双龙路-回龙路交叉路口信号控制系统设计

双龙路-回龙路交叉路口信号控制系统设计

温朝蕴

（重庆交通大学 交通运输学院，重庆 400074）

摘要：本文主要针对重庆市南岸区双龙路回龙路交叉口做了新的信号控制系统设计，旨在解决该交叉口拥堵问题。选定交叉口的车辆总延误作为目标函数，利用遗传算法工具箱对目标函数求解获得该交叉口各进口道的行人过街时长和机动车通行时长，利用VISSIM仿真，得出优化后的交叉口拥堵情况得到缓解。

关键词：信号控制优化；行人过街；遗传算法；VISSIM仿真

0引言

交叉口信号配时已成为解决交叉口的特殊手段，可以有效的节省成本，发挥交通信号作用。郑元勋[1]利用VISSIM软件针对无信号控制交叉口和有信号控制交叉口分别进行仿真分析,证实了左转立交式环形交叉口车流通行较普通环形交叉口具有明显优势。本文将针对重庆市南岸区双龙路-回龙路交叉口，利用遗传算法对车辆总延误进行求解，通过VISSIM仿真对延误时间进行对比。

1双龙路-回龙路交叉口问题及分析

1.1小区停车位占用交叉口道路资源

通过调查发现东进口道和出口道在距离交叉口五十米左右处有一条车道被作为停车位。并且在停车位停满时还有车辆继续停在道路上。对东进口而言，道路为双向两车道，道路资源有限，西进口直行和南进口右转车流量在早高峰的时候较大，容易造成东出口道车辆难以通行，使得车辆不能正常汇入学府大道。

1.2人车相位不合理

该交叉口并未设置行人专用相位，采用机动车兼控行人信号相位，同向右转机动车冲突较为严重，导致行人过街安全难以保障。

3基于行人过街的信号控制方案设计

3.1行人过街最短绿灯时间

行人通行相位的绿灯时间必须保证行人必须有足够的时间可以从一个安全的驻足区到达另一个驻足区；行人最短绿灯时间()计算公式：

                                                    （4-1）

利用公式（4-2）和进口道宽度算出行人过街的最短绿灯时间。在信号交叉口设施设计规范中取行人过街的步速为1m/s,重新计算了各交叉口的最短绿灯时间，计算所得最短绿灯时间为28s,而南进口比其余三个进口道少一条车道，所得最短绿灯时间为23s。

3.2基于行人过街的信号相位

人专用信号相位，指在信号周期内当某人行横道处的行人获得通行权时，与之发生冲突的车流均被禁止通行的一种信号控制方法。该方法从时间上将相互冲突的车流和人流彻底分离。

行人相位主要分为两类，一类是单进口行人专用相位，另一类是交叉口行人专用相位。选用行人专用相位可以很好的避免人车冲突问题，选用交叉口行人专用相位一个信号周期内行人过街次数有限，等待时间过长，可能会造成行人违章过街；并且该种方式在交叉口人流量很大的地方效用较高。综上所述，选择第一种单进口行人专用相位既能避免人车冲突，也能保障行人过街安全，进口道行人过街的时，其余相位车辆仍能行驶。该交叉口新的相位如图1所示。

图1行人过街专用相位图

Figure1 Dedicated phase diagram of pedestrian crossing

3.3行人过街信号配时

本文得到基于行人过街的最佳控制时长范围和该交叉口的最佳相位，基于以上两点，利用遗传算法优化信号配时得到了适合该交叉口的信号配时时长。选择成熟的遗传算法找到最适合该交叉口的信号配时，最后利用VISSIM仿真软件对优化前后的交叉口仿真对比。

3.5目标函数构建

车辆总延误公式如下：

在公式（4-4）当中，q车道流量作为定值，车流量参考表8所示，为自变量，是因变量，作为相位饱和度可以通过以下几个公式获得。

一个相位的实际到达车流量q(即交通量)与该相位饱和流率S的比值成为流量比y；将交通量q与通行能力c之比称为该相位的饱和度x。

x=q/c                               （4-5）

3.6遗传算法优化

本文利用Sheffield遗传算法工具箱(GATBX)对该交叉口信号配时优化取最佳信号配时。双龙路回龙路交叉口基于行人过街的最佳信号配时为周期84秒，以此类推得到该交叉口各进口车道的车道红绿灯时长（如表1所示）。

表1优化后机动车各进口道红绿灯时长

Table 1 Optimized traffic light length of each entrance lane of motor vehicles

4 VISSIM仿真效果评价

本文通过matlab编程求出了没有优化之前的交叉口车道总延误为67686s，通过遗传算法工具箱优化之后变成了64736s,优化后比优化前减少了2950s，可以看出遗传算法优化交叉口车辆延误有所减少。

最后分别计算出交叉口优化前后的行人信号控制延误，优化前约为98s，优化后约为94s。

5结论

本文根据该交叉口的现状提出了适合该交叉口的行人专用相位（单进口行人专用相位），选定交叉口的车辆总延误作为目标函数，利用遗传算法工具箱对目标函数求解，获得该交叉口各进口道的行人过街时长和机动车通行时长，最后利用VISSIM仿真，得出优化后的交叉口情况。

参考文献

[1]郑元勋,甘露.左转立交式环形交叉口概念设计研究[J].河南理工大学学报(自然科学版),2017,36(05):113-120.

[2]罗丹丹,陈群.借道左转交叉口的适用条件与特性分析[J].计算机工程,2019,45(06):21-25+31.

[3]蒲超伦.基于正交试验的道路交叉口仿真分析及优化[J].中外公路,2019,39(02):308-312.

[4]潘福全,刘涛,董云鹏,马雨秋,柴树山,张丽霞.基于VISSIM仿真的信号交叉口交通效率分析[J].公路,2015,60(08):165-169.