摘 要：城市交通信號控制系統(tǒng)是智能交通系統(tǒng)的重要組成部分，也是城市交通管控的重要平臺之一。論文以西寧市交通現(xiàn)狀分析為基礎(chǔ)，提出了針對性的交通信號控制系統(tǒng)建設(shè)思路及框架，并設(shè)計了針對性的控制策略及控制方法，可為同類城市的交通信號控制系統(tǒng)建設(shè)提供參考。

　　關(guān)鍵詞：交通信號控制系統(tǒng);控制策略;瓶頸控制

　　0 引言

　　交通信號控制系統(tǒng)是城市道路交通管理中最基礎(chǔ)也是最重要的智能化應(yīng)用系統(tǒng)。交通信號控制系統(tǒng)具有調(diào)節(jié)分配交通需求、優(yōu)化時空資源配置、提升交通運(yùn)行效率、保證交通安全等重要作用。同時，交通信號控制系統(tǒng)獲取的交通流信息可以作為交通態(tài)勢監(jiān)控體系中交通流狀態(tài)判斷的重要信息源。城市交通集成指揮平臺也需要在集成交通信號控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，在實(shí)行指揮調(diào)度、特勤任務(wù)時進(jìn)行交通信號控制。

　　交通信號控制系統(tǒng)的設(shè)計建設(shè)與運(yùn)營管理是與城市交通現(xiàn)狀、交通流運(yùn)行特征緊密相關(guān)的。本文針對西寧市城市交通的特點(diǎn)，提出了城市交通信號控制建設(shè)的框架體系，為城市交通信號控制系統(tǒng)的建設(shè)升級提供借鑒意義。

　　1 西寧市交通信號控制現(xiàn)狀

　　近年來，隨著西寧市城鎮(zhèn)化與機(jī)動化的快速發(fā)展，城市交通擁堵問題日益突出。目前，西寧市主城區(qū)共設(shè)置約300處信號交叉口，大部分交叉口實(shí)現(xiàn)了聯(lián)網(wǎng)控制，同時存在多品牌、多型號等問題，導(dǎo)致集中聯(lián)網(wǎng)控制存在一定難度。在交通控制方式方面，大部分交叉口均未布設(shè)交通流檢測設(shè)備，導(dǎo)致大多采用多時段定周期的控制方式，未能全面實(shí)現(xiàn)感應(yīng)控制、自適應(yīng)控制、過飽和控制、特殊控制等功能。同時，也很難支撐區(qū)域控制、勤務(wù)控制、公交優(yōu)先控制等特殊控制方式。

　　交通信號控制方式的單一與設(shè)備故障率高維護(hù)不及時等問題，嚴(yán)重影響了交通信號控制系統(tǒng)效率的發(fā)揮，也進(jìn)一步加劇了城市交通擁堵狀況。因此，有必要結(jié)合現(xiàn)狀，設(shè)計城市交通信號控制系統(tǒng)框架，制定合理針對性的控制策略，提升交通管控的水平。

　　2 西寧市交通信號控制系統(tǒng)框架

　　城市交通信號控制系統(tǒng)一般可以由兩個子系統(tǒng)組成，分別是智能信號控制子系統(tǒng)和前端輔助采集子系統(tǒng)。智能信號控制子系統(tǒng)一般由主控中心、路口交通信號控制機(jī)以及數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備等幾個部分組成。前端輔助采集子系統(tǒng)主要是對外場設(shè)備的管理并整理原有的數(shù)據(jù)采集設(shè)備和其他接入的檢測器，包括電子警察、地磁、雷達(dá)等設(shè)備，收集數(shù)據(jù)為智能信號控制系統(tǒng)提供支撐。系統(tǒng)整體架構(gòu)模式如下圖1所示。

　　西寧市交通信號控制系統(tǒng)采用路口控制級、區(qū)域控制級和指揮中心級三級控制。路口控制包括車輛檢測器、信號機(jī)和信息傳輸三個部分;區(qū)域控制包括區(qū)域控制機(jī);指揮中心控制包括控制計算機(jī)和統(tǒng)一管理平臺軟件。其架構(gòu)圖如圖2所示。

　　路口交通信號機(jī)及檢測器采集路口各檢測器提供的實(shí)時交通數(shù)據(jù)并加以初步分析整理，通過通信網(wǎng)絡(luò)傳送到上層控制機(jī)，用以調(diào)整配時方案;接收上層控制機(jī)的指令，控制本路口各個信號燈的燈色變換;在實(shí)施感應(yīng)控制時，根據(jù)本路口的交通需求，自主地控制各入口信號燈的燈色變換。

　　區(qū)域控制級監(jiān)控受控區(qū)域的所有路口信號機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，對路口交通信號控制機(jī)進(jìn)行協(xié)調(diào)控制，對路口交通信號機(jī)的工作狀態(tài)和故障情況進(jìn)行監(jiān)視。同時，通過人機(jī)會話對路口交通信號機(jī)進(jìn)行人工干預(yù)，監(jiān)視和控制區(qū)域級外部設(shè)備的運(yùn)行，并進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析、報表生成等工作。

　　中心控制級為交叉口及協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的控制方案設(shè)計提供集中式輸入工具;提供集中監(jiān)控功能，監(jiān)控系統(tǒng)中各個路口級和區(qū)域級控制設(shè)備的運(yùn)行情況。中心控制軟件對控制方案基本數(shù)據(jù)進(jìn)行安全保護(hù)，即通過硬件或軟件系統(tǒng)保護(hù)各項基本數(shù)據(jù)的安全，只有授權(quán)人員才能接觸;自動記錄各路口信號機(jī)的故障，便于及時搶修。

　　3 西寧市交通信號控制策略體系

　　根據(jù)西寧市城市路網(wǎng)結(jié)構(gòu)和交通流運(yùn)行特征，制定西寧市交通信號控制策略體系。西寧市交通信號控制需要對南北方向高峰時期車流進(jìn)行瓶頸控制，否則容易在高峰時段排隊上溯，從而引發(fā)路口連鎖堵塞現(xiàn)象，導(dǎo)致東西方向車流無法通行，對高峰時期的核心區(qū)信號控制是整體控制策略的重點(diǎn)。針對西寧市整體路網(wǎng)的特征，制定了多時段、多目標(biāo)的控制策略如下。

　　核心區(qū)主次干道控制思路：高峰時期需要保證核心區(qū)南北方向的道路排隊不上溯至上游交叉口，尤其是新寧路沿線、同仁路沿線、黃河路沿線、長江路沿線等南北縱向動脈干道路線，保障內(nèi)網(wǎng)東西方向車流能夠通暢行駛。

　　對于流入流出核心區(qū)的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，需要進(jìn)行需求控制。主要的原則是對核心區(qū)實(shí)行“緩進(jìn)快出”策略，對于流出內(nèi)網(wǎng)的車流適當(dāng)增加綠燈時長，誘使車流進(jìn)入外環(huán)路網(wǎng)，對于流入內(nèi)網(wǎng)的車流適當(dāng)減少綠燈時長，緩解內(nèi)網(wǎng)壓力，并通過內(nèi)部節(jié)點(diǎn)的協(xié)同作用均衡擁堵區(qū)域交通負(fù)荷。

　　核心區(qū)支路控制思路：高峰時期發(fā)揮支路輔助作用，分流部分干道車流壓力。因此南北方向的重要支路例如交通巷、北氣象巷等，高峰時期需要增加通行能力，保障能有效配合誘導(dǎo)設(shè)施的分流干道路網(wǎng)壓力。另外，由于支路部分車流壓力增加容易排隊上溯堵塞干道，因此在重要支路路段設(shè)置瓶頸檢測器，主動防止排隊上溯。

　　外圍市區(qū)主次干道控制思路：高峰時期外圍市區(qū)的干道在高峰時期在進(jìn)入核心區(qū)的方向較為擁堵，程度逐漸級向城區(qū)兩端擴(kuò)散。出城方向車流量也較大，主要原因是海湖新區(qū)逐漸成為城市出行吸引點(diǎn)，多為居住和娛樂場所，因此高峰時期流向外圍市區(qū)的車流需要進(jìn)行合理引導(dǎo)。對于外圍市區(qū)高峰時期，控制思路是配合核心區(qū)“緩進(jìn)快出”策略，作為進(jìn)入核心區(qū)的緩沖區(qū)域，對進(jìn)城方向車流逐級管控，適度減少綠燈時長，對出城方向車流適度增加綠燈時長，在合適的路段實(shí)行單向綠波控制。

　　外圍市區(qū)支路控制思路：主要是以分擔(dān)干路車流壓力為主，可以進(jìn)行單點(diǎn)控制，重點(diǎn)考慮交叉口運(yùn)行效率，通過相應(yīng)的管控措施來實(shí)現(xiàn)減少車均延誤和停車次數(shù)的目的，確保區(qū)域交通流的運(yùn)行效率。

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