單點自適應控制的配時方法研究

摘要：針對交通飽和期間車輛滯留的問題，提出了一種信號機單點自適應控制的配時方法。考慮到道路車輛密度、流量檢測方法等因素對交通流量的影響，改進了交通流量檢測方法，并對實時檢測的交通流量進行補償修正，同時結合F-B配時方法，對周期時長和綠信時間進行優化，從而加快滯留車輛的消散速度，有效地緩解車輛滯留情況。
關鍵詞：交通流；自適應；周期時長；綠信時間

0 引言
隨著經濟的發展，機動車日益普及，我國的大中型城市，交通擁擠的現象越來越嚴重，甚至威脅到城市交通系統及社會經濟的發展。經驗表明，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。交通信號控制的技術關鍵在于信號配時方法。對于單個交叉口，信號配時的主要內容是周期時長和綠信時長。
本文以減少滯留車輛為出發點，分析了交通密度和交通流量檢測方法對信號配時的影響，提出了一種信號機單點自適應控制的配時方法。該方法能夠根據檢測器測量數據實時調整信號配時方案，從而有效地減少車輛滯留，提高交叉口通行效率。

1 常用交叉口配時方法
目前，常用的信號配時方法在國際上主要有英國的TRRL法、澳大利亞的ARRB法以及美國的HCM法等。我國有“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(簡稱F-B法)的基礎上進行的進一步修正和補充。
F-B法理論的基本點是車輛通過交叉口時，以其受阻延誤時間作為惟一的衡量指標，然后對信號配時方案進行優選。韋伯斯特通過蒙特卡羅模擬法對隨機延誤和平均延誤進行標定，得到了較為精確的延誤時間計算公式：

式中：d表示車輛平均延誤(單位：s)；C表示信號周期時長(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到最小的最佳周期時長，將總延誤D對C求偏導(D=∑qidi)，并令偏導數為零，即dD／dC=0，可得到最佳周期時長：

式中：C0表示最佳信號周期時長(單位：s)；L表示每個周期總的損失時間(單位：s)；Y表示交叉口總的交通流量比。
與信號周期時長的確定一樣，各相位之間，綠信時長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長：

根據式(2)和(3)交通配時的主要參數，周期時長和綠信時間即可確定。

2 交通量對F-B精確度的影響
F-B法所推演的是一個理想模型，它表示在確知一段時間內的交通流量時，可以根據該模型進行信號配時，使得上一個周期內到達路口的車輛，總能在下一周期的綠信時間內通過路口。因此如何確定準確的交通流量是影響F-B法配時的一個關鍵性問題。