基于通行优先的单交叉口感应控制优化设计

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摘 要： 感应控制适用于一些交通流量较小，随机波动性较大的路口。在经典感应控制的基础上，引入一个通行优先权的概念，利用检测器进行数据采集，对于车辆的排队长度和车辆延误进行计算，通过权值计算来确定各个交通方向的交通需求，最后设置优先级来进行交通信号相位的顺序控制。该方法可以有效提高经典感应信号控制的效率，并在仿真实验结果中得到证实。

关键词： 感应控制； 优先权； 交通需求； 效率

中图分类号： TN911.7?34； U491 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2014）01?0145?03

0 引 言

为了对城市道路交通运行进行合理性的疏导与控制，除传统的定时信号控制方式，感应信号控制在国内的应用也越来越多。但是经典的感应控制只是遵循车来即延时的控制策略，在交通构成比较复杂的情况下灵活性不够，参数确定方式过于经验化，很难适应动态交通流状况[1]。

为了有效提高感应信号控制的适用性，提高其使用效率，一些学者对感应控制进行了优化设计。翟润平等就对延时策略进行了改进，通过计算绿灯有效利用率来确定是否切换相位，提高了绿灯的有效利用率，但是增加了一个控制参数和控制的复杂度；王殿海等提出了一种可变单位绿灯延时的时间模型，考虑到了城市路段车流到达规律和驾驶员心理特性，与传统的固定单位绿灯延时相比有所改进，但是在降低车辆的平均延误上效果并不明显；邵锦锦等提出了一种动态相序的多相位感应控制算法，根据各个路口的排队长度和平均等待时间来给出优先级，通过判断优先级的方式来灵活变换相位，但是对于优先级的判断标准没有明确说明，并不具有普遍性[2]。

本文在上述研究的基础上，引入通行优先权的概念，通过车辆排队长度和车辆延误的计算，对于不同方向的交通需求进行分析与研究，进行相位优化调整，提高感应控制运行效率。

1 优化感应控制指标

为了更大程度地发挥感应控制的优越性，现引入一个通行需求的判别指标，用于对交通需求进行简单的量化和优先级调整，来实现感应控制优化的目的。

1.1 车道排队长度的计算

排队长度是评价交叉口通行能力和服务质量的重要指标之一，交叉口进口道停车线前的排队长度对于控制方案的选择、拥堵状况的评价都有着重要的作用[3]。在讨论排队长度时，一般以排队车辆数作为衡量标准及主要的研究对象。对于排队长度的计算，选用SIGNAL94模型，假定红灯时段到达服从均匀分布，无初始序列，结合感应控制多适用于交通欠饱和状态，暂不考虑上一周期未消散序列：

[QN=2.0qNR] （1）

式中：[QN]为队列中的车辆数；[qN]为到达速率；[R]为红灯时间。

1.2 车辆延误的计算

车辆延误是车辆受阻情况的描述，一方面与进口道车流到达率以及饱和流率有关，另一方面与交叉口信号配时参数有关，主要包括正常相位延误和随机延误组成。图1给出了车辆延误组成图，其受阻程度直接影响了交叉口服务水平。