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  • 来自一线民警 | 交通信号控制实战中的几个问题

    2018-12-10 10:30:08 来源: 赛文交通网 作者:张志远 评论:
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    交通信号灯是道路交通信号的重要组成部分,是道路交通通行中实现交替通行与批量放行的控制设施。信号灯控制效果的好坏直接影响到路口通行安全与路网的通行效率。

    随着各地交通管理服务水平的提高以及交通拥堵的日益严重,信号控制的优化与智能化越来越受到重视,在2016年公安部也提出了要在全国推广信号控制智能化。

    目前各地的信号灯控制虽然有一定的智能水平,使用了多种智能控制方式,但信号灯控制优化还是各地交通部门重点工作对象,一直在努力寻求更优化更智能化的控制方式,以便提高交通管理的服务水平。

    经过多年来交通管理的实践以及对交通信号控制的理解,我个人认为这里面的难点有两方面:

    一是怎样能够准确的得到路口及路网的交通流信息;

    二是用哪种信号控制方式可以提高路口及路网的通行效率。

    针对第一个问题多年来各地使用了各种的车辆检测设备,但各有“利弊”,目前好像还没有某一种车辆检测设备可以让大家普遍认可并推广使用。

    比较而言,检测线圈可能是较稳定较准确的检测设备,但就是容易坏,维护任务重。

    我们使用过检测线圈,首先路口需要改造或重新渠化时,检测线圈就需要重新布设,另外就是因路面损坏等原因导致线圈故障频率高损坏较严重。

    其他的检测设备要不就是价格高要不就是设备对环境要求较高,总之是各有“利弊”。

    现在使用方便且信价比较好的检测设备我认为无线地磁可以算一个,前几年,无线地磁的一代产品有受干扰丢数据现象,但经过几年的产品升级,现在无线地磁抗干扰防水等技术水平很好了,检测器的终端设备还可以长时间的保存检测数据,为管理者备份路口通行信息。

    不管是用什么设备我们一直在寻求检测到路口或路网的交通流信息以及路口的疏散需求,但最重要的问题是在路口渠化比较复杂且通行秩序不太好的情况下,检测设备还是难以准确的检测到路口饱和度以及路口交通信息的具体数据。

    现在互联网技术给我们提供了另一种手段,车辆可以通过互联网技术自己告给我们在哪儿,离路口有多远,在路口等候了多长时间,要到那里去。

    现在信号控制优化主要目标是提高路口的通行效率以及路网的通行效率,另外就是防止车流排队溢出。路网运行中车辆在行驶过程中停车起步次数越少路网的运行效率越高。

    大家一直在实践的信号控制优化方式比如区域自适应、干线协调控制等高度智能的方法,本身听起来的确有吸引力,各路口协调控制车辆可以少停车甚至不停车,降低交通延误。

    比如说从A点到B点到C点再到D点,如果不用智能信号控制,车辆行经此段路可能需要停四次,停停走走效率很低,若这四个交叉路口采用协调控制实现绿波的话,效率就会大大提高。

    但是,路口或路网的运行效率还与他的饱和度以及交通流密度有关,在路口过饱和或者交通流密度较大的情况下什么控制方式都很难见效。

    这时信号优化目标还得防排队溢出,不要让车辆堵在路口,防止车辆“闯绿灯”了。

    经过多年对信号控制的实践,我准备从以下几个方面具体谈一下交通信号控制的几种方式:

    一、单个交叉路口的信号控制

    做好单个交叉路口的信号控制是优化整个区域信号控制的基础也是前提,单个交叉路口的信号控制优化主要考虑怎样最大可能提高路口的通行安全及通行效率,降低交通延误;

    交叉路口的信号控制首先要做的是科学合理安排相位、相序(这里先不讨论路口渠化以及交通组织的问题),相位的安排首先以安全通行为主,其次是通行效率;

    而避免转弯车辆与行人或者与其他交通流冲突是我们安排信号相位最大的难点,尤其是右转车辆有多个冲突点。

    相位安排其次要考虑的是最大可能的利用路口空间;分配相位就是分配路口通行权,即要使路口所有的交通流能够有通行权,还要节省相位,最大化的让路口多个进口车道同时有通行权充分利用路口空间进行车流疏散。

    交叉路口信号灯调控相位越少,通行效率越高(这里是指没有冲突点的相位),这也是我们为什么要在一些路口改变渠化禁左的道理。

    在路口渠化科学合理的前提下,信号灯控制首先要考虑通行安全,使各个交通流没有冲突,或尽量少冲突,确保通行安全。

    交叉路口信号灯控制在有条件的情况下还要将交叉口附近的交通流一并控制,防止路口周边需汇入路口的交通流对通行秩序造成影响,比如我们就用一台信号机将路口附近两个小路口的交通流一并控制,有效的引导了交通流的有序汇入。

    路口相位安排好了以后,我们就要用调查来的交通流信息调整相位参数。这里要用到饱和通行率,我们使用的数据是直行车道1600,左转车道1400。这与导向车道的宽度以及路口的通行秩序有关,车道宽、通行秩序好,这个数字可以提高,相反会降低的。

    尤其是左转车道,受掉头车辆的影响,有时效率会很低。右转车辆受行人通行的影响效率也是很低的。

    《GB 50688—2011城市道路交通设施设计规范》规定交通信号灯周期不宜大于180s,但实践中路口交通流较大的渠化较复杂的路口很难做到。

    二、绿波协调控制

    首先“绿波”控制一直是我们信号优化常用的理想的智能控制方式,但实现起来确不简单,很容易出现顾此失彼的情况,主要问题有两个,一是协调路口交通环境差异较大,导致信号灯周期差异也较大,不好同步;

    二是我们好多城市路段行人过街通道没有设置信号灯,行人过街及通行秩序影响,绿波速度难以控制。另外路口饱和度、交通流密度等因素也会影响绿波控制。

    如果做双向绿波的话,难度会更大,受路网结构特点以及路口渠化方式的限制(有直行、左转),难以找到满足双向绿波的相位差,除非是路口间距离较近,各自的信号灯周期较小,协调相位的绿信比较高。

    为了提高和保障城市干道的通行效率,绿波控制一般会考虑在城市重要干道上实现,在干道上做绿波可以牺牲一些相交道路的通行效率,用以协调各路口的信号周期并提高干道通行相位的绿信比,以达到最好的绿波带宽。

    其实绿波控制就应该是使用在干线上,各路口信号灯控制相位要少周期要短,且必须与路段行人信号灯进行协调控制,而不是用在一些相位多周期大,路口间距长的道路上。

    在我见过的日本东京的信号灯控制,所有有交叉的路口(包括很窄的小巷)加上行人过街人行横道,都设置有信号灯,一二百米一处信号灯,最近的相距仅几十米,眼见的一两公里道路,信号灯密度快赶上路灯了,这种情况下只能用协调控制。

    而我们是要在信号灯控制路口路离分布不均,路段通行秩序复杂的情况下做绿波,做出来的效果往往会顾此失彼,整体评价效果远不如预期。

    因为我们所协调远的路口,有十字路口,有丁字路口,有四相位的有三相位的,还有两相位的,协调控制十分困难。

    三、区域自适应控制

    区域自适应控制是区域协调控制的一种,是用协调一个区域的信号参数来提高路网整体的通行效率,系统根据检测器调查到的交通信息,实时的进行信号参数调整。

    还有用定时的备选方案进行区域协调控制;虽然都属于区域协调控制,但他们是不相同的。

    区域自适应控制系统要实时的进行较大的交通数据运算,运算绿信比、相位差,并要实时调整子区内各路口信号参数,以实现子区内路网最大通行效率。

    由于我们城市各路口交通组织也较复杂,在加上路段的交通秩序也比较复杂,在使用区域自适应控制方式时出现了几个问题,这几个问题在其他城市也会同样存在。

    一是子区各路口相位绿信比太小,很难互相协调提高通行效率,相位差也因路段行车环境复杂难以确定;

    二是设置子区困难,很难组合一个交通环境相当路口交通状况相近的子区;

    三是实时调查子区内交通信息困难,我们在2011年使用ATACA系统调控区城自适应,系统首先要调查的是路口交通流的疏散需求,我们的路口渠化一般是通过偏移中心线设置左转车道的,这样导向车道之外的排队车辆很难分清他是属于哪个交通流,检测器设置在导向车道入口处或再往后设置都不能较准确的检测到交通流疏散需求,系统也无法较准确调整信号参数;

    四是车道饱和通行率不好调整,会因路口或路段车流量变化而变化,还有掉头车辆对左转车辆的影响也会影响饱和通行率,最终饱和通行率极不稳定;

    五是系统对子区交通状况变化反映不及时,系统调整信号控制参数慢,赶不上路口交通状况的变化。这样导致一两个周期调控不好,路口就会形成拥堵或拥挤,这种“后果”需用很时间才能消化。

    综合以上因素,我们最终还是放弃了使用区域自适应控制方式而改为感应控制。

    四、感应控制

    感应控制是用路口的检测设备时时为信号机提供检测信息,然后信号机的配时参数随检测信息的变化而时时改变的一种交通信号控制方式。

    我们在使用区域自适应不太理想的情况下,使用了感应控制,当然距离相近的干道交叉路口还是使用 “绿波”控制。

    感应控制使用的检测器是无线地磁。检测器直接用终端设备为信号机提供开关亮信号。我们城市的交叉路口几乎全部使用了感应控制,在偏远的路口感应控制还使用了优化相位-----“跳”相位功能,本相位没有通行需求,相位就跳过去。

    感应控制下的交叉路口,配时参数设定有相位的最小绿灯时间,以及最大绿灯时间,直行相位因为要考虑行人过路口的配时要求,最小绿灯时间不小于20秒,而左转相位也因要考虑非机动车的疏散时间一般不小于8秒;

    感应控制下因为信号灯周期是不固定的,路口间很多时间会形成“绿波”,这是感应控制的“意外”收获。

    经过多年的实践,我们使用的地磁检测设备稳定的为信号机提供检测信息,故障率较小,只是在个别路口出现有丢包现象,但在更新了二代产品后,这一现象几乎不在出现。

    综合以上各种信号控制的方式方法,我认为感应控制是见效快,而又容易实现的智能信号控制方法。但他可能仅适用于我们这种交通状况变化较频繁的小城市。

    五、公交优先控制

    公交优先控制是信号机或信号控制系统通过公交车的通行请求,自动调节相位或相位绿灯时间,实现公交车在路口优先通行。

    我们这里没有设置公交专用道,公交车只是在路口用信号控制实现“优先”,实践中出现的问题一是,公交车的通行信息不好采集,我们使用公交车的GPS进行公交车的信息采集,结果误差较大,效果不太好。

    二是优先等级不好区分,公交调度系统没有给信号控制系统公交车的通行信息,只是靠公交车自行发出优先请求,最后的结果是随意优先,对路口信号控制的干扰太大。

    所以公交优先最好是与公交专用道配合使用,另外应与公交调度协调一致,区别优先级别,对不需优先通行的公交车不触发请求。三是公交优先最好要提前响应,使信号控制系统有足够时间调整控制参数,不对路口通行造成太大影响。

    以上是我对交通信号控制多年的实践所汲取的一些“经验”,如对同行有所启发,不胜荣幸!若是错误引导,请及时纠正。

    作者 | 张志远,鄂尔多斯市东胜区交通管理大队副大队长、信控中国俱乐部会员


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