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1、第28卷第7期(总第199期)系统工程Vol.28,No.72010年7月SystemsEngineeringJuly.,2010文章编号:1001-4098(2010)07-0123-04饱和状态交叉口信号配时优化曹倩霞,王修江,龙科军(长沙理工大学交通运输工程学院,湖南长沙410004)摘要:交通需求日益增加和在时间上的不均衡性,使交叉口经常呈现饱和状态,针对目前信号配时方法多适用欠饱和状态条件的特点,提出了一种适用饱和状态交叉口信号配时的新思路,即以交叉口饱和状态的累计消散过程中的车总延误最小建立信号配时周期优化模型,并给了求解步骤,通过实例对比分析现状信号配
2、时效果和其它信号配时方法配时效果,显示了该配时方法的实用性。关键词:信号交叉口;饱和状态;信号配时中图分类号:U491文献标识码:A随着城市的发展和机动车保有量的增长,交通需求急交叉口的时候产生两次排队,同时产生溢流延误(因某股剧增加,使交叉口的交通尤其在高峰时期常出现饱和状车流到达率大于进口道该股车流通行能力产生的延误)。态。饱和状态是指持续某段时间内信号交叉口某一个相位如图1所示,三角形ABE的面积为无溢流情况下一个信号红灯期间进口道上有车辆排队,在整个绿灯放行期间持续周期内全部车辆的总延误时间,三角形ADC的面积表示有连续的车流通过停车线;或交叉口各相位的流量与
3、通行累计消散过程中的溢流延误。饱和状态下交叉口由于溢流能力比值之和接近或大于1。目前国内外的交叉口信号配延误的存在,每周期的延误大小不一致,但饱和状态整个时方案有:TRRL信号配时方法及其修正方法[1-2]、美国过程的总延误可以用一个确定的公式表达。[1-4][5-6]的HCM法、冲突点法信号配时模型、信号配时的定义交叉口某进口道饱和状态累积过程的车辆量到[7-8]综合指标优化模型等等。这些配时方法一般适用欠饱达率为qi1,累积过程的时间为T1;饱和状态消散过程的到和情况,很少考虑到饱和状态的信号配时,在交叉口的饱达率为qi2,消散时间为T1到T2时间段,通行能力Qi
4、,饱和和度接近或大于1时不适用,如HCM方法和TRRL信号流率Si,周期时长为C.由于饱和状态绿灯时间几乎可有配时方法及其修正方法在饱和度大于1的情况下优化的效利用,假设相位有效绿灯时间等于相位绿灯时间gi.为周期为负值;因此,本文针对饱和状态交叉口的信号配时了计算方便亦假设如下条件:累计消散时间恰好为周期提出了一种新的思路和方法。的整数倍。进入饱和状态立刻产生溢流延误。饱和状态下有效绿灯时间等于实际绿灯时间。车流均匀连续到1饱和状态交叉口信号配时优化方法达。忽略车辆加减速的影响。饱和状态常发生在拥挤交叉口高峰时期,是一个累积总延误D可分为两部分,一部分由溢
5、流延误表示(如消散的过程。一般的信号配时模型只考虑到一个信号周期SACD),另一部分由多个周期内的均匀延误表示(如第一个的延误或停车次数等因素,而饱和状态时,由于溢流现象周期内的均匀延误为SABE的面积)。出现,延误和停车次数等因素会在一段时间内随不同信号T1与T2的关系如下:周期持续变化,因此在饱和状态交叉口的配时中,考虑整(qi1-Qi)T1=(Qi-qi2)(T2-T1)(1)个饱和状态累积消散过程,并以此过程中的总延误最小优1SACD=(qi1T1-QiT1)T22化信号周期进行配时是比较符合实际的。1T1qi1-QiT11.1饱和状态累积消散过程中的总延误计
6、算=2(qi1T1-QiT1)(T1+Qi-qi2)(2)饱和状态车流在交叉口受信号控制,部分车辆在通过QiC=Sig(3)收稿日期:2010-04-07基金项目:国家自然科学基金资助项目(50808025);交通部应用基础研究项目(2006319815080)作者简介:曹倩霞(1981-),女,湖南益阳人,讲师,博士研究生,研究方向:交通信息工程及控制。124系统工程2010年图1交叉口饱和状态累积消散过程示意图由式(1)、式(2)和式(3)可以得到饱和状态累积消散相对较小的车流,只考虑qij/sij较大的车流。作为优化目标的总溢流延误公式:值饱和交叉口累积消散过
7、程中的总延误可表述为:S12Sigiqi1C-Sigi∑DiACD=T1(qi1-)(1+)(4)2CSigi-Cqi212Sigiqi1C-Sigi而饱和状态累积消散的总均匀延误为:=∑2T1qi1-C1+S(7)igi-Cqi2T2T21D=CSABE=C2(C-gi)Sigi(5)+qi1-qi21T1(C-gi)SigiSigi-qi2C2通过上述分析,一股车流在排队完全消散时的总延误Di—第i相位主要车流的延误;公式为:C—周期时长;Digi—第i相位车流的绿灯时长;12Sigiqi1C-Sigi=T1(qi1-)(1+)Si—第i相位主要
