道路交通信号灯 配时智能化工作方案

根据《道路交通安全法》及其实施条例等相关法律规范标准，以排查整改城市道路交通信号灯的设置和使用问题为推进城市道路交通信号灯配时智能化的着力点和着手点,重点解决城市主、次干路上信号灯不符合标准、设置不规范和配时不合理等问题。推进交通信号灯配时智能化，依法科学分配通行权利，改善通行秩序，提高道路交叉口的通行能力和通行效率，减少交通延误和资源浪费，提升区域和城市路网的承载能力，有效缓解交通拥堵。单点定时控制应根据交通流量、通行效率等情况，及时调整并应保持与各相关路口信号配时关联协调。通过排查整改，应实现全路网、局域路网、重点路段或至少部分交叉口的交通量采集、传输、处理和交通信号灯配时的智能化，逐步减少单点定时控制。

一、总体要求

（一）道路交通信号灯的灯具应符合国家标准《道路交通信号灯》（GB 14887）的要求，信号机应符合国家标准《道路交通信号控制机》（GB 25280）的要求。新建的信号灯和信号机应有国家相关机构出具的检测合格证书。

（二）信号灯的设置、安装应符合国家标准《道路交通信号灯设置与安装规范》（GB 14886）的要求。信号灯设置的位置、-`

方位、数量应能保证车辆驾驶人和行人均能清晰、准确地观察到信号灯。在大型路口、畸形路口、视线不良的路口，应根据需要在适当位置增设信号灯。

（三）信号灯的设置应与交通标志、标线等设施表达的信息互相协调，不应自相矛盾。信号灯的组合应与导向车道划分相配合，合理选用方向指示信号灯。

（四）信号相位、配时要科学、精细，根据交通流量的分布情况合理划分控制时段、确定控制方案。设置的行人绿灯时间要确保行人能够安全步行过街。信号放行规则在一个城市内的道路上应基本一致。

（五）市区道路或相对独立的城市片区应尽量采用可以联网控制的交通信号控制机，鼓励根据实际需要联入统一的交通信号控制系统，便于对信号灯路口进行协调控制。

22公路与 汽运

Highways & Automotive Applications

总第181期

基于大数据的单点交通信号配时优化策略研究关

罗云辉\李林\靳文舟2

(1.深圳市城市交通规划设计研究中心，广东深圳 518021;.华南理工大学土木与交通学院，广东广州 510640)

摘要：针对传统信号路口配时优化中存在的问题识别困难、缺乏理论指导和优化效果不佳等

问题，基于智能交通大数据发展背景，针对路口单点信号配时构建信号配时评估及优化体系。通

过融合视频、地图导航、信号配时等多源交通数据建立基于导航数据的延误计算模型，综合考虑饱

和度和延误指标，建立信号配时合理性评估矩阵，同时采用改进最优分割法对时段表进行优化，在

此基础上，利用Webster配时优化理论对配时不合理时段的周期和绿信比参数进行优化；深圳某

路口的应用结果表明，基于大数据的单点交通信号配时优化策略的应用效果较好，可为城市信号

配时优化提供参考。

关键词：城市交通；单点信号配时；大数据；优化策略；深圳

中图分类号：U491.2 文献标志码：A 文章编号：1671 — 2668(2017)04 — 0022 — 06

1路口交通信号配时现状分析

随着城市建设的加速，信号控制路口数量不断

增加，交通流空间分布和交通总量变化加快，路口交

通呈现多样化、随机性特征，造成交通拥堵不断加

剧。为科学推进城市交通信号管控，2016年公安部

交管局下发《推进城市道路交通信号灯配时智能化

工作方案》，期望通过排查整改配时不合理等问题提

升交叉口的通行效率。目前各地交通信号管控的主

要特点：

(

1) 路口数量过多，仅依靠交警自身力量难以

科学管控。包括深圳、广州、惠州、重庆在内的众多

城市均采用信号配时服务社会化方式，通过引人专

门的信号配时服务团队解决人力资源短缺的问题。

(

2) 采用粗放式管理，过度依赖人力，配时问题

识别困难。各地一般通过路口巡查或视频巡查发现

2科技资讯 SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION科技资讯2018 NO.22SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION信 息 技 术DOI：10.16661/ki.1672-3791.2018.22.002城市交通信号灯配时控制研究与设计①张武(沈阳理工大学信息科学与工程学院 辽宁沈阳 110159)摘 要：随着我国城市日新月异的发展，机动车数量急剧增加，交叉口的荷载也越来越大。如何利用有限交通资源，使得繁重的交通能够有效地被疏导，是迫在眉睫的事情。本文以单点交叉路口为研究对象，提出了一种基于多目标优化的单点交叉口动态配时算法。根据中国混合交通流的实际情况，建立了多目标信号的动态时序模型，并利用模糊折中将其转化为单目标函数，同时，用改进的粒子群优化算法进行求解，进而得到改善后的配时方案。关键词：多目标优化 动态配时 粒子群优化算法中图分类号：U491 文献标识码：A 文章编号：1672-3791(2018)08(a)-0002-02

①作者简介：张武（1963，11—），男，汉族，辽宁沈阳人，研究生，讲师，研究方向：智能监测与控制。1 信号控制基本参数1.1 信号相位为了调整车流量，利于车辆通行，在城市道路交叉口，通常会安置信号灯。根据信号灯颜色的不同，来控制车辆行驶的节奏。绿灯的方向上车辆可以行驶，而红灯方向的车辆不能行驶，这可以由交通流来驱动，我们称此交通流为相位。相位差是交叉口与交叉口之间信号灯的同一颜色开始时间(或结束时间)的时间差，相位差主要应用于交叉口和交叉口之间的车辆参数，适当合理地设置交叉口的相位差，可以使车辆连续通过交叉口，保持道路畅通。反之，相位差的不合理设置容易导致车辆连续遭遇红灯，增加车辆延误，增加道路拥堵。本文设置了4个相位。1.2 时间参数(1)周期：信号周期是配时优化的一个重要参数，与配时优化效果有着密不可分的关系。在交叉口道路系统中，信号周期是交叉口全部信号灯都运行一个完整的信号周期所需的时间总和(各个方向上红、绿、黄灯均运行一次)。(2)绿信比：在一个交通信号灯配时周期内，绿信比为有效绿灯时间与信号周期的比值。车辆可以充分利用有效的绿色时间，绿色时间与平稳交叉口的绿色字母比是信号灯设计优化定时的关键时间参数。信号相位的绿信比越高,绿光利用率越高,信号相位越平滑,车辆拥挤率越低，在有效绿色时间内通过的车辆总数也就越多。(3)交通流参数：交通流量是指在一定时间内通过指定路口的车辆总数，没有特殊说明时为车流量。根据大量的观测资料，我们发现到达交叉口的车辆在概率论中基本上遵循离散分布，如泊松分布和二项分布。通过运用数学知识，我们可以更精确地得到交通的数据信息，也能更好地把握交通状况。2 交通信号控制的设置依据2.1 减速让路/停车控制交叉口的最大通行能力根据交通法规,当主干道上的车辆较多时,主干道的通行能力几乎不受二级公路车辆的影响。而对于次路上的车辆，只有在主路车辆优先通过并确保在道路安全的前提下，才可以通过。也就是说，在这种控制模式下，主干道在交叉口的最大通行能力近似等于其饱和度(有序安全地通过主干道的车辆总数)，取决于主干道的通行能力。通过计算主要道路车辆为二级道路车辆提供行使空间，次要道路的最大容量可以通过线路提供的空间数量(允许次要车辆插入主车辆之间的空间数量)来计算。 2.2 交叉口的平均延误时间如果主干道与次干道的交通流量之比固定,则可以近似地描述两种控制模式下交叉口交通流延误时间的变化曲线。为了减少交叉口的延误时间,采用两种方法：当交叉口总交通流量较小时，控制方式不变，但仍采用减速特许/停车控制模式；交叉口总交通流量大时SI，采用GNAL控制方式。3 动态配时算法的实现3.1 相关性能指标的选取(1)Delay D(每车道车辆平均信号控制延迟)：为了提高有限道路资源的利用效率，将车辆进出各阶段的车辆延误降至最低是一个重要的研究方向。道路上的车辆延误D主要由两个部分组成：均匀延迟Du(由车辆均匀到达引起的延迟)和随机delay Dr(由前一段时间遗留的初始排队车辆引起的延迟)，其中Du是到达延迟的恒定延迟。Dr是延迟差，用于不一致的车辆到达率。(2)队列长度：在多目标联合优化函数中，不需要增加该指标，而是作为模糊控制变量来实现对绿灯时间的动态控制，使多目标联合优化和动态定时策略能够有效结合。(3)容量：我们使用停车线作为车辆在有效绿灯时间内通过交叉口的标准。根据停车线原理，将车道上一小时内通过停车线的车辆数作为车道容量，也是衡量道路通行能力的标准。3.2 信号配时优化模型在信号交叉口配时的重要性能参数包括:通行能力、Delay、队列长度、停车次数和饱和度。本文主要以提高通Copyright©博看网 . All Rights Reserved.3 科技资讯 SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION科技资讯2018 NO.22SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION信 息 技 术行能力、减少延误、减少排队长度、减少停车次数作为信号定时指标的4个性能参数。同时，通过加权选择交通容量、延误和停车时间作为多目标联合优化的参数。采用队列长度作为模糊控制指标，增加交叉口的有效绿灯时间，从而形成信号配时优化模型。3.3 模糊动态优化算法模糊动态优化根据模糊控制的双输入单输出理论，将当前阶段和下一阶段的队列长度作为模糊控制变量。即首先模糊当前阶段的队列长度和下一阶段的队列长度，然后通过搜索模糊规则表并经过运算得到模糊组合的特定关系。然后以实际交叉口当前相位的队列长度和下一相位的队列长度作为输入变量，得到输出模糊值，并通过去模糊化得到绿灯附加时间。4 实验仿真结果对比通过Matlab得到仿真结果，由仿真数据进行比较可知，多目标优化算法优于Webster算法，极大地降低了交叉口的总延误、平均停车时间和提高了道路的通行能力。在多目标优化模糊控制算法的基础上，通过在周期中加入了第一阶段的有效绿灯时间，从而进一步优化了定时方案。与多目标优化算法相比，当第一阶段的有效绿灯时间超出周期时，总延迟和容量将得到改善，停车时间与多目标优化算法基本相同。这是因为在队列长度较小的情况下，模糊控制可以补偿时间损失，优化定时方案。当队列长度较长时，在完全补偿损失时间的基础上增加了周期，这与实时交通情况是一致的。参考文献[1] 肖超,余立建.基于模糊理论的城市区域交通控制研究[J].交通科技与经济,2014,16(3):68-71.[2] 张永忠,王力.道路交通信息检测技术及应用[M].北京:机械工业出版社,2013.[3] 黄向党,金志扬,羊秋玲.交通灯动态配时策略研究[J].计算机技术与发展,2013(10):224-226.[4] 李振福,李漪,孙艺萌,等.大中城市公共交通可持续优先发展研究现状[J].北京交通大学学报:社会科学版,2013,12(3):37-46.[5] 刘祥鹏,隋树林.单交叉口交通信号控制方法现状及其展望[J].科技信息,2012(32):124-125.[6] 梁骁,殷勇辉,吴颜.单交叉口信号配时的动态优化[J].公路交通技术,2010(2):125-127.[7] 黄辉先,史忠科.城市单交义路口交通流实时遗传算法优化控制[J].系统工程理论与实践,2001(3):102-106.[8] 陈森发,陈洪,徐吉谦.城市单路口交通的两级模糊控制及其仿真[J].系统仿真学报,1998,10(2):35-40.前在我国国产动画片中，取得了很好效果，借鉴很多外来元素也保留了本民族传统文化。随着社会文化的交流，一定可以将Flash技术结合传统题材，采用新的艺术表现手法，推向全球，反馈给世界。2.4 Flash动画传统题材表现的生命力来自于文化内涵有些传统的动画相比Flash动画要更加有趣，画面更具有个性，表现的更加刺激，可以满足于受众的娱乐性和个性化的需求。形成这种现象的原因，归根结底在于所选用的传统题材是否具备文化内涵。例如：Flash动画里头的招财童子系列，从人物设计、画面运用，都是给人热闹喜庆的感觉，追根溯源它是运用了中国古代的戏曲和绘画元素，打造了具有中国特色的文化符号，展现出来的是一个民族的精神和文化内涵。以多视角的方式审视人类的生存状态，这样可以让Flash动画更具有审美功能和认识功能，增强其艺术表现能力。2.5 Flash动画传统题材风格的娱乐化Flash动画应用传统题材是一种普通的表现手法，原因在于我们所看的动画，以长篇动画为例，放映时间长达90min，在这些时间里，我们看到了曲折动人的故事情节和壮阔的场景以及栩栩如生的角色。当我们进一步，进入故事主题是感受故事的美，感受心灵的震撼。Flash动画具有这方面特色，它是靠Flash软件制作的，对比复杂的动画场景，也没有传统动画那么富有层次。Flash动画一般都是短篇的表现，但是Flash动画具有它自己的长处和特色。现在Flash动画已经有长篇制作了，如韩国的Flash电影《美丽密语》。Flash动画并不是需要拼接的动画，它是动画的另一种制作形式。动画本身就具有娱乐性，它虽然形成的是艺术影像形式，即使是传统题材的表现，更应该保持其固有的轻松，娱乐和想象力，不应该成为教科书般的教育模式体现。3 结语综上所述，通过Flash动画传统题材表现的现状，我们了解到Flash动画制作过程中应该坚持自己的优势，填补传统文化制作和传统平台大众传播上面的不足。通过对Flash动画传统题材表现的发展趋势的研究了解到Flash动画传统题材表现的内涵与发展的特性，在未来Flash动画的制作，一定可以将Flash技术结合传统题材，采用新的艺术表现手法，推向全球，反馈给世界。参考文献[1] 凌燕.Flash动画设计与传统动画设计的特点比较研究[J].网络安全技术与应用,2014(8):69,73.[2] 程卫健.中国Flash动画民族化发展探讨[D].上海交通大学,2010.[3] 徐宏.Flash动画语言研究——Flash动画与传统动画之比较[D].北京林业大学,2009.(上接1页）

1 附件1：

推进城市道路交通信号灯 配时智能化工作方案

根据《道路交通安全法》及其实施条例等相关法律规范标准，以排查整改城市道路交通信号灯的设置和使用问题为推进城市道路交通信号灯配时智能化的着力点和着手点,重点解决城市主、次干路上信号灯不符合标准、设置不规范和配时不合理等问题。推进交通信号灯配时智能化，依法科学分配通行权利，改善通行秩序，提高道路交叉口的通行能力和通行效率，减少交通延误和资源浪费，提升区域和城市路网的承载能力，有效缓解交通拥堵。单点定时控制应根据交通流量、通行效率等情况，及时调整并应保持与各相关路口信号配时关联协调。通过排查整改，应实现全路网、局域路网、重点路段或至少部分交叉口的交通量采集、传输、处理和交通信号灯配时的智能化，逐步减少单点定时控制。

一、总体要求

（一）道路交通信号灯的灯具应符合国家标准《道路交通信号灯》（GB 14887）的要求，信号机应符合国家标准《道路交通信号控制机》（GB 25280）的要求。新建的信号灯和信号机应有国家相关机构出具的检测合格证书。

（二）信号灯的设置、安装应符合国家标准《道路交通信号灯设置与安装规范》（GB 14886）的要求。信号灯设置的位置、 2 方位、数量应能保证车辆驾驶人和行人均能清晰、准确地观察到信号灯。在大型路口、畸形路口、视线不良的路口，应根据需要在适当位置增设信号灯。

（三）信号灯的设置应与交通标志、标线等设施表达的信息互相协调，不应自相矛盾。信号灯的组合应与导向车道划分相配合，合理选用方向指示信号灯。

（四）信号相位、配时要科学、精细，根据交通流量的分布情况合理划分控制时段、确定控制方案。设置的行人绿灯时间要确保行人能够安全步行过街。信号放行规则在一个城市内的道路上应基本一致。

（五）市区道路或相对独立的城市片区应尽量采用可以联网控制的交通信号控制机，鼓励根据实际需要联入统一的交通信号控制系统，便于对信号灯路口进行协调控制。