线控制

交通干线若干连续交叉路口交通信号的协调控制

线控制是指交通干线若干连续交叉路口交通信号的协调控制。其控制方式有定时线控制系统，感应线控制系统，计算机线控制系统三种。

简介

在城市道路网中，交叉口相距很近，各交叉口分别设置单点信号控制时，车辆经常遇到红灯，时停时开，行车不畅。为减少车辆在各个交叉口的停车时间，特别是使干道上的车辆能够畅通，于是人们研究把一条干道上一批相邻的交通信号连接起来，加以协调控制，就出现了干线交通信号的协调控制系统（简称线控制，也称绿波系统）。

控制分类

①定时线控制系统:用单向交通绿波和双向交通绿波来协调。单向交通绿波，即单向交通信号的协调控制。根据单向交通车流方向相邻路口的间距,设计车速和交通绿波的带宽，协调控制连续交叉路口交通信号的周期、绿信比、相位差，使车辆按设计车速通过交叉路口时能连续遇到绿灯信号。双向交通绿波;即双向交通信号的协调控制。一般采用同步协调控制，即系统中所有路口的交通信号在同一时刻显示相同的灯色;交互协调控制，即系统中相邻路口的交通信号在同一时刻显示相反的灯色；续进协调控制，即根据设计车速和交叉口的间距，协调相邻路口绿灯的启亮时刻。

②感应线控制系统:即使用半感应或全感应交通信号机和车辆检测器的线控系统，根据车辆检测器采集的交通信息，交通信号机能适应路口的交通情况的变化实施控制。

③计算机线控系统:用计算机进行线控制系统协调方案分析计算，并进行协调控制，有脱机和联机两种方法。又称“线协调控制”，“交通绿波”。

控制优化

对于交通干线信号控制而言，通常选择周期、绿信比及初始相位差作为决策变量。对这些决策变量的优化方法有很多种，如混沌优化方法、人工智能方法、模糊控制方法等。离散时间滚动区域法在优化交通信号方面有其固有的优点，自1974年被提出已有30多年的历史，但该领域的研究及发展，大多仍在欧洲国家。

交通信号优化过程中，干道模型中各路口各相位处于排队状态的车辆数目随着时间的推移在不断变化。细胞模型为计算排队车辆数提供了一种简单的方法，即排队车辆数等于相应细胞内车辆数目的总和。

近年来，离散时间、滚动区域法已在包括交通信号优化在内的众多领域得到了应用，并取得了较好的效果。离散时间、滚动区域法把时间细分成小的时间段，每个时间段称为一个滚动区域。由于在细胞传输模型中，时间也被分成相同的间隔，因此把二者结合起来是完全可行的。离散时间、滚动区域法把每个滚动区域分成两个部分，在前一部分时间执行的是上一个滚动区域的优化方案，后一部分时间则在本滚动区域干道模型排队车辆数目条件下，对目标函数进行验证。如果干道内车辆总延误仍取得最小值，则继续执行该方案，否则重新优化。

仿真实例

为验证细胞传输模型及离散时间、滚动区域优化方法，以两个交叉口构成的干道模型为例，编写了一个名为Simulation-Ⅱ的仿真程序，以此程序对轻度交通流、中度交通流、重度交通流三种交通状况进行了仿真，并与Head的方法作了比较。干道中各交叉口直行和左转各为一个车道。轻度交通流、中度交通流、重度交通流的交通需求分别为：720辆/小时/车道、1080辆/小时/车道、1800辆/小时/车道。三种交通流状况下仿真程序的参数见图1。

三种交通流状况的仿真结果及其与Head的方法比较见图2。从仿真结果可以看出，与Head的方法相比，上述优化方法可使三种交通流状况平均延误减小14%～26%;对于轻度和中度交通流，不管是主干延误还是次干道延误都有不同程度的减小;对于重度交通流，次干道车辆延误有所增加，但是主干道车辆延误却减小了37%。

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