城市交叉路通信号灯配时优化模型

【摘要】随着城市车辆数目的急剧增长，车辆与路面的矛盾越来越突出，增加道路面积只能治标不治本。实践证明，通过对交叉路通情况和影响交通的不利因素分析，合理地对城市红绿灯进行优化设计，建立交叉路口红绿灯配时的优化模型，应用该模型可使得车辆总延误时间减少、通过交叉路口的车流量增大、停车次数减少，对于提高车辆运行的效率，节省能源和城市交通管理具有一定的理论和实用价值。

【关键词】交叉路口；红绿灯；车流量；优化模型

中图分类号：C913.32 文献标识码：A 文章编号：

0前言

城市交通信号控制的研究意义交通是城市经济活动的命脉，对城市经济发展、人民生活水平提高起着十分重要的作用。汽车工业在给人们带来各种便利的同时，也带来了一系列令人困惑的问题，如环境污染、交通拥挤、交通事故的频繁发生等，给人们的生命财产带来很大的损失。

1信号配时的数学模型

交叉路口是道路系统中对交通影响最大的一个部分，主要不利因素有：交通事故、交通延误、燃料消耗等，这些问题又直接与交叉路口的信号配时密切相关，目前，在我国城市道路交叉路口，主要采用定时式信号管理系统。

设T为信号周期（单位为秒（S），下文中时间单位皆为秒）；d为交叉路口车辆到达率（辆/S）；c为交叉路口车辆离开率（辆/s）；为红灯持续时间；包括红灯前的黄灯过渡时间； 绿为绿灯持续时间，包括绿灯前的黄灯过渡时间； 排为在红灯亮后车辆依次排队的时间；时刻红灯亮，来车陆续被阻停在停线前。随红灯时间的延长而积累的排队车数 排时刻，绿灯亮，车辆依次疏散通过交叉路口，经过时间疏疏散车辆到时刻，全部车辆疏散完。疏通车辆数为， 当 时，交叉路口车辆在绿灯时间内可全部疏散完而不会造成阻塞，否则该交叉路口需改造，方可满足现行交通需要。本文是在条件下研究交叉路口信号配时问题。红灯亮后，累积的车辆数为：；

每一信号周期内交叉路口一个进口处的车时平均总延误为：

设在十字路交叉口中，相交道路一条为主干道，另一条为次干道，主干道的车辆到达率、离开率及红灯持续时间分别为，，；次干道的车辆到达率、离开率及红灯持续时间分别为，，。在一个信号周期内，两条道路上的车辆在交叉路口处总延误时间为：

2实例

以金华市迎宾大道和二环北路交叉路口的信号配时优化设计为实例，依照时现场得到的数据部分优化和计算的除以下数据（其中二环北路为），来车率：（1） ；（2）离车率：；（3）红灯的临界时间；（4）最大的疏散时间； （5）优化前的信号配时为。

计算得出，；；可见，主车道的红灯信号配时比优化前少了，次车道的红灯信号配时比优化前多了，这样主、次车道的红灯信号配时比减少了，车流量进一步增大，运行效率显著提高，从而按照此模型进行交叉口红绿灯配时可有效地解决城市交叉口的车辆拥挤现象，提高交叉路口的通行能力，更好的减少汽车在交叉路口的延误时间，提高效益。

3 结语

本文在红绿灯配时优化方面有一定的创新，能解决城市道路十字交叉路口的红绿灯配时问题，可使得车辆总延误时间减少、通过交叉路口的车流量增大、停车次数减少，对于提高车辆运行的效率、节省能源和城市交通管理具有一定的理论和实用价值。与此同时，该模型具有一定的推广价值，但在以下方面还需要进一步完善，不同路口以及不同时段下交通红绿灯的配时方案有所差异，而且本数学模型忽略了黄灯的时间，所以很大程度上有误差。故需要进一步考虑绿灯时间来解决红绿灯优化配时方案。

【参考文献】

[1]徐吉谦，陈学武.交通工程总论[D].北京：人民交通出版社，2008.

[2]刘静，魏瑞轩，张善文.城市交叉路通优化模型[J].陕西师范大学学报:自然科学版,2003,31(2),3.