主干道协调控制的原理及方法研究

第一章绪论背景随着社会的进步，经济水平的提高，我国城市化生活水水平日益壮大，同时经济水平的提高引起城市的需求量大大增加，人口的数量及流动量较为密集，在经济水平准许的情况，有很多的人们购买机动车和非机动车等车辆，大大的增加了私家车的数量，从而促进了对交通量的需求，是许多的城市在一些交通上产生问题，城市的交通事故、道路拥堵等问题不断的增加。在城市里或居民区中等地方的人流较大，在一定程度上增加增加了机动车及非机动车的通行时间，特别是在安装有红绿灯的交叉口上，车辆需要等待一段时间才能通行，从而降低了道路交叉口的通行能力。关于交通问题不论是在发展中的国家还是发展中的国家，都存在着一定的问题，随着经济的提高，机动化的相对程度也会比较高；所以越是发达的国家交通问题就会越严峻，对此就会造成很大程度上的经济损失。在城市道路中不管是主干道、次干道还是支路都发挥着自己的作用，城市道路上的主干道上需要承载着最主要的交通流，在保证车辆的通行能力上起着重要的作用，同时和次干道、支路密切配合，共同协作完成车辆正常运行。1.1研究目的及意义随着城市的迅速发展，机动车、机动车的不断增加，人们对出行交通量的需求，城市交通压力逐渐增大。有许多的城市道路满足不了居民出行的需求，形成的现象就是早晚高峰非常拥堵，驾车出行不如非机动车速度快，无法畅通的道路，并没有做到方便机动车等车辆出行的目的。对此，解决交通出行拥堵的问题成了研究的主要问题，实现机动车和非机动车在道路上能够畅通行驶，就要提高我国现阶段的基本路况，包括道路的通行能力以及服务能力。很明显能够看出的一个特点就是交叉口多，一条主干道上的分支叉口多达几十上百个，这样的交叉口数量导致的路况现象就是只要有车辆从交叉口汇入或者从主干道汇出，就一定会拖延其他车辆的行车速度。这种现象不仅降低了城市道路的服务能力，同时也使得其他车辆等待红灯的概率大大增加。改善这种现象之后，最起码能够缓解交通压力，减少等待红灯的时间就能够提升道路的通行能力，让每一个路段活动起来，最终的目的就是使倒库不再拥挤。那么改善这种现象的手段之一就是要利用现代化设备，积极的协调每个交叉口的汇入车辆，利用信号控制灯对交叉口车流交汇提供有序的指引，同时科学计算通过每一段道路所使用的时间，进而综合设计信号控制灯的时间。只有将道路的服务能力加以提升、才能够更好的缓解人们的出行压力，打造绿色城市，美满群众生活。1.2国内外研究现状1.2.1国内研究现状从我国的实际情况来看，我国是一个典型的混合型交通国家，为使生活更加便利，提升生活品质促进城市道路服务能力提升，重要的一点举措就是大面积实行模糊控制原理对交通进行科学导向，对此他们二人还提出了关于现代科技如何更好的应用于城市交通管制的工作之上。另外，国内另一种名学者同济大学常洪涛先生也提出了交叉口的驶离和汇入模式说，文章在分析交通道路状况时结合了目前我国大多数城市所产生的交通问题，从实际的一二线城市出发，进而扩展到全国道路运输系统，以小见大，提出了一套符合实际可行性高的理论。另外国内的中国人民大学吕兵等人也对模糊控制理论进行了系统的研究，提出了类排队理论，不仅考虑到当前我国交通发展状况，也对交通道路服务的潜在问题进行分析，其中一点就是下汇流车辆与上端接口车辆驶向相逆的模糊理论。这也对我国交通道路的潜在问题进行了分析和解答。王殿海和李凤等人则着重分析了信号控制灯在不同路况的合理使用时间，这一研究理论在很多大城市交通规划中已经在逐步实现。李剑等人运用了国际先进技术对于道路模型进行了实体的设计，通过模型能够分析出当前我国交通道路的服务能力大小以及未来的服务能力大小。结合我国城市化发展速度，对于交通路况的改进能够起到非常积极的作用。相信在不远的将来，中国能够解决道路服务能力差的问题，并且将理论应用于实践，把我国未来的城市化服务水平提升至世界一流水平。截止到2019年6月，城市主干道控制协调系统已经在我国经济发展速度较快的城市相继使用，国内使用该种方法融入交通系统状况较好的有北京、上海、深圳、广州、苏州等，其中南京对于城市主干道控制协调系统的利用已经走在了全国前列。截止到2019年6月，南京已经全面建成控制协调系统，并且道路交通服务能力得到了有效的改善，南京市应用控制协调系统进行路况改善一方面坚持控制原理原则，另一方面结合了南京当地的交通特色。我们都知道南京市的道路简单的来说是纵横交错，深一层次来说就是连接着各大商业街，而商业街的交通特点就是行人多，车流混乱。过去的管制方法就是加入人力，在这些路段加到交通警察控制交通，但是长期下来人力资源严重不足，状况也没有得到有效的改善。南京使用控制协调系统主要有三个特点，第一就是使用固定式配时模式，而是使用无电缆的联动系统控制技术进行控制的模式，三是实时监控，实时监控模式能够对整体路况进行精准的检测，这种检测不仅停留在大概数据上，其精准度能够精确到分钟甚至秒钟，帮助出行者快速了解路况，及时作出正确的出行计划。目前为止，实时监控路况已经可以联动全国七十多个城市，达到监控范围内的路况畅通无阻。除了南京之外，北京对于交通系统的研究早在上世纪七十年代就开始了，北京由于其独特的地理位置原因，也因为是我国首都原因吸引了大量的外来者，也就是我们俗称的北漂一族，这些人群的涌入是北京的交通压力更加巨大，现在在北京最受欢迎的方式就是地铁。而对于信号灯控制，北京八区在2004年就实现了1040交叉口完全设施，目前北京正在大量投入智能交通系统，预计十二五计划完成时北京实现信号控制系统全覆盖，而这一举措将会使北京市的交通道路服务能力提高百分之二十五，如果这一举措成功在北京实现，影响的不仅是北京市的交通发展，还会影响全国各大城市趋向北京市交通规划方向发展，届时将提高全国的交通压力，从本质上改变交通拥堵现象1.2.2国外研究现状世界上第一台信号灯控制系统始源于1868年的英国，著名设计师也是为今日交通系统提供巨大支持的英国工程师纳伊特利用红绿双色煤气燃灯对这一控制系统进行成功试验，这对城市交通控制系统具有里程碑式意义，但当时的经济发展水平以及其他各方面因素都使得信号控制系统不能够完全的适用于道路，距离信号控制系统成功研发的那天已经过去一百多年的的今天，信号控制系统已经在全世界范围内大范围使用，并跟随时代的发展被不断赋予新的技术，交通信号控制系统的不断发展意味着其更加适用于城市道路服务。虽然看今天的交通道路系统中信号灯被广泛使用，但是信号控制系统真正的大爆发系统是在世界经济稳步发展也就是中国开始改革开放，世界开始融汇交流的年代，那时经济发展，汽车数量呈现爆发式增长，世界各国交通压力都因为汽车数量的增加而产生各种问题，直到今日也是一样，之所以不能仅依靠交通控制系统就能实现道路的通行无阻原因就是交通信号控制系统不能够解决交通压力大爆发的问题，为使交通运输服务压力能够尽快解决，各种运输控制系统大量出现，多接点控制系统产生。美国是实现信号控制系统较早的国家，而后就是休斯顿，休斯顿仅用了六年时间就在信号控制系统基础之上研究出了“灵活步进式”定时系统，后各国科技都在不断发展，交通道路问题也在不断出现，各国都在积极努力的研究新的系统，各种各样的交通控制系统应运而生。相比于美国1917年就建立交通信号控制系统来说，加拿大多伦多就显得比较晚，多伦多在1964年实现交通信号控制系统的应用，但多伦多对信号控制系统融入了自己的思想，对其进行了改进，对于计算机系统在交通道路上的应用具有里程碑意义。又经过了约三十年的发展，多伦多的信号控制系统由全面控制转化成区域控制，其余的协调控制使得交通运输系统监测更加的细致，随着各国都在向系统控制的大方向努力，如今交通控制系统已经从单点控制到线性控制在到单线控制发展到今天的全面控制以及各区域协调控制。SACT系统是澳大利亚在上世纪末以信号控制系统研究出来的，并因此实现了协调控制，八十年代后期，区域发展战略合作部署，多样化交通协调控制系统全面诞生，直到今日的各式各样的交通控制系统出现并利用，世界范围实现了全面协调控制。1.3本文研究内容和重点本文共分为三个章节：第一章为绪论部分；第二章为干道协调控制的方法及原理；第三章是对调查的结果进行现状分析；第四章则是提出优化方案，最后进行效果分析和总结。重点研究的问题是进行现状分析和优化方案，本文主干道协调控制中主要考虑的是绿信比、相位差和周期长度等三个基本参数。并且根据现阶段国内外研究现状以及我国道路的目前的运输能力现状进行综合考虑，主要是根据调查的交叉口不同，确定关键交叉口从而确定出相同的相位差、周期时长和绿信比等重要的基本参数。主干道协调控制的原理及方法研究2.1主干道协调控制的主要参数我国经济增长速度在世界排名前列，对于我国国内人民生活水平的提升也有巨大的改观，目前的交通情况还在改善当中，目的是使人们的通行能力更是大幅度的提升，为了确保通行顺畅，人民出行无不安全隐患，减少交通事故的发生为了能够保证车辆在一条道路上能够顺利的通过每个交叉口就是不可缺少的，在交叉口处尽可能的在不停或者是尽量少停的情况下，当车辆顺利的通过第一个交叉口之后，在之后也能够顺利的通过接下来的其余交叉口，这样的连贯性方式能够使我国当前道路运输能力大大提升。2.1.1绿信比绿信比主要是指，在一个周期内，有效绿灯时间与周期时长之间的比值，与每个方向的实际交通量大小有关。绿信比一般用λ表示，可用以下公式计算得到公式:λi——第i相位的绿信比；C——信号周期；gei——第i相位的有效绿灯时间。周期时长C、绿信比λ、损失时间L之间存在的关系式如下:有效的绿灯时间就是与损失时间之间的总和就是周期时长。确定方法：是根据各道路交叉口的各个方向的交通流量比值来确定的；因此各道路交叉口信号的绿信比值也就都不一定相同。2.1.2相位差本文所说的相位差不仅指的是理论上的相位差，其实相位差是分为两种的，分别为相对相位差和绝对相位差。相对相位差的意思就是不同的交叉口道路的红绿灯起始计算时间是不同的，绝对相位差就是固定相位差。但本质上来讲，无论是绝对相位差还是相对相位差，都是一样的，目的就是保证车能能够在交叉路口处顺利通行。相对相位差在信号控制灯上的应用较为广泛，主要是指红绿灯中间的差值转换上有一定的相对时间，而不是立刻就又红灯专为绿灯或者由绿灯转为红灯。相位差作为信号控制系统中一个重要的参数，在当今的交通道路协调控制系统中已经必不可少，并且在未来我国交通协调控制系统的升级过程中也将持续存在。2.1.3信号周期长度信号周期长度的确定首先要进行计算，只有计算出每个交叉口所需要的信号周期长度，才能进一步的使用单点定时信号进行配时。在测算中会出现信号周期长短不一的现象，其中周期长的数据就作为单点信号配时的周期长度，并且最长周期将作为交叉路口中较为关键的叉口，对交通流量少的交叉口，应该将最长周期的一半作为短周期的配时，这也被我们成为双道口交叉配时，在实际应用过程中，交叉口配时的长度也有一定的规律，例如相邻两个交叉口的信号周期长度基本上是一样的，这样便于同一条路况上车辆的正常行驶，当然也会有例外，例如当一个交叉口非常小的时候，这里的信号时常可能只有公共周期的一半，作为特殊情况，这样的现象也应用的比较少。总体来说，最长的信号周期一定会被应用在关键性叉口处，此时如果车辆能够顺利通过，产生的拥堵现象较少，事故较少，那么其他相邻路段的车流情况也会非常的顺利，关键性叉口的设置将带动整条主干道线路的路况。2.2主干道协调控制的主要影响因素在城市主干道协调控制的系统中，虽可以解决道路交叉口的拥堵，同时也可以保证车辆的正常运行，这点在道路的实践中取得了比较好的效果，但并不是每个交叉口都能采用信号协调控制，采用主干道协调必须符合一定的条件，不然将会给交通带来很多的问题。2.2.1交通渠化路渠化首先就是要保证主要道的道路运行方向的车流顺畅，交叉口渠化设计在当前我国交通道路行驶设计中还处于萌芽状态，技术还不是很成熟，在设计过程中应该以充分的实地调查数据为基础合理的预测交通流，结合具体的地理位置，已解决交叉口通行量的压力，符合国家规范，保障通行顺畅及行车安全的原则。2.2.2交通量问题交通量（cartrafficvolume）是指在城市中每一段街道或者某一个岔路口在一定的时间内通过的行人数量以及来往车辆数量，这里的车辆通常所指的是机动车辆，非机动车辆的数值一般被计算在人行流量上。数值的单位通常以小时计算，例如不同小时阶段内是否出现车流量以及人流量高峰现象等，这样的测算数据对于交通道路规划有一定的积极影响，已经全部采用智能化检测，及时检测路况给出行群体提出快速准确的建议，目前所使用的调查方法较多，例如：人工观测法、自动计测法、乘车调查法及观察法。2.2.3交叉口的设计交叉口的设计要从最初阶段引起重视，在建设交叉口的时候，就应该尽量的去采用标准的建设方法，更有利的满足信号控制的需求，现阶段我国交通现状就是将非机动车辆与行人通行道路进行统一，部分城市例如昆明已经将非机动车道与人行道路进行分离，这些方式将有力的改善我国现阶段的交通状况。2.3城市道路具备的特点近几年来的调查显示，城市道路是目前运输能力较强的道路，我们的生产生活都要依靠城市道路进行，相对而言，人民理想的道路交通不仅要满足人们出行需求和交通运输的情况下，还要对出行者的视觉带来较好的感受。社会文明程度的提升使得目前出行方式越来越多样化，出行过程中人民的素质也对交通状况压力起到了积极的作用。新时代的人们对出行安全、交通顺畅的期望值越来越高。城市化的道路设计起着至关之要的作用，在道路施工和规划上也更为密不可分。一条既安全、顺畅又带有美感的交通道路成为人民出行生活不可少有的需求。2.3.1系统性在城市道路工程的建设中，需要很多的部门相互配合，如同一台机器，每一个零件都是有其相应的作用的，缺一不可，缺少零件只会是机器的整体效率变慢甚至不能工作，更甚者就是机器彻底成为一台废弃品，因此只有将每一个零件都灵活地运用保持其完整性才能够更好的进行系统的运行。2.3.2复杂性在城市道路设计的工作中会涉及较多的专业，各相关专业不是独立的，但是相互关联的，需要彼此密切的配合。在其负责项目统一的情况下从一个设计方案到施工设计图的完成，不同步骤的人群都不一样，人们所擅长的专业领域不同，所负责的区域自然也就不同，因此同时在不同专业上的设计阶段侧重点也有所不同，如交通专业的侧重点是表达道路的信号控制、相位、标志标线等内容，而道桥专业则侧重表达路段平纵横三个方向的断面及路的走向问题。2.3.4设计人员的主观性城市道路设计从方案到实施阶段，设计工作总是最早的一个环节，其他各个部门的工作都是围绕着这个以设计的方案进行的，各相关部门对该设计方案提出自己部门的意见和建议，最终由设计人员改进并确定最终的设计方案，通过设计人员的专业能制作出设计图纸，主观的体现了设计人员在项目上的作用及工作职责，准确无误且成功的设计会使项目上各部门的工作有效且顺利的展开，对此设计人员的主观性对城市道路的设计起着至关重要的作用。2.4主干道信号协调控制的方法主干道协调控制法相对于其他方法是一种被综合利用的方法，使用主干道信号协调控制法的时间段一定是在单点控制法以及相位控制法之后的，主干道信号协调法说白了就是相位差转化的一个结果，他将各个叉口的信号控制灯连动起来，使每一个系统之间对于交通道路路况的实时监测进行综合分析和检测，检测原理通俗地说就是一辆车再通过上一个交叉口所使用的时间类比于通过下一个交叉口的使用时间，将车辆中途行驶所能够受到的影响分别记入，最后综合车辆通过下一个路口可能的时间点，这个时间点内路况如何，是否交通拥挤，提前给出行者一个备选建议。同以上原理，在通过一下的交叉口时同样可以顺利的通过，尽可能的降低车辆通行在交叉口处的等到时间，使车辆可以顺畅的通行。城市干道协调控制可以分为三种方法:定时是主干道信号协调控制、感应式主干道协调控制和计算机式主干道协调控制。2.4.1定时式干道信号协调控制定时式干道信号协调控制方法需要许多的历史数据最为辅助来进行研究，根据调查的历史数据得知，知道耨一个道路路段的某一个时间得交通流量的波动情况，从而掌握其波动的规律，提前做好信号配时方案并将其放在一个控制器内。定时式干道信号协调控制一般情况下比较适用于单向通行得街道，因为单向通行的车辆没有对向驶来的车辆，这样的街道干扰就会较少，一般情况下，在一个街道为双向街道是，那么交通量就会较大，在这种情况下也可以作为单向车道来处理。定时式干道信号协调控制最主要的信号控制就是相位差。2.4.2感应式干道信号协调控制感应式干道信号协调控制需要安装车辆的检测装置，将车辆的监测装置安装在主干道上，这样就能够及时的检测出城市主干道上的交通流的基本情况。在平峰时段的时候，检测器检测出的交通流量较小，这样道路上的车辆在交叉口处就会相对独立运行，这样就可以保持主干道上的车辆联系通车，同时也适应城市主干道上的各个交叉口不同的交通流的情况。当遇到刚峰时段的时候，检测装置就会起到决定性的作用，此时的城市主干道上的车流量较大，为了保持车辆的正常运行，此时感应式的检测装置就会开始工作，协调每个交叉口之间的相位差，来确定车辆行驶道下一个路口时，绿灯启亮的时间。2.4.3计算机式干道信号协调控制随着城市的不断进步，科学技术更是有着显著的提高，计算机的发明给人类带来了极大的便利。在城市干道协调控制中，计算机也发挥着较大的作用，在以人们都是靠手工画图，计算机的出现人们开始利用计算机制图，既便捷又节约时间，从而就弥补了许多的人类不足之处，计算机不仅有精准的计算水平对于人类手工计算来说一旦计算量较大就会出现计算上的错误，而计算机精准又高效的算术是完成一个优秀图纸的保障。计算机控制信号灯运行就有很多不同的控制方法，可以根据需要来进行设置。“脱机”控制方法从字面上理解就是将人为的检测变成机器检测，人为脱离检测系统，全部依靠智能数据以及软件优化的方式对路况进行实时监测和分析，这样能够减少人力，同时随着科学技术的进步其精准度大大增加，减少因人为监控所产生的误差和错误，更好的对交通路况进行检测。自由大路与各交叉口现状分析3.1.调查此次调查的对象是自由大路主干道上的六个交叉口，通过早8：00-9：00这一小时的时间对自由大路与长庆街、同志街、人民广场、岳阳街、吉顺街及亚泰大街的各交叉口的道路进行调查，根据每个交叉口和交通情况的不行，对交通量的调查采取定时的方法，在每个交叉口处各分配两名调查人员，对其各个调查的道路交叉口进行早高峰同一时间的调查，此次调查采用的方法是人工计数法，分别对六个交叉口的渠化、相位与配时问题进行调查，并进行逐一的分析研究。3.1.1渠化图3-1自由大路与长庆街交叉口渠化图图3-2自由大路与同志街交叉口渠化图图3-3自由大路与人民大街交叉口渠化图图3-4自由大路与岳阳街交叉口渠化图图3-5自由大路与吉顺街交叉口渠化图图3-6自由大路与亚泰大街交叉口渠化图3.1.2相位、交叉口间距与配时图如图3-1-2为了书写方便，把现自由大路与长庆街、同志街、人民大街、吉顺街、岳阳街和亚泰大街分别称之为交叉口1、2、3、4、5、6。图3-1-2自由大路与各交叉口间距图共六个交叉口分别为交叉口1、2、3、4、5、6交叉口1：自由大路与长青街交叉口2：自由大路与同志街交叉口3：自由大路与人民大街交叉口4：自由大路与岳阳街交叉口5：自由大路与吉顺街交叉口6：自由大路与亚泰大街交叉口1相位图：交叉口2相位图：交叉口3相位图：交叉口4相位图：交叉口5相位图：交叉口6相位图：3.1.3交通流量在交通调查的过程中有大、中、小等客车车型，还有大货车、出租车、自行车、公交车、摩托车等其他车辆。根据参考文献《公路工程技术标准》和《城市道路交通规划》中交通辆车辆的折算标准和城道路上交通量对小客车的换算系数为标准，参考数据如下图3-1：表3-1公路交通量车辆折算系数表3-2城市道路交通量以小客车为标准的换算系数各交叉口现状高峰小时交通量（pcu/h）如下图所示：图3-7自由大路与长庆街交叉口交通量调查情况图图3-8自由大路与同志街交叉口交通量调查情况图图3-9自由大路与人民大街交叉口交通量调查情况图图3-10自由大路与岳阳街交叉口交通量调查情况图 图3-12自由大路与吉顺街交叉口交通量调查情况图图3-13自由大路与亚泰大街交叉口交通量调查情况图3.2分析3.2.1交叉口间距根据上图3-1-2所知交叉口1-2的间距为188m；交叉口2-3的间距为568m;交叉口3-4的间距为290m；交叉口4-5的间距为946m;交叉口5-6的间距为390m。根据条查数据的得知结果，两道路交叉口之间的距离未发现严重问题，基本上都符合要求，在本文不需进行改善。3.2.2渠化经调查发现自由大路与长庆街、同志街、人民大街、岳阳街、吉顺街及亚泰大街的道路交叉口交通流畅，道路通行能力较好，行车安全，符合国家规范，道路渠化设置较好未发现问题，无需进行改善。3.2.3配时交叉口信号配时采用二相位、三相位及四相位信号控制，其中经调查发现在自由大路分别与长庆街、同志街、人民大街、岳阳街、吉顺街和亚泰大街等六条道路交叉口上，分别由两个二相位；三个三相位和一个四相位组成的道路交叉口的信号配时。交叉口1信号配时图：交叉口2信号配时图：交叉口3信号配时图：交叉口4信号配时图：交叉口5信号配时图：交叉口6信号配时图：本论文着重存在通常情况下交叉路口处红、绿灯的时间配比称为信号配时。通过早高峰对自由大路与长庆街、同志街、人民广场、吉顺街、岳阳街、亚泰大街等六条道路交叉口的信号配时逐一进行调查，为了够满足人们对交通能力的需求，行车较为安全，保证车辆的顺畅通行。但在调查中发现自由大路与各交叉口不具备最佳的信号周期，车辆在通过交叉口时停车次数较多，且不能随着交通流量的改变而改变。3.3干道协调的优化方法在城市的路网中会有许多的干道，一般来说一条干道上会有多交叉口，经过对自由大路与长庆街、同志街、人民大街、岳阳街、吉顺街和亚泰大街的各交叉口信号配时、交通量、渠化、相位的调查发现如果各个交叉口都采用独立的信号控制，会导致车辆经常遇到红灯，行车不顺畅；交通流并不是最优的情况下还会导致城市环境的污染。通过采用主干道上各道路信号交叉口之间的相位差，使干道上的车辆按照接近设计车速的车辆行驶，尽可能避免车辆较多获得车辆不停顿的行使权。一般采用两种方法（1）最大绿波带法；（2）最小延误法。最大绿波带发是较为常用的一种方法，是以车辆在按照规定的车速情况下顺利的通过宽带为主要的研究对象，其实简单来讲就是要通过绿波带的时间越长越好。所以在设计的时候，将绿波带设计变宽，这样就能通过较大的交通流，从而达到最优的效果，优化的主要目标是，通过对交叉口进行优化得到合适每个道路交叉口的信号周期时长、相邻交叉口之间的绿信比和相位差等。相位差优化方法现如今比较普通且实用的两种相位优化的方法是图解法和数解法，相位差则是各信号的红灯或绿灯的起点和终点相对于某一个标准信号红灯或绿灯的起始点或终点的时间差。相位差分为单向绿波带相位差和双向绿波带相位差。下面是单向绿波带时空图4-1。O=S/VO:相位差S:路口间距V:车辆行驶速度双向绿波带相位差：由于要考虑双方向的绿波带宽，相位差的求解就变得较为复杂。因此本文就给出单向绿波带时空图作为参考。最小延误法是根据车辆在行驶时的停车次数和所延误的时间来计算的。以实现在整条道路上停车次数和延误时间最少为目标，使整条道路上的各个交叉口上的信号控制为研究主要内容。根据各交叉口的和理配时，是整条道路每个方向上的延误时间和停车次数少来实现优化。3.4提高干道协调效益的辅助设施干道协调控制有较多方面的控制因素。如交叉口、机动车（公交车辆）和非机动车等车辆的运行。要想实行干道协调，就应提高干道协调的辅助信息，这样才可以取得更大的效果。1.对交叉口来说，在交叉口的道路行驶路段上设计一个电子测速显示屏，对来往的车辆进行实时监测，并提醒行驶的车辆保持行驶的速度，在到达下一个交叉口时可以顺利的通行。2.在城市道路中，公交车是不可缺少的一种交通工具，所以道路上会有公交车的停车站点，在道路上设计公交车专用道，使公交车以一种相对匀速的速度行驶，尽可能的使公交车优先通行。3.在城市道路中主干道在道路上起着重要的作用，为了使车辆场次畅行，如果道路上行人较多，这样就会影响车辆的行驶时间和速度，所以为了避免这种状况我们可以对行人设置人行过街设施。3.4.1设置前置信号灯前置信号就是在主要交叉口前的地方设置交通信号灯，因交叉口前置信号等控制控制交通流在几十米的地方停车排队，当此道路交叉口的绿灯亮起时，排队的车辆可以不停止的情况下通过交叉口，这样此道路交叉口上的路等时间就会更加有效的利用起来，同时也就不会出现道路拥堵的现象了，从而还提高了了道路交叉口的通行能力。如下图3-4-1：图3-4-1前置信号示意图3.4.2设置可变车速指示标志可变车数指示标志是指在一个交叉口或几个交叉口的地方设置速度标志，在驾驶员行驶的过程中提醒驾驶员车辆的行驶速度，保证驾驶员可以顺利的通过交叉口。如下图3-4-2：图3-4-2可变车速指示图3.4.3设置前置信号灯和可变车速指示标志在设置前置信号灯和可变车速指示标志一起使用，这样的使用效果就会更加明显，从有关数据显示，车辆在交叉口处不停地车辆数从百分之五十提高到百分之七十五以上。从此数据表明前置信号灯与可变车速指示标志一起使用效果更加，提高道路通行能力，减少了行车时间。3.4.4设置交通信号的利弊假设一个路口十分拥挤，如果不设置信号控制系统将降低其道路本身的通行能力，相反的如果一个路口流量较少，如果设置信号控制系统可能会导致道路的通行能力降低，此时针对是否设置交通信号的决定就有严格的要求，在有依据的前提之下设置交通信号灯是能够提高道路通行能力的，否则可能适得其反。采取合理的信号控制，就会取得比较显著的效果。根据主干道与次干道上车流的真是情况，设置相对合理的信号配时，可以有效改善次干道上车辆的通行数量，合理安排各个进口道上各方向不同车流的通行时间和通行顺序，减少交叉口处的停车延误和停车次数。假设某段道路的流量没有达到一定的数量，不合理的设置信号灯将大大降低道路的通行能力，这样不合理的设置信号灯也是加重道路压力的一个原因。主干道与次干道多远距离需要设置信号控制灯是有一定的科学依据的，否则将呈现红灯时间过长，绿灯时间短，通行车辆等待时间比通行时间长的问题。但如果是信号控制灯的合理设置，绝大多数的问题是几乎可以完全忽略的。但在这种情况下，如果在交叉口处强行设置了交叉口信号控制，那么信号配时在每个信号周期内应为次干道分配一定的绿灯时间，但次干道车辆较少，有时虽然是绿灯，也没有车辆通行，这样就浪费了有效的绿灯时间，而出现这种情况时，这时主干道上的车辆却在等待绿灯时间的通行。以上便是形成我国当今拥挤路况的主要原因，这些原因使我国很多大城市开始大范围建设地铁公交等公共交通工具，同时又建立高架桥等缓解因交叉口所导致的交通压力大的情况，总体来说我国当前所面临的问题也不仅使可以用信号控制来解决所有的交通等问题。现如今的出行安全问题都是放在第一位，交通安全也越来越多的受到群众的的重视，正确合理的设置道路交通信号，保证各类流向的车辆有秩序、高效的通行，同时也可提高了交通安全。但如今的实际情况却不是我们说的这样，交通信号经常会被当成是一种安全设施设置在交叉口。对交叉口的设计设置没有进行仔细的分析，盲目的设置导致交叉口事故的不断频发，有数据显示大量的交通事故的发生是由于信号灯设置不合理引起的。设置信号控制的主要目的就是为了保证车辆有序通过交叉口。正确合理的设置交通信号是十分必要的，不仅可以减少交通事故减少人员伤亡和经济损失，还可以使驾驶车辆有序的畅行。优化方案4.信号协调控制设计4.1信号协调控制的周期及绿灯时间的确定根据调查，在长春市自由大路主干道上的行驶速度为35-50km/h,这样取平均速度为43km/h(11.94m/s)。根据实际调查图3-1-2所知各交叉口之间的间距，可以算出各交叉口的通行时间，“自由大路与长庆街”的交叉口到“自由大路与同志街”的交叉口行驶时间为15.75s；“自由大路与同志街”的交叉口到“自由大路与人民大街”的交叉口行驶时间为47.57s;“自由大路与人民大街”的交叉口到“自由大路与岳阳街”的交叉口行驶时间为24.29s;“自由大路与岳阳街”的交叉口到“自由大路与吉顺街”的交叉口行驶时间为80.74s;“自由大路与吉顺街”的交叉口到“自由大路与亚泰大街”的交叉口行驶时间为32.66s。根据实际调查得出各交叉口的单点信号周期如图4-1。分别为C1=212,C2=167,C3=198,C4=160,C5=155,C6=201。根据信号周期的选择方法，选取最大周期的时长为C1=212,作为整个线控的共同周期，因此，对自由大路与同志街交叉口、自由大路与人民大街交叉口、自由大路与岳阳街交叉口、自由大路与吉顺街交叉口和自由大路与亚泰大街交叉口重新调整。4.2图解法在时间-距离图协调控制的时差，同时调整通过的速度和周期时长。如图4-2，将相邻的六个交叉口分别依次标出距离。以最长周期为共同周期，因自由大路与长庆街交叉口信号周期最长，则该交叉口为关键交叉口，收关键交叉口的限制，该系统为单向协调控制，从自由大路与长庆街交叉口开始车辆逐一行驶至自由大路与亚泰大街交叉口为止，行驶速度为43km/h.图4-2自由大路主干道协调控制时间--距离图根据车辆的在此路段相邻交叉口之间的间距和行驶速度来确定相位差，以自由大路与长庆街交叉口为标准，取绝对相位差，自由大路与同志街的绝对相位差为16s,自由大路与人民大街的绝对相位差是64s，自由大路与吉顺街的绝对相位差是88s，自由大路与岳阳街的绝对相位差是167s,自由大路与亚泰大街的绝对相位差是200s。4.3主干道协调控制的效益4.3.1干线协调控制的评价指标对自由大路与相邻的六个交叉口之间的信号协调，通过调查单个交叉口的信号配时，最后采用合理的相位差进行逐一协调，对于自由大路与各交叉口信号协调的效果进行评价，采用对车辆的排队长度和车辆的延误等基本指标进行对比。4.3.1.1车辆的排队长度在这里排队长度是指上游路段或是与道路连接器的排队计数器开始的第一辆车道该路段的最后一辆车为止，在此次调查中发现自由大路是双向八车道，车辆相对较多，调查时就对多个车道进行车辆的排队信