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不同相位相序對協調控制的影響探讨

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不同相位相序對協調控制的影響探讨

發布日期:2018-08-30 作者: 點擊:

一、典型的相位類型

根據相位控制方式的不同,可以分為三種典型的信号控制相位類型:對稱放行、單口放行、搭接放行,各種類型有不同的優缺點和适用範圍。

1.對稱放行

對稱放行是指放行某個進口某個方向車流的同時,放行對向的同一流向車流。當路口同一進口道直行車流與左轉車流差距較大,且對向也存在類似的特性時可以使用。

2.單口放行

單口放行是指每個進口道作為一個單獨相位,讓其左轉車輛和直行車輛同時放行的方式。當各個進口道的車流量差異較大時可以采用這種放行模式。

3.搭接放行

搭接放行綜合了對稱放行與單口放行方式,同時存在車流搭接放行的情況,如左轉車流在兩個相位同時出現的情況。這種方式能夠根據各方向的車流量進行放行時間的靈活調整,适應的範圍相對較廣。 

二、 協調控制中的相位影響

在實現單向協調控制中,相位對協調控制的影響基本可以忽略不計,但在雙向協調控制中,需要實現兩個綠波帶均落在該進口道的放行相位中,這時,不同的相位和相序将對協調控制的效果(或者綠波帶寬)有非常大的影響。

在協調控制模型(maxband、multiband)中定義了一個變量(交叉口上行紅燈的中點和其相近的下行紅燈的中點的時間,簡稱相位變量)來表現上、下行協調控制相位的關系,并在優化求解模型中引入該變量,從而可通過優化路口的相位相序來尋找最佳的協調控制方案。

例如,交叉口i上下行的放行時序如下圖所示,設Ki為交叉口i上行紅燈的中點和其相近的下行紅燈的中點的時間,若上行的紅燈中點位于下行的紅燈中點的右邊,則Ki取正,否則取負。

通過該變量,可以擺脫現有隻在周期、速度、綠信比等維度尋找最佳協調控制方案的瓶頸,進一步擴大了尋優的空間,使得協調控制方案更加靈活多變,更适應現有各種複雜路段、多交叉口的協調控制。

三、不同相位相序對協調控制的影響

通過相位變量,我們進一步對各種典型的相位進行分析,可以得出如下的結論:

1.對稱放行

在對稱放行相位中,上下行方向處于同一個相位中,相位變量為0,沒有其它的數值,協調方案尋優的空間受限,此時無法對相位進行優化。因此,在對稱放行相位中,要實現協調控制是相對困難的,也難以獲得較好的協調控制效果。但當上下行方向協調方向的綠信比較大時,則仍能獲得一定的協調效果。

2.單口放行

在單口放行中,上下行方向處于不同的相位中,此時通過調整不同的相序,相位變量參數可以獲得不同的數值。

例如,某個路口各進口道均采用單口放行的方式,設東進口為上行方向(綠信比0.3)、西進口為下行方向(綠信比0.3)、南、北進口綠信比分别為0.18、0.22,則可以有以下的相序:

  • 東-西-南-北:Ki=-0.3

  • 東-南-西-北:Ki=-0.48

  • 東-北-西-南:Ki=-0.5

  • 東-南-北-西:Ki=0.3

通過該例子,可以看出該路口在協調時有四種不同的相序選擇,不同的相序選擇将能有不同的協調控制效果,當該幹道有多個路口采用單口放行時,則尋優的空間将非常大,此時可以得到多套不同的協調控制方案。(這裡不考慮不同的相序對交通放行沖突及安全等的影響)

3.搭接放行

在搭接放行相位中,上下行的紅燈中心位置不同,因此相位變量也不為0。與單口放行類似,可以通過調整相序獲得不同的相位變量值,同時通過微調三個相位的數值,也能獲得不同的相位變量值。通過這些措施,也能獲得較好的協調控制效果。

四、應用展望

本文說明了在協調控制模型中引入相位變量來體現不同的相位對協調控制的影響,并提出了三種典型的相位對協調控制效果不同的影響,其中對稱放行比較難實現雙向協調控制,而單口放行能通過靈活地調整相序增加尋優空間以獲得最優的雙向協調控制,搭接放行也能通過調整相序增加雙向協調的可能,同時能通過微調相位時間獲得相對優越的協調控制效果。由于各種相位放行方法有不同的優缺點和适用範圍,在實現協調控制的時候可根據實際需求選擇放行方式以獲得最優的協調控制效果。


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