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城市交通信號控制系統建設框架

發布時間:2021-08-14 10:10所屬分類:交通運輸加入收藏

摘 要:城市交通信號控制系統是智能交通系統的重要組成部分,也是城市交通管控的重要平臺之一。論文以西寧市交通現狀分析為基礎,提出了針對性的

  摘 要:城市交通信號控制系統是智能交通系統的重要組成部分,也是城市交通管控的重要平臺之一。論文以西寧市交通現狀分析為基礎,提出了針對性的交通信號控制系統建設思路及框架,并設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建設提供參考。

  關鍵詞:交通信號控制系統;控制策略;瓶頸控制

交通運輸論文

  0 引言

  交通信號控制系統是城市道路交通管理中最基礎也是最重要的智能化應用系統。交通信號控制系統具有調節分配交通需求、優化時空資源配置、提升交通運行效率、保證交通安全等重要作用。同時,交通信號控制系統獲取的交通流信息可以作為交通態勢監控體系中交通流狀態判斷的重要信息源。城市交通集成指揮平臺也需要在集成交通信號控制系統的基礎上,在實行指揮調度、特勤任務時進行交通信號控制。

  交通信號控制系統的設計建設與運營管理是與城市交通現狀、交通流運行特征緊密相關的。本文針對西寧市城市交通的特點,提出了城市交通信號控制建設的框架體系,為城市交通信號控制系統的建設升級提供借鑒意義。

  1 西寧市交通信號控制現狀

  近年來,隨著西寧市城鎮化與機動化的快速發展,城市交通擁堵問題日益突出。目前,西寧市主城區共設置約300處信號交叉口,大部分交叉口實現了聯網控制,同時存在多品牌、多型號等問題,導致集中聯網控制存在一定難度。在交通控制方式方面,大部分交叉口均未布設交通流檢測設備,導致大多采用多時段定周期的控制方式,未能全面實現感應控制、自適應控制、過飽和控制、特殊控制等功能。同時,也很難支撐區域控制、勤務控制、公交優先控制等特殊控制方式。

  交通信號控制方式的單一與設備故障率高維護不及時等問題,嚴重影響了交通信號控制系統效率的發揮,也進一步加劇了城市交通擁堵狀況。因此,有必要結合現狀,設計城市交通信號控制系統框架,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框架

  城市交通信號控制系統一般可以由兩個子系統組成,分別是智能信號控制子系統和前端輔助采集子系統。智能信號控制子系統一般由主控中心、路口交通信號控制機以及數據傳輸設備等幾個部分組成。前端輔助采集子系統主要是對外場設備的管理并整理原有的數據采集設備和其他接入的檢測器,包括電子警察、地磁、雷達等設備,收集數據為智能信號控制系統提供支撐。系統整體架構模式如下圖1所示。

  西寧市交通信號控制系統采用路口控制級、區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、信號機和信息傳輸三個部分;區域控制包括區域控制機;指揮中心控制包括控制計算機和統一管理平臺軟件。其架構圖如圖2所示。

  路口交通信號機及檢測器采集路口各檢測器提供的實時交通數據并加以初步分析整理,通過通信網絡傳送到上層控制機,用以調整配時方案;接收上層控制機的指令,控制本路口各個信號燈的燈色變換;在實施感應控制時,根據本路口的交通需求,自主地控制各入口信號燈的燈色變換。

  區域控制級監控受控區域的所有路口信號機的運行狀態,對路口交通信號控制機進行協調控制,對路口交通信號機的工作狀態和故障情況進行監視。同時,通過人機會話對路口交通信號機進行人工干預,監視和控制區域級外部設備的運行,并進行數據統計分析、報表生成等工作。

  中心控制級為交叉口及協調控制系統的控制方案設計提供集中式輸入工具;提供集中監控功能,監控系統中各個路口級和區域級控制設備的運行情況。中心控制軟件對控制方案基本數據進行安全保護,即通過硬件或軟件系統保護各項基本數據的安全,只有授權人員才能接觸;自動記錄各路口信號機的故障,便于及時搶修。

  3 西寧市交通信號控制策略體系

  根據西寧市城市路網結構和交通流運行特征,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行瓶頸控制,否則容易在高峰時段排隊上溯,從而引發路口連鎖堵塞現象,導致東西方向車流無法通行,對高峰時期的核心區信號控制是整體控制策略的重點。針對西寧市整體路網的特征,制定了多時段、多目標的控制策略如下。

  核心區主次干道控制思路:高峰時期需要保證核心區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,保障內網東西方向車流能夠通暢行駛。

  對于流入流出核心區的關鍵節點,需要進行需求控制。主要的原則是對核心區實行“緩進快出”策略,對于流出內網的車流適當增加綠燈時長,誘使車流進入外環路網,對于流入內網的車流適當減少綠燈時長,緩解內網壓力,并通過內部節點的協同作用均衡擁堵區域交通負荷。

  核心區支路控制思路:高峰時期發揮支路輔助作用,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設施的分流干道路網壓力。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置瓶頸檢測器,主動防止排隊上溯。

  外圍市區主次干道控制思路:高峰時期外圍市區的干道在高峰時期在進入核心區的方向較為擁堵,程度逐漸級向城區兩端擴散。出城方向車流量也較大,主要原因是海湖新區逐漸成為城市出行吸引點,多為居住和娛樂場所,因此高峰時期流向外圍市區的車流需要進行合理引導。對于外圍市區高峰時期,控制思路是配合核心區“緩進快出”策略,作為進入核心區的緩沖區域,對進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,在合適的路段實行單向綠波控制。

  外圍市區支路控制思路:主要是以分擔干路車流壓力為主,可以進行單點控制,重點考慮交叉口運行效率,通過相應的管控措施來實現減少車均延誤和停車次數的目的,確保區域交通流的運行效率。

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