干道信号协调控制基本知识

名词解释1.交通需求管理（TDM）：交通需求管理是引导人们采取科学的交通行为，理智地使用道路交通设施的有限资源。

简言之，交通需求管理主要管理的是：人们理性地使用汽车，而不是人们是否拥有汽车。

2.视距三角形：为了提高无控制交叉口的交通安全性，它通过绘制交叉口的视距三角形保证在交叉口前，驾驶员对横向道路两侧的可通视范围，它是全无控交叉口设计和设置的基本依据，必须注意，“视距线”应画在最易发生冲突的车道上。

在双向交通的道路交叉口，对从左侧进入交叉口车辆的视距线，应画在最靠近行人道的车道上；而对于从右侧进入交叉口的车辆，则应取最靠近路中线的车道。

在视距三角形内不得有高于1.2米妨碍视线的物体。

3.绝对时差：绝对时差是指各个信号的绿灯或终点相对于某一个标准信号绿灯或红灯的起点或终点的时间之差。

4.绿信比：绿信比是一个信号相位的有效绿灯时长与周期时长之比，一般用λ= Ge/C表示。

5.通过带：在时-距图上，各个信号交叉口绿灯时间始端连线与终端连线中最窄的一组平行斜线所标定的时间范围称为通过带。

6.交通系统管理（TSM）：交通系统管理是把汽车、公共交通、出租汽车、行人和自行车等看成为一个整体城市交通运输系统的各个组成部分,城市交通系统管理的目标是通过运营、管理和服务政策来协调这些个别的组成部分,使这个系统在整体上取得最大交通效益。

7.路边存车：在道路沿侧石车行道上的机动车停存，或人行道边的自行车停存。

路边存车管理的目的是使道路在“行车”及“存车”两方面能够得到最佳的使用。

8.相对时差：相对时差是指相邻两信号的绿灯或红灯的起点或者终点之间的时间之差。

相对时差等于两信号绝对时差之差。

9.区域交通信号控制系统：区域交通信号控制系统是把区域内的全部交通信号的监控，作为一个指挥控制中心管理下的一套整体的控制系统，是单点信号、干线信号系统和网络信号系统的综合控制系统。

10. TOD：以公共交通为导向的开发（transit-oriented development，TOD）是规划一个居民或者商业区时，使公共交通的使用最大化的一种非汽车化的规划设计方式。

交通信号控制系统现代城市交通的智能控制与管理(urban traffic control system,UTCS)是智能交通系统的重要组成部分。

而交叉口的通行能力又是决定道路通行的关键所在,若对城市交通网络的交叉口信号控制系统进行协调优化控制,可缓解拥堵区域的交通压力,使交通流量在整个城市范围内的分配趋于合理,降低或消除对道路的瓶颈影响,提高道路的通行能力和服务水平。

所以城市交通控制的核心落实到如何根据交通需求来合理分配交通资源,提高通行效率。

交通信号控制的发展经历了点控、线控和面控3个阶段。

把控制对象区域内全部交通信号的监控作为一个交通监控中心管理下的整体控制系统,是单点信号、干线信号和网络信号系统的综合控制系统。

1. 国外研究现状国外当前比较成熟的系统主要有TRANSYT 系统、SCATS 系统和SCOOT 系统。

但各个系统在信号优化方面存在着不同的特点,下面将分别比较它们在信号周期、绿信比和相位差优化调整方法的不同之处。

1.1 TRANSYT 系统交通网络研究工具(traffic network study tool,TRANSYT)是英国交通与道路研究所(TRRL)于1996年提出的脱机优化网络信号配时的一套程序,它是一种脱机操作的定时控制系统,系统主要是由仿真模型及优化2部分组成。

交通模型用来模拟在信号灯控制下交通网上的车辆行驶状况,以便计算在一组给定的信号配时方案下网络的运行指标;优化过程通过改变信号配时方案并确定指标是否减小,这样经过反复计算求得最佳配时方案。

TRANSYT 早期的版本是采用“瞎子爬山法”,对相位差和绿信比进行优化,但不能对周期进行优化,只能在一组周期中计算最小的性能指标,得到相对优化的周期时长。

其性能指标PI(performanceindex)与停车次数和排队长度有关式中:wi 为第i 条连线延迟时间的加权系数;ki 为第i 条连线停车次数的加权系数;ti 为第i 条连线的总延迟时间;ni 为第i 条连线的停车次数的总和。

Synchro 8详细使用教程Synchro软件是一套完整的城市路网信号配时分析与优化的仿真软件。

与道路通行能力手册（HCM2000）完全兼容，可与道路通行能力分析软件（HCS）及车流仿真软件（SimTraffic）相互衔接来整合使用，并且具备与传统交通仿真软件CORSIM，TRANSYT-7F等的接口，它生成的优化信号配时方案可以直接输入到Vissim软件中进行微观仿真。

Synchro软件既具有直观的图形显示，又具有较强的计算能力，能很好地满足信号配时评价的各项要求,其仿真结果对交通管理者具有极高的参考价值，是一套易学易用、能与交通管理与控制的专业知识密切结合的有效分析工具。

（一）路网背景及比例设置1、在百度地图上截取研究路网所在的区域图片作为描绘路网的底图2、将截取的图片导入synchro，文件-选择背景，出现下图对话框点击add fiel，加载背景图片sun3、设置比例，设置比例是为了能将我们在软件里设置的路段长度与实际长度匹配起来。

如下图，点击equals选项下的measure，软件会让你在右侧的背景图上选取两点，之后在百度地图上测量出所选两点间的实际距离，输入到metres 框内，点击OK，背景图和比例就设置好了。

sun（二）绘制路网利用软件右侧的工具栏，进行路段的绘制，点击点Add Link，在底图上构建实际路网，同时自动生成交叉口。

路段经连接后，即可成为一处交叉口；SYNCHRO程序的内定值为信号交叉口，但也可通过该交叉口的属性窗口，将其控制型态更改为非信号控制交叉口。

路段属性窗口 交叉口属性窗口（三）路段及交叉口参数输入左击选中节点，利用软件上部的工具栏中的lane settings，输入相交道路的相关参数。

Synchro 的路段窗口主要是针对分析路网的车道几何与交通条件，如车道配置(Lanes and Sharing)、理想饱和流率(Ideal Saturation Flow)、车道宽(Lane Width)、sun坡度(Grade)、区域类型（Area Type）：包括CBD和other、储车长度(Storage Length)，、储车道数(Storage Lane)，若要设置交叉口进口道拓宽，可利用储车长度和储车车道数来设置、右转渠化（Right Turn Channelized），右转渠化用来设置交叉口右转导流岛。

绪论1。

交通管理：是对道路上的行车停车、行人和道路使用，执行交通法规的“执法管理”，并用交通工程技术措施对交通运行状况进行改善的“交通治理”的一个统称。

是一种静态管理。

2.交通控制:是依靠交通警察或采用交通信号控制设施，随交通变化特性来指挥车辆和行人的通行。

它是一种动态的管理。

3.交通管控的目的：保障交通安全，疏导交通、提高现有设施的通车效率。

更着重于采取各种交通需求管理措施来减少道路上的汽车交通总量，缓解交通拥挤，保障交通安全与畅通，并降低汽车交通对环境的污染影响。

4。

交通管控的原则：分离原则，限速原则,疏导原则，节源原则，可持续发展原则。

5。

通行权：在平面分离上，车辆、行人按规定在各自的道路上有通行的权利;在时间分离上，车辆、行人按交通信号、标志或交通警察指挥指定在其通行的时间内有通行的权利.6。

先行权：各种车辆或行人在指定平面和时间内共同有通行权的前提下，对车辆、行人在通行先后次序上确定优先通行的权利.第一章1。

交通治理五阶段：传统交通管理，交通系统管理，交通需求管理，智能化交通管理,可持续交通发展阶段2。

交通管理分类:交通行政管理，交通执法管理，交通运行管理。

（按性质与内涵分）城市道路交通管理，城市间道路交通管理，快速道路交通管理(按对象分）3.交通管理规划内容：城市交通管理现状问题与需求分析,制订城市交通管理发展目标和策略，建立交通管理长效发展机制，近期交通系统管理改善方案制定，智能交通与高新技术发展应用规划，拟定交通管理规划实施行动计划.第二章1。

全局性管制:在全国或某地区范围内，在较长的时间内有效的那些措施。

2。

局部性管理：仅在局部范围内，在较短时间内才有效的一些措施。

3。

交通法规的层次:交通法规按其有效性的范围，可分为三个层次：全国性法规、地方性法规、局部性管理措施.4.交通法规的内容：对人的管理,对路的管理,对车的管理，对环境的管理。

第三章1。

交通行政管理的内容:交通行政管理是最高层次的交通管理，它的内容涉及交通管理的职能、体制、手段等多个方面。

名词释义绿波带就是在指定的交通线路上，当规定好路段的车速后，信号控制机根据路段距离，把该车流所经过的各路口绿灯起始时间做相应的调整，以确保该车流到达每个信号灯路口时，正好遇到“绿灯”。

即绿波带是指计算车辆通过某一路段的时间，再对各个路口的红绿灯信号进行协调，车辆在通过时能连续获得一路绿灯的技术。

交通信号“绿波”控制是一项比较特殊的系统。

这项系统一般被称为“绿波带”。

城市交叉口信号绿波控制一般是指一条主干道中若干个连续交叉口交通信号间的协调控制。

目的是使行驶在主干道协调控制的交叉口的车辆，可以不遇红灯或者少遇红灯而通过这个协调控制系统中的各交叉口。

从被控制的主干道路各交叉口的灯色来看，绿灯就像波浪一样向前行而形成绿波，我们称这种交通信号协调控制方式为“绿波带”控制。

在现代城市交通信号控制中，为了保证主要路线的畅通，经常会使用干线协调控制，即“绿波带”控制模式。

有了“绿波带”，那么其优先保持畅通的车流，就可以“一路绿灯”地通过其道路控制区域，尽量减少路口的停留时间。

当然，“绿波带”主要还是为了保证某个交通流的畅通。

适用范围1、联结两个中心区之间的主要干道，如通往郊区飞机场的道路，通往卫星城镇的道路，小城市的主要干道。

2、实现“绿波带”的路口，其交通流量大致接近。

3、实现“绿波带”的路段，其交通秩序比较好。

比如说，很少有行人横穿马路，机动车辆、三轮车和其它非机动车辆都能各行其道绿波带在中国设计时速是30公里，但也要车少时才有效。

要使绿波带充分发挥作用，首先应建立城市道路的网络分流，分流这两条主干道上的车流量；其次通过非机动车、行人的交通综合治理，提高车辆行进速度，才能使绿波带发挥作用。

交通信号“绿波”控制是一项比较特殊的系统。

这项系统一般被称为“绿波带”。

城市交叉口信号绿波控制一般是指一条主干道中若干个连续交叉口交通信号间的协调控制。

目的是使行驶在主干道协调控制的交叉口的车辆，可以不遇红灯或者少遇红灯而通过这个协调控制系统中的各交叉口。

第26卷　第1期2009年1月 公　路　交　通　科　技Journal of Highway and Transportation Research and DevelopmentVol .26　No .1 Jan .2009文章编号:1002-0268(2009)01-0120-05收稿日期:2007-12-19基金项目:国家高技术研究发展计划(八六三计划)资助项目(2006AA11Z211);广东省科技攻关项目(2005A10101001)作者简介:卢凯(1979-),男,湖南长沙人,博士,讲师,研究方向为城市交通信号控制.(kail u @scut .edu .cn )经典干道协调控制信号配时数解算法的改进卢　凯,徐建闽,叶瑞敏(华南理工大学　土木与交通学院,广东　广州　510640)摘要:遵循最大绿波带设计理念,利用干道协调控制中的时距分析图,结合实际算例,对经典数解算法在理想交叉口间距取值范围的确定、通过带宽度的计算、最佳理想交叉口间距的选取、以及各交叉口相位差的设置上存在的问题进行深入剖析,提出了基于公共信号周期允许变化范围的理想交叉口间距取值范围确定法则,给出了一种新的通过带宽度计算方法,建立了一条新的最佳理想交叉口间距选取原则。

算例分析表明,改进后的经典干道协调控制信号配时数解算法能确保干道协调控制系统获得尽可能宽的通过带宽度,计算得到的最佳公共信号周期与通过带宽度也更为准确有效。

关键词:交通工程;数解算法;时距图;通过带宽度;公共信号周期;相位差中图分类号:U491.5+4 文献标识码:AImprovement of Classical Algebraic Me thod of Signal Timin gfor Arterial R oad Coordinate ControlLU Kai ,XU Jianmin ,YE Ruimin(School of Civil and Transportation Engineerin g ,South China University of Technology ,Guangzhou Guangdong 510640,China )Abstract :Following the design principle of maximum green wave bandwidth and making use of the time -space diagram for arterial road coordinate control ,many problems existed in classical algebraic method such as the deter mination of value range of ideal intersection distanc e ,the calculation of green wave bandwidth ,the selection of optimal intersection distance and the value of signal offsets were deeply analyzed through some practical examples .On the basis of detailed analysis ,the value range of ideal intersection distance was determined by the allowable value range of common signal cycle ,a ne w calculation method for green wave bandwidth was pr esented ,and a new selection rule of optimal intersection distance was established .The examples effectively demonstrate that the impr oved classical algebraic method can make arterial r oad c oordinate control system get green wave bandwidth as wider as possible and obtain optimal common signal cycle and green wave bandwidth more practically and accurately .Key words :traffic engineering ;algebraic method ;time -space diagra m ;green wa ve bandwidth ;common signal c ycle ;signal offset 0　前言在一个城市路网中,主干道往往承受着大部分的交通负荷,因此保证主干道上车流运行的畅通与高效是改善城市交通拥挤问题的关键所在。

城市干道交通信号双向绿波控制设计方法刘剑峰 / 兰州市公安局交通警察支队交通科研所【摘 要】城市干道是疏解城市交通流的交通动脉，通过信号灯配时设计提高干道通行速度、减少车辆停车延误，对城区治堵保畅具有重要意义。

双向绿波协调控制技术是能够有效提高道路整体通行能力的信号控制技术。

本文针对复杂城市交通环境中经常采用的非对称放行方式下的干道双向绿波协调控制要求，提出基于MATLAB 图解法的续进式双向绿波设计方法，通过合理相位设计，结合单路口信号配时需求，设计不同时段的双向绿波协调控制方案。

【关键词】协调控制；双向绿波；图解法随着社会经济的发展，城市交通压力越来越大，城市交通拥堵已严重影响城市的可持续发展。

治理城市交通拥堵是一个系统性工程，一方面需要通过新建道路、打通断头路等方式来提高城市路网的交通流总体承载容量；另一方面也可以通过科学的交通组织和交通控制来挖掘现有的道路通行潜力，提升交通运行效率。

交通信号控制是控制城市交通的重要方式，科学合理的信号相位和配时设计不仅可以提高单个路口的通行效率，同时也可通过信号灯联网协调控制，使车辆在道路行驶时得到连续的绿灯信号，从而在信号“绿波”状态下畅通地通过大量交叉口，这种方法称为信号“绿波”技术。

一、交通信号双向绿波设计方法研究交通信号绿波控制通常分为单向绿波控制和双向绿波控制两种。

单向绿波控制只能保证一个方向的车流一路绿灯通行，而另一个方向遇到红灯概率反而提高。

这种单向绿波较适合单行交通组织道路或潮汐流明显的路段，而真正能提高道路整体通行能力的需要采用双向绿波技术。

目前，设计双向绿波协调控制的常用方法有数解法、图解法、Maxband 法以及Multiband 法等。

其中，数解法是通过数值计算的方法，寻求最小偏移绿信比，求解协调控制配时参数; 图解法是通过作图的方法，确定协调控制系统的公共信号周期与相位差; Maxband 法和Multiband 法均是通过建立绿波带宽度的线性规划模型，利用混合整数线性规划方法实现信号配时参数的优化求解。

城市交通集中协调式控制系统（UTCS）目录1 什么是城市交通控制系统 (2)2 城市交通信号控制系统讲解 (3)2.1 系统结构图 (3)2.2 系统组成 (4)2.2.1 前端设备 (4)2.2.2 传输系统 (6)2.2.3 中心处理控制系统 (7)2.3 系统功能 (7)2.3.1 路口信号控制设备设置功能 (7)2.3.2 绿波带功能(干线协调控制模式) (9)2.3.3 感应控制的功能 (10)2.3.4 交通管制功能 (11)2.3.5 设备及信号状态的实时监视与报警功能 (11)2.3.6 交通流量数据处理与交通信号控制方案生成功能 (12)2.3.7 交通流量的变化范围与控制模式的对应关系 (15)1什么是城市交通控制系统（UTCS）城市交通控制系统（俗称交通信号控制系统）是现代城市智能交通系统的重要组成之一，主要用于城市道路交通的控制与智能化管理。

交通控制系统主要功能是自动协调和控制区域内交通信号灯的配时方案，均衡路网内交通流运行，使停车次数、延误时间及环境污染等减至最小，充分发挥道路系统的交通效益。

必要时，可通过指挥中心人工干预，直接控制路口信号机执行指定相位，强制疏导交通。

通过安装在道路上的车辆检测器或视频监控系统，智能信号控制系统可以优化交通信号灯网络的交通方案，使其适应交通流变化条件，从而使在控路网中运行的车辆的延误和停车次数达到最小，交通信号控制系统全面实施以后，在控制区域内应达到：行车延误减少15％以上、行车速度提高10%以上，停车次数减少15%以上。

北京立天洋网络科技有限公司 22城市交通信号控制系统讲解2.1 系统结构图北京立天洋网络科技有限公司 32.2 系统组成交通信号控制系统分为：前端设备、传输设备和中心处理（后端）设备三部分，其简介如下：2.2.1前端设备前端设备由信号灯、交通诱导屏、车辆检测器（线圈车检器、视频车检器）、智能信号机。

2.2.1.1 信号灯作为交通信号指示、导引车流、人流。

2.交通工程学的研究范围:①交通特性分析技术;②交通调查方法；③交通流理论；④道路通行能力分析技术；⑤道路交通系统规划理论；⑥道路交通系统管理技术与管理规划；⑦交通安全技术；⑧静态交通系统规划；⑨交通系统的可持续发展规划；⑩交通工程的新技术、新方法、新技术。

3.交通工程学科特点：系统性、综合性、动态性、交叉性、社会性、超前性。

4。

“5E”：工程、法规、教育、能源、环境。

5.交通工程学研究领域：①交通流模型；②缓解城市交通拥堵情况；③减少交通能耗与环境污染的基础理论;④解决交通安全问题的基础理论；⑤实验交通工程理论与信息技术；⑥轨道交通工程领域动力学基础理论。

1。

驾驶员的视觉特性：①视力；②视野; ③色感。

2.视野：两眼注视某一目标，注视点两侧可以看到的范围称为视野。

3。

路网密度：一个区域的路网密度等于该区域内道路总长与该地区的总面积之比,一般路网密度越高，路网总的容量、服务能力越大。

4。

道路线形：道路线形是指一条道路在平、纵、横三维空间中的几何形状.传统上分为平面线形、纵断面线形、横断面线形。

5。

交通量:交通量是指在单位时间段内，通过道路某一地点、某一断面或某一条车道的交通实体数。

6.高峰小时交通量：在城市道路上，交通量呈现高峰的那个小时称为高峰小时。

高峰小时内的交通量称为高峰小时交通量。

7.高峰小时系数（PHF）:高峰小时系数就是高峰小时交通量与高峰小时内某一时间段的扩大为高峰小时的交通量之比。

8.行车速度：行车速度既是道路规划设计中的一项重要指标，又是车辆运营效率的一项主要评价指标，对于运输经济、安全、迅速、舒适具有重要意义。

9.行车速度包括：①地点车速；②行驶车速；③运行车速；④行程车速;⑤临界车速；⑥设计车速。

10.行驶车速：由行驶某一区间所需时间（不包括停车时间）及其区间距离求的的车速。

11.行程车速:行程车速又称区间车速,是车辆行驶路程与通过该路程所需的总时间（包括停车时间）之比。

12。

智能交通信号控制系统一、信号控制的基本概念（一) 信号相位。

信号机在一个周期有若干个控制状态，每一种控制状态对某些方向的车辆或行人配给通行权，对各进口道不同方向所显示的不同灯色的组合，称为一个信号相位。

我国目前普遍采用的是两相位控制和多相位控制。

（二）信号周期。

是指信号灯各种灯色显示一个循环所用的时间，单位微秒。

信号周期又可分为最佳周期时间和最小周期时间。

（三）绿信比。

是指在一个周期内，有效绿灯时间与周期之比。

周期相同，各相位的绿信比可以不同。

（四）相位差。

是指系统控制中联动信号的一个参数。

它分为相对相位差和绝对相位差。

相对相位差是指在各交叉口的周期时间均相同的联动信号系统中，相邻两交叉口同相位的绿灯起始时间之差，用秒表示。

此相位差与周期时间之比，称为相对相位差比，用百分比表示。

在联动信号系统中选定一个标准路口，规定该路口的相位差为零，其他路口相对于标准路口的相位差，称为绝对相位差。

（五）绿灯间隔时间。

从失去通行权的上一个相位绿灯结束到得到通行权的下一个相位另一方向绿灯开始的时间，称为绿灯间隔时间。

在我国，绿灯间隔时间为黄灯加红灯或全红灯时间。

当自行车和行人流量较大时，由于自行车和行人速度较慢，为保证安全，需进行有效调整，可以适当增加绿灯间隔时间。

此外，信号控制的基本参数还有饱和流率、有效绿灯时间、信号损失时间、黄灯时间、交叉口的通行能力与饱和度等。

信号灯的分类：（一）交通信号灯，按用途可分为车辆交通信号灯、行人交通信号灯、方向交通信号灯和车道交通信号灯等。

（二）交通信号灯，按操作方式可分为定周期控制信号灯和感应式控制信号灯。

感应式控制信号灯又分为半感应控制和全感应控制两种。

（三）交通信号灯，按控制范围可分为单个交叉路口的交通控制、干道交通信号联动控制和区域交通信号控制系统，即“点控”、“线控”、“面控”三种。

另外，有点信号灯可以设计成信号灯色倒计时显示屏，或者黄灯闪烁屏以提高绿灯时间的利用率。

改进的干线协调信号控制优化模型于德新;田秀娟;杨兆升;周熙阳;程泽阳【摘要】基于混合整数线性规划方法,对经典MULTIBAND模型进行改进,提出绿波带干线协调信号控制优化方法.通过取消绿波带对称约束和增加带宽比例约束,对绿波带形式进行优化;分析干线上、下游交叉口车辆排队情况,建立排队消散时间模型,得到改进的MULTIBAND模型.选取一典型路网进行模型验证.利用Lingo软件分别求解MULTIBAND模型、AM-BAND模型和改进的MULTIBAND模型,借助VISSIM软件进行信号配时方案评价.仿真结果表明,与其他2种模型相比,采用改进的MULTIBAND模型能够有效地提高干线信号控制效果,降低车辆延误和停车次数,达到了干线协调优化的目的.%The classical MULTIBAND model was improved based on mixed integer linear programming algorithm,and a new green wave band arterial coordinated signal control optimization method was proposed.The form of two-way green wave band was optimized first by removing the symmetric constraints and increasing bandwidth proportion constraints.Vehicle queuing process between upstream and downstream intersections on the arterial road was analyzed,contributing to establishing queue dissipation time model.Then the improved MULTIBAND model was obtained.A typical arterial road network was selected to verify the validity of the model.Lingo software was employed to solve the classical MULTIBAND model,AM-BAND model and improved MULTIBAND model,respectively.VISSIM simulation software was applied to evaluate the running performance of different methods.Simulation results show that the improved MULTIBAND model can effectively improve the arterialsignal control effect and reduce vehicle delays and stops compared with other models,achieving the goals of arterial coordinated signal control optimization.【期刊名称】《浙江大学学报（工学版）》【年(卷),期】2017(051)010【总页数】11页(P2019-2029)【关键词】交通工程;信号控制;改进MULTIBAND模型;干线协调;排队消散【作者】于德新;田秀娟;杨兆升;周熙阳;程泽阳【作者单位】吉林大学交通学院,吉林长春130022;吉林大学吉林省道路交通重点实验室,吉林长春130022;吉林大学交通学院,吉林长春130022;吉林大学交通学院,吉林长春130022;吉林大学吉林省道路交通重点实验室,吉林长春130022;吉林大学交通学院,吉林长春130022;吉林大学交通学院,吉林长春130022【正文语种】中文【中图分类】U491Abstract：The classical MULTIBAND model was improved based on mixed integer linear programming algorithm，and a new green wave band arterial coordinated signal control optimization method was proposed．The form of two－way green wave band was optimized first by removing the symmetric constraints and increasing bandwidth proportion constraints．Vehicle queuing process between upstream and downstream intersections on the arterial road was analyzed，contributing toestablishing queue dissipation time model．Then the improved MULTIBAND model was obtained．A typical arterial road network was selected to verify the validity of the model．Lingo software was employed to solve the classical MULTIBAND model，AM－BAND model and improved MULTIBAND model，respectively．VISSIM simulation software was applied to evaluate the running performance of different methods．Simulation results show that the improved MULTIBAND model can effectively improve the arterial signal control effect and reduce vehicle delays and stops compared with other models，achieving the goals of arterial coordinated signal control optimization．Key words：traffic engineering；signal control；improved MULTIBAND model；arterial coordination；queue dissipation干线协调控制的基本方法是通过对主路沿线多个交叉口协调控制，使行驶车辆尽可能不停车通过．大量研究表明，与单点控制相比，干线协调控制可以得到较好的控制效果，同时可以有效减少车辆延误、停车次数和尾气排放，提高路网的通行效率，对于交通状况的整体改善具有重要意义［1］．目前，干线协调控制方法主要有最小延误法和最大绿波带法．与最小延误法相比，最大绿波带法所需的条件较少，可以更加直观地反映出协调控制效果，应用较广泛，国内外进行了大量研究．基于半整数算法，Messer等［2］提出多相位相序绿波带协调控制优化方法．基于混合整数线性规划，Little［3］建立经典MAXBAND模型，可以同时优化周期时长、相序、相位差和绿波速度，使带宽达到最大．基于路网层面，Chang等［4］对 MAXBAND进行扩展，提出协调控制模型MAXBAND－86．考虑路段交通的需求，Gartner等［5］建立多带宽协调模型MULTIBAND，允许不同路段不同带宽，以满足信号控制实时性的要求．随后，Stamatiadis 等［6］进行完善，提出MULTIBAND－96模型，设计优化算法［7］，大大缩减了模型运算时间．针对交通流的离散特性，Lu等［8］将Robertson模型引入MAXBAND，得到新的协调控制模型．陈宁宁等［9］分析下游交叉口排队消散时间与相位差的函数关系，建立红灯排队消散时间模型，结合MAXBAND模型，降低了绿波带受排队消散过程的影响．通过分析相邻交叉口车流驶离与相位差的关系，Wang等［10］结合车辆动态排队消散时间与MAXBAND模型，提出改进的绿波带模型，增加了有效带宽比例，降低了干线车辆延误．面向双向不同带宽的需求，卢凯等［11］引入带宽分配影响因子与带宽需求比例系数，分别对 MAXBAND和MULTIBAND模型进行优化，得到绿波协调控制优化模型．刘小明等［12］考虑路口协调相位不同方向放行重要程度，以绿波带宽内连续通过车辆数最多为控制目标，提出考虑红灯排队消散的绿波带搜索算法，实用性更强．针对MULTIBAND模型存在绿波带求解范围小和位置不合理问题，唐克双等［13］进行改进，取消绿波带中心对称，增加绿波带位置约束，取得了较好的效果．Zhang等［14］提出改进的非对称多带宽绿波带模型AM－BAND，有效利用绿灯时间，得到了更大的绿波带宽．Ye等［15］考虑排队清空时间和非协调相位相序优化，提出双向绿波协调控制模型．虽然现有研究对 MAXBAND和 MULTIBAND模型进行了改进，但仍然存在不足．现有的绿波干线协调控制模型所求得的绿波带大多沿着中心线对称，容易造成绿灯时间利用不充分；此外大多忽略车辆排队过程，排队消散时间大多根据人为经验指定，主观性较强．针对上述问题，基于现有的研究成果，结合混合整数线性规划，本文提出基于MULTIBAND模型改进的干线协调控制方法．首先优化绿波带形式；其次，分析上下游交叉口车辆排队，建立红灯排队消散时间模型；最后，对模型进行验证．结果表明，与MULTIBAND模型相比，本文算法能够得到更大的绿波带宽，且车辆延误和停车次数更小，证明了本文算法的有效性．通常，双向绿波控制适用于交叉口间距适中的未饱和干线系统，以保证干线行驶车辆具有相对稳定的速度，避免因流量过大或离散导致行驶速度降低．研究表明，当交通流处于饱和状态时，双向绿波协调难以发挥效用［3］．本文针对非饱和干线系统进行研究．假设一干线协调控制系统包含n个交叉口，控制方式为定时控制．干线方向车流分为上行和下行两股，定义从交叉口i至i＋1方向为上行方向，反之为下行方向；干线方向直行车流所在相位为协调相位．经典的 MULTIBAND模型时距图［6］如图1所示．图1中，bi（bi）为交叉口i （1，2，…，n）与i＋1之间上行（下行）方向绿波带宽度；ri（ri）为交叉口i上行（下行）红灯时长；wi（wi）为干扰变量，表示上行（下行）交叉口i处红灯结束（开始）时刻到绿波带中心线的时间；τi（τi）为交叉口i上行（下行）排队清空时间，用来清空红灯期间主路上的排队车辆；i，i＋1（i，i＋1）为上行（下行）交叉口i与i＋1之间的相对相位差，指交叉口i上行（下行）方向红灯中点到最近的交叉口i＋1上行（下行）红灯中点的时间，若交叉口i＋1红灯时间在交叉口i红灯时间的右侧（左侧），则值为正，否则为负；Δi为红灯时长ri中心到最近的ri中心的距离，当ri中心在ri右侧时，取值为正；ti（ti）为交叉口i到i＋1（i＋1到i）的行程时间；mi为整数变量．MULTIBAND模型可以通过二进制变量δi和δi实现对干线左转相位相序的优化，共存在4种相位组合方式，如表1所示．其中，li（li）为交叉口i处上行（下行）左转相位的绿灯时长．MULTIBAND模型允许不同交叉口之间的绿波带宽度不同，决策变量为：bi、bi、z、wi、wi、ti、ti、δi、δi和mi，目标函数如下：式中：ai（a珔i）为交叉口i处上行（下行）绿波带宽比例系数；Vi（Vi）为交叉口i处上行（下行）流量；Si（Si）为交叉口i处上行（下行）饱和流量；p为指数，通常取值为0，1，2，4，可以根据实际情况进行确定．模型的约束条件如下．式中：ki为上、下行的带宽需求比例，通常等于上、下行总流量之比；z＝1／C为信号频率，等于周期时长的倒数；Cmin和Cmax分别为信号周期时长的最小值和最大值；di（di）为交叉口i与i＋1上行（下行）之间的距离；ei、fi（ei、fi）分别为上行（下行）方向速度的下／上限值；gi、hi（gi、hi）分别为上行（下行）方向速度变化量的下／上限值．经典MULTIBAND模型要求绿波带左、右等距对称，若一侧带宽受到约束，则另一侧将受到影响，甚至出现零带宽，造成绿灯时间利用不充分；其次，对于红灯排队消散时间考虑不足，没有考虑与相位差的关系，大多根据经验进行取值，容易造成误差．针对上述问题，从绿波带形式和排队消散时间两个方面对MULTIBAND模型进行改进，以得到更加优化的信号配时方案．2．1 绿波带形式优化首先，通过取消绿波带对称约束和增加左、右带宽比例约束实现对绿波带形式优化［14］．在MULTIBAND模型中，绿波带沿带宽进程线严格对称，进程线是绿波带中心线，容易限制绿波带宽，造成一侧绿灯时间浪费．本文的改进模型运用进程线来保证干线绿波带的连续性，但不等同于绿波带中心线，进程线位置取决于决策变量取值．通过将上行绿波带宽bi分解为b′i和b″i，下行绿波带宽bi分解为b′i和b″i，降低绿波带两侧带宽的相互影响，左、右带宽取值可以不相等，即绿波带无须对称于进程线；额外的带宽可以用来释放绿灯初期的排队车辆．综上所述，存在关系如下：改进模型的目标函数与传统MULTIBAND模型类似，区别在于带宽形式的变化．将式（10）代入式（1），可得新的目标函数：相应地，冲突限制条件发生改变，经过整理，可以得到绿波带宽约束条件．原模型约束条件（6）转变为为了充分利用绿灯时长，保证干线绿波带的连续性，同时使得带宽不为零，增加左、右带宽比例约束，如下所示：式中：q可以为任意的正实数．基于经验分析可知，本文取q＝2．综上所述，改进的MULTIBAND模型对绿波带形式进行了优化．2．2 排队消散时间建模在信号控制过程中，当相邻的交叉口之间的相位差发生变化时，下游交叉口的红灯排队车辆会变化［15］．在流量和信号配时确定的情况下，排队消散时间对绿波带的影响将随之改变．在干线绿波协调控制中，需要考虑车辆排队消散时间．本文建立车辆排队消散时间与相位差的关系模型，对经典的MULTIBAND模型进行改进．由于在绿灯初期，车辆以饱和流率进行消散，可以得到红灯排队消散时间计算模型：式中：τi＋1（τi）为交叉口i＋1上行（i下行）方向协调相位进口道车辆排队消散时间；qir＋1（qir）为交叉口i＋1上行（i下行）协调相位排队车辆数；ni＋1（ni）为交叉口i＋1上行（i下行）协调相位进口道车道数；Si＋1（Si）为交叉口i＋1上行（i下行）协调相位单车道饱和流率；tl（tl）为车辆启动损失时间，本文取3s．与文献［15］的分析方法类似，以双向混合放行三相位干线系统的上行车流为例，分析相邻交叉口车辆排队；其他的相序配置情况可以类似分析．为了清晰描述相邻交叉口之间的车辆排队长度，对变量进行周期循环标注．定义干线直行相位为相位1，干线左转相位为相位2，支路相位为相位3．如图2、3所示，交叉口i第（k－ti／C）个周期与交叉口i＋1的第k个周期协调相位形成了一个绿波带．通过流量分析可知，在第k＋1个周期，协调相位的排队长度qir＋1（k＋1）由两部分组成：交叉口i处（k－ti／C）周期驶来未能在交叉口i＋1第k周期绿灯结束前驶离的直行车辆qT，i；在干线红灯期间，由交叉口i支路方向驶出的左转车流qL，i和右转车流qR，i．qir＋1（k＋1）可由下式计算得到：依据图2、3，对红灯期间车辆排队进行具体分析，分为以下2种情况．1）当上游交叉口i绿灯末期最后一辆驶出车辆到达下游交叉口i＋1时，交叉口i＋1绿灯未结束，如下：gip1＋ti－（φig，i＋1＋gip1＋1）≤0．（17）式中：φig，i＋1为交叉口i与i＋1之间干线协调相位的绿时差，gip1为交叉口i 协调相位绿灯时长．此时不存在直行滞留车辆qT，i，排队车辆仅为上游非协调相位驶出车辆数qL，i和qR，i，如图2所示．由于各交叉口采取定时控制，各周期配时参数相等，即存在关系gip1（k）＝gip1．由图1可知，有以下关系成立：此时，排队长度qri＋1k（）＋1可由下式计算得到：式中：Qip31［k－ti／C）和Qip32（k－ti／C）为交叉口i第（k－ti／C）个信号周期支路两个方向进口道的输出车辆数，wix＋1，d为由交叉口i的d （N，S，E，W）进口道x （L，T，R）转向交叉口i＋1的车流比例，wiT＋1为由交叉口i 驶入i＋1直行车流的比例．2）当上游交叉口i绿灯末期最后一辆驶出车辆到达下游交叉口i＋1时，交叉口i＋1绿灯已结束，如图3所示，有此时存在直行滞留车辆qT，i．排队长度可由下式计算得到：式中：Qip1 ，2（k－ ti／C）为第k－ti／C个信号周期交叉口i干线上行方向进口道输出车辆数．在定时控制中信号配时方案固定，因此假设车辆排队消散时间不随周期变化，进口道流量和排队长度在短期内不发生变化，即（k－ti／C）＝（k）．令μi＝gip1－gip1＋1＋τi＋1－wi＋wi＋1，经过整理，可以得到交叉口i＋1处上行协调相位排队长度：将式（22）代入式（14），可得上行方向车辆消散时间：同理，令μi＋1＝τi－wi＋wi＋1，可以得到交叉口i下行协调相位红灯排队车辆数：式中：Qip1＋，12（k－ti／C）为交叉口i干线下行方向k－ti／C周期进口道输出车辆数，wix，d为由交叉口i＋1的d （N，S，E，W）进口道x （L，T，R）转向交叉口i的车流比例，wiT为由交叉口i＋1驶入i的直行车流比例．2．3 改进的MULTIBAND模型基于传统MULTIBAND模型，优化绿波带形式，同时考虑红灯排队消散时间，得到改进的MULTIBAND模型如下．其中，决策变量为b′i、b″i、b′i、b″i、z、wi、wi、ti、ti、δi、δi、mi．3．1 路网选取选取1个典型干线系统，对改进MULTIBAND模型进行验证．该干线共含有4个交叉口，间距分别为566、654和720m，适合干线协调控制．交叉口渠化情况如图4所示．选取平峰时段（9：00－10：00），对交叉口的流量情况进行调查，结果如表2所示．表中，E为东进口，W为西进口，S为南进口，N为北进口，L 为左转车流，T为直行车流，R为右转车流．依据流量调查结果和渠化情况，利用Webster模型求解各交叉口的最佳信号周期，得到交叉口2为关键交叉口，周期时长为140s；将其他交叉口的周期时长调整为公共周期140s，进而得到交叉口各相位的车流方向及绿信比，如表3所示．车辆启动损失时间为3s，黄灯时间为3s，全红时间为2s；直行车道的饱和流率为1 650辆／h，其他车道饱和流率为1 550辆／h．其中，交叉口1和4为3相位信号配时；交叉口2和3为4相位信号配时．3．2 模型求解通过前文计算，得到公共周期时长为140s，因此在求解绿波带模型时，将周期确定为130～150s，即满足约束1／150≤z≤1／130［13］．通过调查分析和城市交通流特性，确定路段限速为50km／h，速度为36～54km／h，即ei＝10m／s，fi＝15m／s．为了保证干线车流的平稳性，相邻路段间的速度波动范围不应超过一定的阈值，因此，将相邻路段间的速度变化范围设为6km／h［13］，则－1／hi＝1／gi＝0．008 9s／m．代入交叉口调查数据，分别建立MULTIBAND模型、AM－BAND模型［14］和改进的 MULTIBAND模型，利用Lingo软件进行求解．在干线协调优化时，主路方向允许相位搭接，基本结构如表1所示．由于研究路网的上、下行流量相差不大，模型中的p取为1，3种模型的求解结果如表4～6所示．如表4～6所示，采用3种模型求得的公众周期时长均为130s．为了在方案仿真评价时快速输入配时参数，选取交叉口之间的干线上行相对绿灯相位差φgi，i＋1，可由式（19）求得．经计算可知，利用MULTIBAND模型求得的交叉口之间的上行相对绿时差为0、54、54、72s；AM－BAND模型中上行方向绿时差为0、55、64、71s；利用本文模型求得的结果为0、59、64、63s．对比表1可知，利用3种模型得到的相位结构分别为2，4，1，4；4，1，1，4和2，4，4，4；交叉口信号配时方案如表7所示．根据Lingo软件的求解结果，可以得到3种模型的绿波时间－距离图，如图5～7所示．如图5所示为由MULTIBAND模型得到的绿波时距图，如图6所示为由AM－BAND模型得到的绿波时距图；如图7所示为利用本文改进模型得到的绿波时距图．由图5可知，MULTIBAND模型可以实现干线相位相序的优化，依据实际流量得到带宽可变的绿波带，且绿波带沿着中心线对称．由图6、7可知，AMBAND模型与本文改进模型在优化相位相序的同时优化绿波带形式，允许绿波带不完全对称，得到较宽的带宽，有效利用绿灯时间．与AM－BAND模型相比，本文模型能够根据实际流量计算车辆排队消散时间，更加符合实际的交通流特性．3．3 仿真验证分析为了验证本文方法的有效性，将3种模型得到的信号配时方案分别输入到VISSIM 仿真软件中，进行效果评价．考虑到干线协调的控制目标，选取干线方向车辆平均总延误和平均停车次数作为评价指标，取5min为评价参数输出时间间隔，仿真时长设为2h．如图8、9所示分别为输出时间间隔It内3种方案的干线上行方向平均总延误Dout和下行方向平均总延误Din对比图；如图10所示为干线双向总体时间间隔内的平均总延误D．如图11、12所示分别为干线上行平均停车次数nsout和下行平均停车次数nsin对比图，如图13所示为干线双向总体平均停车次数ns．3种方案的平均效益对比情况如表8所示．由图8、9可知，与传统MULTIBAND模型相比，AM－BAND模型和本文模型都能降低干线车辆延误，且下行方向的延误改善效果优于上行方向．与MULTIBAND相比，AM－BAND模型对于上行方向延误的最大改善率为15．95%；对于下行延误，最大改善率为38．15%；对于干线双向，总体延误的最大改善率为19．04%．与MULTIBAND模型相比，本文模型对于干线上行方向5min平均总延误的最大改善率为25．71%；对于下行方向，延误改善效果明显，最大改善率为42．82%；对于干线双向，总体延误的最大改善率为32．55%．与其他两个模型相比，本文模型在降低车辆平均延误方面的效果最好．由图11、12可知，AM－BAND模型和本文模型均可以降低干线上行和下行方向车辆平均停车次数，且下行方向的改善效果优于上行方向．与MULTIBAND模型相比，AM－BAND模型对于上行和下行方向停车次数的最大改善率分别为20．20%和32．45%；本文模型对于上行和下行停车次数的最大改善率分别为28．21%和33．37%．由图13可知，AM－BAND模型和本文模型对于干线双向总体停车次数的改善率分别为20．12%和23．34%．由表8可知，就方案平均效益而言，本文模型的数值最小．与 MULTIBAND模型相比，干线总体平均延误和平均停车次数均有较大改善．AMBAND模型虽然有改善，但总体指标情况不如本文模型．此外，仿真结果显示，3种方案的支路评价指标值虽然相差不大，但本文模型的数值最小．综上所述，与 MULTIBAND模型相比，AM－BAND模型和本文模型均能够降低干线车辆延误和停车次数，提高路网的整体运行效率，且本文模型的信号配时方案优于AM－BAND模型，从而证明了本文方法的有效性．基于传统MULTIBAND模型，本文提出新的干线协调控制优化方法．对绿波带形式进行优化，取消了绿波带对称约束，增加了左、右带宽比例约束；在绿波带形式优化的基础上，分析下游交叉口红灯排队情况，建立排队消散时间模型，进而得到改进的MULTIBAND模型．选取1个典型路网，将Lingo软件求解结果输入到VISSIM仿真软件中进行验证．结果表明，与 MULTIBAND模型相比，采用本文方法能够有效地降低干线总延误和停车次数，提高干线整体通行效益，证明了该方法的有效性．本文研究存在一定的局限性．本文研究的交通特性单一，未考虑混合交通流和饱和交通状态；对于支路的相位相序考虑不足，在后续的研究中将进行完善．【相关文献】［1］Institute of Transportation Engineers．Transportation and traffic engineering handbook［M］．2nd ed．Uppersaddle River：Prentice Hall，1982．［2］MESSER C J，WHITSON R H，DUDEK C L，et al．A variable－sequence multiphase progression optimization program ［J］．Highway Research Record，1973，445：24－33．［3］LITTLE J D C．The synchronization of traffic signals by mixed－integer linear programming ［J］．Operations Research，1966，14（4）：568－594．［4］CHANG E C P，COHEN S L，LIU C C，et al．MAXBAND－86：program foroptimization left turn phase sequence in multi－arterial closed networks ［J］．Transportation Research 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一、名词解释交通管理：是对道路上的行车、停车、行人和道路使用,执行交通法规的‘执法管理’，并用交通工程技术措施对交通运行状况进行改善的‘交通治理'的一个统称。

全局性交通管理在全国范围内，在较长的时间内有效的管理措施。

局部性交通管理:仅在局部范围内,在较短时间内才有效的一些措施.传统交通管理：通过大量建设佳通基础设施，不断增加交通供给来满足交通需求的交通管理方式,即“按需增供”交通系统管理：以提高现有道路交通设施的效率为主,改善交通供给能力来满足交通需求的交通管理方式,即“按需管供”，管理交通流交通需求管理：引导人们采用科学的交通出行方式与行为，限制不必要的交通需求，理智的使用交通设施资源,使交通需求与交通供给相适应的一种科学交通管理方式,即“按供管需”，管理交通源ITS：智能交通运输系统管理,是集现代信息技术、控制技术、数据通讯技术、传感技术、电子技术、计算机技术、网络技术、人工智能、运筹学、系统工程和交通工程等技术于一体，有效的综合应用于交通工具、交通服务、交通管理和控制体系,从而建立智能化的、实时的、准确的、广泛的交通运输管理控制系统,改善交通运输系统运行质量，保障交通安全、高效、便捷、低公害。

“人性化"管理交通行政管理：指政府和交通行政机构在有关法律规定的范围内，对交通事务所进行的决策、计划、组织、领导、监督和控制等的处理、协调活动交通秩序管理：也叫交通执法管理，指找交通法规对道路上的车流、人流与交通有关的活动进行引导、限制和协调交通标志：是用图形符号,颜色和蚊子向交通参与者传递特定交通管理信息的一种交通管理措施.可变标志:是一种因交通、道路、气候等状况的变化而改变现实内容的标志交通标线：是由标画于路面上的各种线系，箭头，文字，主面标记，突起路标和轮廓标等所构成的交通安全设施。

视距三角形:指的是平面交叉路口处，由一条道路进入路口行驶方向的最外侧的车道中线与相交道路最内侧的车道中线的交点为顶点，两条车道中线各按其规定车速停车视距的长度为两边，所组成的三角形.禁行管理：为了调节道路上的交通流,或将一部分交通流均分到其他负荷较低的道路上去，或满足某些特殊的通行交通，根据道路条件和交通条件，实行对机动车和非机动车的某种限制通行的管理渠化交通：利用各种标志、标线、交通岛、导流岛或其他物理设施分隔交通车道，使车辆运行就像渠道里的水一样沿一定方向互不干扰、高效、高速的运行专用车道(街道）：指的是规定只允许某种车辆行驶或只限某种用途使用的车道。