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关于“跨子区相位差”提升信号绿波协调效果的探索实践

2021-11-23

来源 : 成都交警

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效率是城市交通信号管理的重要目标,在交通拥堵形势日趋严峻的当下,交通信号“绿波带”建设是缓解城市交通拥堵,提高城市通勤效率,提升市民交通出行体验感的有效手段之一。截至目前,成都中心城区“5+1”区域交通信号绿波路段已经超过100条,绿波里程超过110公里,基本覆盖城市主干道(详见图1)。

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图 1成都市绿波协调路段示意图

一、成都信号绿波管理现状

目前,成都路网结构呈现“环线+射线”的特点,道路信号灯数量多(已超过2500个),路口间距短(平均间距313米《中国重点城市道路路网结构画像报告》),双向交通出行需求大,除仅有的单向交通组织外,宜采用双向绿波控制策略,而由于“同红同绿”实现双向绿波策略操作简单,便于实现,因此我市约82条绿波路段采用的是信号灯“同红同绿”方式实现,约占绿波路段总量的76.6%。

二、“跨子区”相位差概念

信号灯“同红同绿”的双向绿波实现方式,确实能够让车辆一次性通过多个路口,根据不同的绿信比和路口间距,通过路口数各不相同,但是“同红同绿”相对绿波带宽有限,绿波距离较短,往往仅能通过一个子区,是否还有更好办法或措施进一步提升双向绿波效果,围绕着让绿波路段再长一点的目标。成都总结既往经验,观察相邻子区信号灯“同红同绿”交通流行驶轨迹和特征,利用“跨子区”相位差进一步提升了绿波道路通行效率。而所谓“跨子区”相位差即根据路况合理划分信号控制子区,将子区内的信号灯路口看成一个路口(子区内信号灯可“同红同绿”或者适当设置相位差,确保子区内双向车辆绿波通行),然后根据路口主相位绿信比或路口间距离不同确定子区基准路口,一般是最后一个或者倒数第二个作为基准路口。相邻子区按照同样方式确定基准路口。第一个子区的基准路口和相邻子区基准路口进行协调并设置相位差,使通过第一个子区的车辆具备能够利用第二个子区信号带宽的可能。以此类推,第二个和第三个也采用这种方法,如果子区间距适宜,该方法能够极大提高双向绿波效果。示意图如下:

“同红同绿”信号演示

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图 2跨子区协调示意图

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图 3相位差协调示意图

三、“跨子区”相位差应用实践

为了展现“跨子区”相位差在实际应用中的效果,成都选取三条具有代表性的路段进行试验,其中,进出城主干道有两条,分别是金牛大道(迎宾大道至金樽三街)和蜀都大道东段(北打金至双华南路),环状道路选取中环路(佳灵路至龙祥路)。三个路段均以平峰时段信号进行测试,为确保测试数据的有效性和可比性,我们不改变周期、绿信比等参数,分别对比常态“同红同绿”双向绿波、单向绿波及“跨子区”相位差绿波三种信号控制策略下的行程时间和停车次数(详见下图):

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对比各路段在“同红同绿”双向绿波、单向绿波和“跨子区”相位差绿波协调三种控制策略下的主要指标(即行程时间、停车次数,详见表格:4),行程时间:“跨子区”相位差绿波<“同红同绿”双向绿波和单向绿波;停车次数:“跨子区”相位差绿波<“同红同绿”双向绿波和单向绿波,三个路段“跨子区”相位差应用停车次数较单向绿波平均降低1.6次, 较“同红同绿”平均降低2.3次,行程时间较单向绿波平均降低2分45秒,较“同红同绿”平均降低3分21秒。应该说“跨子区”相位差应用效果还是比较直观可见的。目前,成都交警已经启动中心城区“5+1”区域22条主干道全时段绿波调优工作,“跨子区”相位差应用就是其中最重要的手段之一。

四、“跨子区”相位差应用条件

“跨子区”相位差应用验证取得效果,分析其原因,不难发现试点路段均有共同的特征:即道路上有多个信号灯路口,且信号路口间距离远近不一,具备划分多个子区的条件。如路口少、间距短,“同红同绿”双向协调效果优势较为明显,且市民接受程度高。而路口多,路口间距离差别不大,也会适得其反,这在部分应用中也得到了验证。因此,“跨子区”相位差应用仅是信号灯配时精细化管理的手段之一,在成都“环线+射线”的路网特征下,尤其是普遍采用“同红同绿”实现双向绿波的主干道,适用范围相对较大,但也有其局限性,并不是唯一的方法,需要客观对待。

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