浅析绿波交叉口信号控制研究
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【摘 要】绿波控制必须具备相同的周期、统一时钟和选择适当的相位差三个基本条件。文章通过交通信号绿波控制这一理论在不同交通情况的多条道路上实际应用，发现实施和取得较好的绿波效果，除必须具备上述三个基本条件外，还应考虑几个因素和控制策略。
【关键词】交通信号；绿波；控制；因素；策略
一、绿波控制应考虑的因素
1.绿波路口群中机动车道数量应当匹配
为了保证较好的绿波效果，特别是保证大流量时绿波效果，绿波路口群中，供绿波车辆行驶的车道数量，中间路口应当等于或多于两端起点进口。如果供绿波车辆行驶的车道数量，某中间路口少于两端起点进口，即该路口的车道数量与绿波群中车道数不匹配，那么，不匹配的路口会有大量车辆排队滞留，严重时造成交通拥堵。如我们曾对舟山沿港东路3个路口进行绿波协调控制，绿波控制后，发现高峰期中间第二路口西向东排队长度远比单点控制时要长，究其原因是中间第二个路口西向东各布置一条直行和一条左转进口车道，而西边第一路口西向东有二条直行进口车道，即第一与第二路口西向东的绿波直行进口车道数量不相匹配，在绿灯放行时间里，第一路口西向东的二条直行车道上车辆经过路口后源源不断汇入中间第二路口的一条直行车道，导致第二路口西进口道通行能力下降，车辆积压。原因查清后，沿港东路3个路口退出绿波协调，恢复单点控制，交通拥堵得到明显改善。
2.相交方向驶入绿波线上的车流量应少
要实现绿波，相位差必须使上游绿波控制线上车辆行驶到达下游路口时遇绿灯。上游相交方向绿灯放行时，驶入绿波线上的车辆到达下游路口必遇红灯，排队在路口等候放行信号。为了保证上游绿波控制线上车辆行驶到达下游路口遇绿灯通过，那么下游路口的绿灯时间为清空排队时间和上游车辆通过时间之和。当相交方向驶入车辆较多，那么下游需较长的清空排队时间，这时该相位绿灯时间大大增长，路口周期远远大于最佳周期，车辆延误增加，最后导致交通秩序混乱、路口交通堵塞，绿波控制失效。如舟山环城北路上的人民北路和环城东路二个路口间距只有200 m，高峰期时，每个周期从相交的人民北路、环城东路右转和左转分别进入环城北路的汽车都多达30辆以上，这30多辆汽车进入后，几乎从下游路口排队到上游路口等候放行信号，由于清空这些车辆需约用时90 s以上，环城北路上一个方向绿灯用时过多，路口排队长度和等候放行信号时间过长，秩序混乱，最后造成交通堵塞，因此绿波控制失败。
3.设有机动车左转车道
一般情况下，要实现绿波控制的路口，应当设有机动车左转车道，否则左转机动车会妨碍甚至堵住车道后方直行车辆，抵消绿波效果。但以下二种情况下的路口，因左转机动车不会妨碍或堵住车道后方直行车辆，可不设单独左转机动车道。一是当道路有中间绿化带，又可利用其端头与路口中心之间设左弯待转区，而一个周期左转汽车数又少于或等于待转区容纳数；二是绿波带中心线交点远离交叉口中心，采取单口左转、直行、右转同时放行的路口。
4.应按实际运行速度计算相位差
机动车驾驶人在驾驶时，是根据道路实际交通状况选择行车速度。如果我们为了得到理论上较好的绿波方案，采用推荐速度，并向驾驶人明示，駕驶人也往往仍会对推荐速度置之不理。所以要实现较好的绿波效果，必须按道路上实际运行速度计算相位差。为了实现较好的绿波效果，在制定绿波方案中，就必须根据不同时间段的机动车实际运行速度，精确计算不同时间段时的相位差，并制定多套的绿波方案。
5.上游到达下游时间应具有相对稳定性
要实现绿波控制，一个绿波方案中，要求路口相位差是稳定不变的。在一个时间段内，如果机动车从上游到达下游时间变化幅度较大，相位差难以确定，就无法实现绿波控制。影响机动车从上游到达下游时间，主要是混合交通中非机动车的干扰。因此，在混合交通中制定绿波方案，必须考虑非机动车混合程度，如果非机动车干扰会使机动车从上游到达下游时间没有规律可循，是多变和不确定的，即相位差无法确定，就无法实行绿波控制；只有当非机动车干扰少，机动车从上游到达下游时间基本稳定，方可实施绿波控制。
二、控制策略
1.零相位差应当差选择在流量相对少路口
绿波周期应以满足流量最大的路口，即单点控制时路口最长周期作为绿波周期，但作为相位差计算和信号机校时的基准点的路口，即零相位差路口不应设在按单点控制时流量最大、周期最长的路口。交通高峰期，流量最大的路口易趋于或接近饱和状态，出现交通拥堵，其需要的周期要远大于绿波路口群中其它路口。为了既解决高峰期交通流量大路口交通拥堵，又能使绿波路口群中其它路口周期尽可能接近实际所需周期，减少交通违法行为，那么，高峰时就要把流量大或交通拥堵的路口从绿波群中脱离出来，交通控制中心重新赋以周期和绿信比。这时，因流量大路口周期改变，原绿波系统协调破坏，但如果零相位差路口选择在流量相对少，高峰期交通控制中心不需重新赋以新的周期的路口，那么，作为相位差计算和信号机校时的基准点的路口仍在绿波群中，整个绿波群只是被那个脱离路口截成两段，两端仍能按原相位差各自进行绿波运行。所以零相位差因选择在流量相对少的路口。
2.分段绿波
①路口实际所需周期远小于绿波周期，该路口应退出绿波群。绿波控制须有一个共同周期，该共同周期是以单点控制时最大周期作为共同周期。如绿波群中某个路口实际周期远不需要这么长的共同周期，那么绿波中该路口就会出现交通守法率大大下降，当偶尔有车到达通过时，安全风险增加。因此，实际所需周期远小于绿波周期的某个路口应退出绿波群，原绿波群可分两段绿波控制。
②与上游路口距离过长，机动车离散到达，该路口应退出绿波群。当距上游路口间距过长，车辆驶离上游路口到达下游路口时，出现离散，下游路口绿波协调失去意义，那么该下游路口不应纳入绿波群。该下游路口退出绿波群后，原绿波群可分两段绿波控制。
③绿波方向上供绿波车辆行驶的车道数量不匹配，该路口应退出绿波群。绿波路口群中的某个路口车道数量与其它路口相不匹配，那么，不匹配的该路口会有大量车辆排队滞留，不能绿波通过路口或绿波效果大打折扣。因此，该路口应退出绿波群，两端重新进行分段绿波控制。
3.单向变向绿波
由于路口非机动车交通组织方式、路口间距、相位、相序等因素，双向绿波方案难以生成或绿波方案虽能够生成，但由于缺乏非机动车二次过街交通组织方式，不利交通安全，可选择单向绿波。如该条绿波道路潮汐交通流明显的，可根据潮汐方向，采取单向变向绿波控制。
4.多时段绿波
白天和夜间、上下班高峰与平峰车流量变化大，所需周期和绿信比相差较大，用一个长周期绿波方案，会延长平峰或夜间车辆空等时间。为减少车辆空等，绿波控制更适合实际交通流量，应采用多时段绿波控制方案。
三、结语
本文是通过绿波控制理论在实践中应用，从实战中研究所得到的结论。上述提出的绿波控制应考虑的因素和控制策略，可开拓绿波控制思路，有利于在实战中绿波控制的大量应用。同时，由于作者水平有限，文中可能存在不足之处，供参考。
【参考文献】
[1]周蔚吾.道路交通信号灯控制设置手册[M].北京：知识产权出版社，2009.