單點(diǎn)自適應(yīng)控制的配時(shí)方法研究

摘要：針對(duì)交通飽和期間車輛滯留的問(wèn)題，提出了一種信號(hào)機(jī)單點(diǎn)自適應(yīng)控制的配時(shí)方法。考慮到道路車輛密度、流量檢測(cè)方法等因素對(duì)交通流量的影響，改進(jìn)了交通流量檢測(cè)方法，并對(duì)實(shí)時(shí)檢測(cè)的交通流量進(jìn)行補(bǔ)償修正，同時(shí)結(jié)合F-B配時(shí)方法，對(duì)周期時(shí)長(zhǎng)和綠信時(shí)間進(jìn)行優(yōu)化，從而加快滯留車輛的消散速度，有效地緩解車輛滯留情況。
關(guān)鍵詞：交通流；自適應(yīng)；周期時(shí)長(zhǎng)；綠信時(shí)間

0 引言
隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，機(jī)動(dòng)車日益普及，我國(guó)的大中型城市，交通擁擠的現(xiàn)象越來(lái)越嚴(yán)重，甚至威脅到城市交通系統(tǒng)及社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。經(jīng)驗(yàn)表明，緩解交通擁擠，提高道路通行能力的最有效方法就是提高交通控制能力和管理水平。交通信號(hào)控制的技術(shù)關(guān)鍵在于信號(hào)配時(shí)方法。對(duì)于單個(gè)交叉口，信號(hào)配時(shí)的主要內(nèi)容是周期時(shí)長(zhǎng)和綠信時(shí)長(zhǎng)。
本文以減少滯留車輛為出發(fā)點(diǎn)，分析了交通密度和交通流量檢測(cè)方法對(duì)信號(hào)配時(shí)的影響，提出了一種信號(hào)機(jī)單點(diǎn)自適應(yīng)控制的配時(shí)方法。該方法能夠根據(jù)檢測(cè)器測(cè)量數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)調(diào)整信號(hào)配時(shí)方案，從而有效地減少車輛滯留，提高交叉口通行效率。

1 常用交叉口配時(shí)方法
目前，常用的信號(hào)配時(shí)方法在國(guó)際上主要有英國(guó)的TRRL法、澳大利亞的ARRB法以及美國(guó)的HCM法等。我國(guó)有“停車線法”和“沖突法”等。其中，TRRL法和AARB法都是在F·Webster-B·Cobber提出理論和方法(簡(jiǎn)稱F-B法)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的進(jìn)一步修正和補(bǔ)充。
F-B法理論的基本點(diǎn)是車輛通過(guò)交叉口時(shí)，以其受阻延誤時(shí)間作為惟一的衡量指標(biāo)，然后對(duì)信號(hào)配時(shí)方案進(jìn)行優(yōu)選。韋伯斯特通過(guò)蒙特卡羅模擬法對(duì)隨機(jī)延誤和平均延誤進(jìn)行標(biāo)定，得到了較為精確的延誤時(shí)間計(jì)算公式：

式中：d表示車輛平均延誤(單位：s)；C表示信號(hào)周期時(shí)長(zhǎng)(單位：s)；λ表示綠信比；q表示流量(單位：輛／h)；X表示飽和度。
為了得到使交叉口總延誤達(dá)到最小的最佳周期時(shí)長(zhǎng)，將總延誤D對(duì)C求偏導(dǎo)(D=∑qidi)，并令偏導(dǎo)數(shù)為零，即dD／dC=0，可得到最佳周期時(shí)長(zhǎng)：

式中：C0表示最佳信號(hào)周期時(shí)長(zhǎng)(單位：s)；L表示每個(gè)周期總的損失時(shí)間(單位：s)；Y表示交叉口總的交通流量比。
與信號(hào)周期時(shí)長(zhǎng)的確定一樣，各相位之間，綠信時(shí)長(zhǎng)的分配也是以車輛阻滯延誤最少為原則。按照這一原則，綠信比應(yīng)該與相位的交通流量比大致成正比，因此可以推出每一相位的綠信時(shí)長(zhǎng)：

根據(jù)式(2)和(3)交通配時(shí)的主要參數(shù)，周期時(shí)長(zhǎng)和綠信時(shí)間即可確定。

2 交通量對(duì)F-B精確度的影響
F-B法所推演的是一個(gè)理想模型，它表示在確知一段時(shí)間內(nèi)的交通流量時(shí)，可以根據(jù)該模型進(jìn)行信號(hào)配時(shí)，使得上一個(gè)周期內(nèi)到達(dá)路口的車輛，總能在下一周期的綠信時(shí)間內(nèi)通過(guò)路口。因此如何確定準(zhǔn)確的交通流量是影響F-B法配時(shí)的一個(gè)關(guān)鍵性問(wèn)題。