132-感应信号控制交叉口机动车延误研究.pdf

1 感应信号控制交叉口机动车延误研究 张凤霖冯树民 【摘要】为研究感应信号控制效果及对感应信号控制参数进行优化,对感应信号控制交叉口延误进行定量分析计算。对交叉口交通流运行特性进行研究,分析了感应信号控制下车辆延误产生机理;设定车辆到达服从泊松分布,基于绿灯时间离散化的思想,给出了半感应信号控制和全感应信号控制下机动车延误的概率算法,并通过算例说明了计算过程。结果表明选择合适的控制方式可减小车辆延误,单位绿灯延长的时间长短对车辆延误影响最为显著。研究可为感应信号控制方式的选取及信号控制参数优化提供借鉴。 【关键词】感应信号控制交叉口;机动车延误;概率算法;单位绿灯延长时间 0 引言 延误是评价交通管理效果主要指标之一,也是反映交通参与主体出行质量的重要内容。目前,对无控制交叉口延误[1] 、定时信号控制交叉口延误[2-4] 已有一定研究成果,而感应信号控制交叉口延误却只能通过仿真手段获取[5],由于控制逻辑及参数设置等不同,导致结果受仿真软件影响较大,不能准确反映实际情况。本文从感应信号控制工作原理及控制逻辑出发,基于绿灯时间离散化的思想,运用概率算法,假定车辆到达服从泊松分布,对感应信号控制交叉口车辆延误进行分析。 1 感应信号控制延误产生机理 以某一方向车辆绿灯启亮为起点,此时停车线排队等待的车辆按先后顺序依次疏散。图 1中, s c t 为在红灯期间及绿灯初期到达车辆的疏散时间;排队车辆疏散后,到达的车辆不需要等待, 直接驶过交叉口; 在绿灯末期(或黄灯时间)到达的车辆根据实际情况判断是否通行, yc t 表示绿灯(包括黄灯)损失时间;在红灯期间 rc t 内到达的车辆需要排队等待; C 为周期时长。 图1 感应信号控制下车辆延误形成过程 按车辆在交叉口运行过程,可将延误分为停车延误( tc d )与消散延误( s c d )两种,停车延 2 误为车辆停车时间,消散延误为排队车辆疏散时间与以正常车速通过交叉口时间差值。 2 检测器设在主路半感应信号控制延误研究 当检测器在一段时间内检测不到主路有车到达时,则切换相位,次路绿灯;若主路各单位绿灯时间内连续有车辆到达, 则判断是否到达最大绿灯时间, 若到达, 则次路绿灯; 否则, 主路绿灯持续延长。检测器设在主路时信号控制图及工作流程分别如图2 和图3 所示。 图2 检测器设在主路时信号控制示意图 图 3 检测器设在主路时半感应信号控制流程图 控制参数为:主路最小绿灯时间( min G 主)、主路单位绿灯延长时间( 0 G )、主路最大绿灯时间() 、次路最小绿灯时间( min G 次) 。车辆延误主要受绿灯及周期时长的影响, 单位绿灯延长时间 0 G 主是决定相位切换的参数, 也是绿灯及周期时长的决定因素。本文将 0 G 主进行离散化,利用概率算法对 0 G 主内车辆到达情况进行推算,结合感应信号控制流程确定车辆延误。从主路绿灯计起,初期绿灯结束后的 0 G 主内,若有车辆到达,则自检测到车辆时刻起延长绿灯时间 0 G 主。设后续车辆到达时间间隔为 x,则绿灯延长 x;若在任意一个 0 G 主里无后续车辆到达,则切换相位。如图 4 所示。图4 主路车辆到达时间间隔分布图 假设车辆到达服从泊松分布,即: () () ! kt k te Pt k ????? 0,1, 2... k ?