城市交通路网子区划分技术探析

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1、城市交通路网子区划分技术探析1刖吕从20世纪60年代开始，许多学者开始研究如何通过合理地调整多个信号控制交叉口的信号配时方案，使这些信号控制交叉口和互协调起來，以达到提高行驶效率的目的。而在进行区域协调控制前，有一个非常关键的步骤，就是对城市路网进行合理的信号控制子区划分。交通控制子区的概念是在1971年美国的Walinchus首次提出的。将一个复杂庞大的路网按照一定的原则指标划分成若干个独立的子区，根据子区的特性分别执行合适的控制优化策略，把控制权逐级下放，使系统变得更加灵活可靠。国外对控制子区划分的研究主要是从耦合度、引力、协调系数等方血进行，国内学者在2000年之

2、后才开始交通控制子区划分技术的研究，主要从流量、距离、周期等方面对该技术进行了一定的探讨和分析，虽然都取得了一些理论性成果，但国内方面，该技术真正用于实际的还不多。随着交通问题的日益突出，学者们正着手于该技术的理论深入研究和实际应用，希望借此缓解交通问题，提高路网整体效益，并为交通信号控制系统的改进升级提供一种新的思路。2子区划分的目的和意义在交通控制系统中，国内外学者对子区、子系统、交叉口群等已有较多研究。划分交通控制小区最主要的目的是为了便于在局部区域实施灵活的协调控制方案。一方面从保证交通控制系统运行的安全性和可靠性考虑，若把路网分成若干个具有一•定相关性的交通控

3、制区域，或相对独立的交通控制区域，即使某一子控制系统处于瘫痪状态不能运行，也只是使其所辖范围交叉口失去联网协调控制的作川。另一方面从提高控制系统运行效率考虑，交通控制中心所辖范围不应过大，否则实时处理的数据必然很多，从而彩响到对交叉口的实时控制，而且幣个区域协调控制的效果并不是很理想。而按照某一•控制策略，使多个和邻和关的交义口能够依据实时交通状况自动合并成一个控制子区，同一控制子区采用相同的控制方案，则可避免因固定划分控制子区而使配时方案逐渐“老化”的现象，这无疑能大大提高整个控制系统交通效益。3交通控制子区划分技术现状子区划分随着计算机化交通控制系统的出现而出现。交

4、通控制子区划分的基木思想是将整个交通网络分为不同的了区域，然后以每个子区为单位实施智能优化与控制。图1形象说明了区域路网交通信号协调控制的逻辑流程图。交通控制了区的划分方式可以分为静态控制了区划分和动态控制了区划分。经过静态控制子区划分后，子区个数和各个子区域的范围固定，不会再改变，由于交通流具有实时变化的特征，所以相对于静态子区划分來说，控制子区动态划分显岀了极大的优越性。3.1静态子区划分静态子区划分是根据历史交通流数据划分子区，子区方案形成后即固定下来，不再随交通状态的变化而变化。英国在1969年开发成功的TRANSYT系统中就采川了静态了区划分技术，该系统首先考

5、虑城市屮白然及行政区划等因素将路网划分成不同区域，然后在每个区域内考虑交叉口连线长度、交通流量大小、交通拥堵状态、交通流产生源及终止点等因素将每个区域划分成不同的控制子区。在1979年开发成功的SCOOT系统,是在人工干预的情况下才能静态划分交通控制子区。我国交通研究学者对静态子区划分技术进行了一定的研究，并结合信号控制系统进行了一定的实际应用,具有代表性的侑深圳市SMOOTH控制系统，杭州鼎鹏GRAXDTRANS系统等。静态交通控制了区划分一般为人为手动进行，了区域在很长一段时间内都是相对同定的，依靠交通工程师根据路口流量调查情况和经验进行局部的修改。随着交通控制相关

6、技术的进步和对交通控制认知程度的提升,越來越多的学者发现这种静态或准静态的交通控制了区划分方法己经不适应交通控制系统发展的需要，一些学者开始从小区的动态划分角度进行研究。3.2动态子区划分动态子区划分以路网内实吋检测到的交通流数据为基础，根据交通状态的动态变化对子区规模进行调整，以维持最佳的子区划分方案，使联系紧密的交叉口始终划入同一子区,保证交叉口执行最佳控制方式。SCATS交通信号控制系统利川遗传算法进行动态分区，它是通过“合并指数”进行的。在每一个信号周期内，都要进行一次“合并指数”的计算，相邻两子系统各口所要求的信号周期长度相差不超过9s,则“合并指数”累计值为

7、(+1),否则为(-l)o若“合并指数”的累计值达到“4”，则认为这两个子系统己经达到合并的标准。合并后的子系统，当“合并指数”累计值达到“0”，就可以将原先的子系统分开。另外SCATS对一个较大范围的交通信号控制了区划分采用了另一种更迅速灵活的方法，根据实时交通量来决定了区的划分，但是该系统设计是以国外的交通特征为基础的，没有充分考虑到我国自行车交通流和行人交通流对交通信号控制的影响，所以不能很好的适合我国城市交通路况。3.3交通控制子区划分方法研究从20世纪70年代开始，国内外许多学者对信号控制子区的划分标准和划分方法进行了大量的研究