中小城市交通信号控制应用模式研究

　　1 引言

　　交通是现代社会的基础，是人类社会的经济命脉，人类社会的行为与交通息息相关。然而随着经济的发展，汽车的保有量急剧增加，交通拥挤、交通事故等问题已成为全球面临的共同问题。特别是大城市，交通拥挤路段较多，通过优化交通信号控制的方式亦很难解决问题。而我国中小城市多是由原来的城（县）镇发展而来的，如浙江省宁波市镇海区，与大城市相比中小城市有城市规模较小，交通设施发展相对滞后，能够用于改善和解决交通问题的资金较少，低收入市民所占比例较大，生活节奏相对较慢等特点。因此，对于我国中小城市，通过交通信号控制优化的模式解决拥堵问题，能取到比较好的应用效果。

　　2 主要交通特征

　　我国中小城市交通主要存在以下几方面的问题：

　　2.1 道路设施较落后

　　城市道路网密度低，且有些结构不合理；平交路口通行能力不足，路网系统不完善，现有道路的几何结构与车道划分等有许多不适应交通状况的方面，交通高峰时，通行能力不足；侧向进出交通干扰主路交通、车道数不足、车道功能不合理、交通岛的大小和位置不合理等。

　　2.2 公路穿越现象普遍

　　中小城市因为规模较小，其交通问题未能够引起重视，而中小城市大部分依赖于过境公路发展，在社会经济发展和机动化程度不断提高的情况下，其用地形态布局和交通的矛盾越来越突出。一般而言，城市越大，与外界的联系越多，区内交通、区际交通越多，过境交通较少；相反，城市越小，对外的联系越弱，区内与区际交通越少，而过境交通量越大。

　　2.3 密度较高，但干支结构不尽合理

　　一般中小城市只有干支两套道路系统，而由于历史形成的原因，大多数城镇仅仅有几条穿城干道，其它道路相对狭窄；在发展过程中，支路间距不均匀，有的间距几十米，有的间距数百米，造成道路系统的先天失调。许多地段是先建房，后通路，造成道路开辟的随意性和无序性，曲折、错位的小路多，机动车难以通行。而今中小城市道路建设又出现贪大求洋的倾向，新建或者改造的道路不管实际需要如何，一律采取干道的做法，宽宽荡荡，而旧的道路依然狭窄、拥挤，形成旧城条条是支路，新区路路是干道的局面。

　　2.4 缺乏管理，道路资源被侵占现象严重

　　如前所述，中小城市的原始积累和发展源自过境公路的带动作用，而这种作用又具体表现为兴办市场、沿路开店。马路市场、马路商店侵占道路资源，并不是说市场、商店直接占路，而是指沿路修建的市场、商店因为缺乏规划和管理，紧贴道路，没有自己的车辆和人流疏散场地设施，结果进出市场、商店的人车均拥挤在道路上，造成交通堵塞。城镇每逢集市的日子，这种状况非常明显。

　　2.5 交通违法严重

　　我国中小城市由于管理无法完全规范化，市民交通法律意识淡薄，随着机动化程度的不断增加，导致违法现象越来越严重。

　　2.6 交通控制手段落后

　　我国中小城市信号控制设施建设还不完善，部分有信号控制设施的城市，控制也太过单一化，完全不能满足机动化程度不断提高带来的交通量不断增长的需求。

　　我国中小城市如宁波市镇海区，主要有以下几方面的交通特征：

　　（1）交通量比较集中，高峰期拥堵路段集中在1-2条干线上；

　　（2）城区其他路口平峰与夜间流量较少；

　　（3）非机动车流量较大，右转常绿，与人行相位存在冲突；

　　（4）现阶段信号控制主要还是表现为单点定周期控制。

　　3 控制模式

　　中小城市交通量变化会呈现比较集中的趋势，高峰期出现在上下班以及上学放学时期，平峰时段车流量会比较均匀，夜间路上车流量稀少。因此，相比大城市而言，中小城市交通量变化较为规律，局部交通梳理具有强烈的现实意义。

　　根据交通量的主要构成，控制策略主要有定周期控制、感应控制与干线协调控制两种。定周期控制为较为传统且常用的控制方式，这里就不详细做介绍了。

　　3.1 感应控制

　　感应控制是车辆检测器检测当前放行相位车辆车头时距，确定相位饱和度，并以此为判断依据延长当前相位绿灯时间或跳至下一相位的实时自适应控制，没有固定的周期和绿信比。由于感应控制是实时控制，相位绿灯时间实时变化，容易造成倒计时混乱，影响机动车驾驶人的判断，造成安全隐患。为了避免该类安全隐患，应去除运行感应控制的路口倒计时灯。

　　3.2 干线协调控制

　　通过调查计算主干道路口之间时距，设置相位差，协调相邻路口绿灯时间延时变化，使主干道车辆通过这些交叉口时尽可能的遇到绿灯，为主干道直行方向的车队提供最大绿波带，减少干道上的延误和停车率，以保证干道上的车辆能够畅通行驶，这种控制方式称为干线协调控制。干线协调控制一般用于路况良好，车流量较大，环境干扰较小，车速相对稳定的主干道上。要实现协调联动控制，协调干线所有路口需要使用相同的集中协调式信号机，并且实现联网控制。这对信号机的统一控制，统一校时，维持协调控制的稳定性是非常重要的。

　　以宁波市镇海区为例，主要采用以下几种控制模式：

　　（1）主干道平峰与高峰采用分段绿波控制的方式，夜间采用最小绿定时控制或感应控制的方式；

　　（2）其他路口根据交通流量经验值，采用多时段定时控制的方式，针对各个时段的交通量规律设置合理的信号配时，若安装有检测器，采用感应控制的方式；

　　（3）设置机动车右转与行人过街间隔时间，如果该相位包含有人行相位，则设置行人过街10秒后机动车右转开始通行。

　　4 应用实例

　　以宁波市镇海区为例，介绍中小城市主要控制模式的应用。中官路是宁波市镇海区主要干道之一，在城市交通中起“通”的作用以交通功能为主、服务功能为辅，满足交通流大量聚集快速流动的要求。

　　根据调研所得中官路各交叉口的实际交通量，平均路口标准交通量如下图1所示。

　　由上图分析可得知，在高峰时期，该路段实际交通量已达到该路段各路口饱和流量，如果不合理疏导，势必会造成交通拥堵的现象。

　　对平均通行能力、平均延误时间总和以及平均停车次数总和共三个指标在优化控制前后做了一个综合的比较，结合调研得到的其他数据，可以得出本项目以下几个方面的应用效果指标。

　　（1）区域内交叉口的平均通行能力提高，平均停车延误减少；

　　（2）在道路饱和度不超过90%的前提下，路口车辆排队长度减少，平均停车次数下降，平均停车时间缩短；

　　（3）交叉口饱和度均衡分配，交叉口饱和度值明显降低。