论优化交通信号配时助力城市交通提速

论优化交通信号配时助力城市交通提速

郑江萍

杭州市公安局交通警察支队西湖大队  浙江 杭州  310000

摘要：城市道路资源充分利用与否的关键在于交叉口资源的利用情况，针对交叉口的交通特性及相关因素进行深入分析，通过构思、优化、整合相关要素，探讨提高交叉口通行能力的具体措施和有关实施条件，并对措施的实施效果进行量化比较，是完善城市路网结构、提高城市道路通行能力、缓解城市交通供需矛盾的有效方法。

关键词：优化；交通信号；城市交通；提速

引言

城市交通拥堵会导致交通事故风险增加，因拥堵浪费的交通时间消耗也意味着大量的社会经济损失。交通拥堵的本质是路网通行能力与交通需求的失衡，而城市信号交叉口是城市路网通行能力的瓶颈，限制了城市路网的通行效能。

1交通信号管理现状

城市交通管理中，信号配时优化是缓解城市交通拥堵最省时、省力的一种管理手段，然而信号配时管理的水平和手段良莠不齐，如部分城市至今尚未建立交通信号管理平台，信号机采用的依旧是不具备联网控制的A类信号机，专业的信号配时优化人才短缺等问题严重制约了交通信号优化的效果。近年来从公安部至各省市交管局都高度重视交通信号配时优化工作的开展，并相继连续多次发布相关通知，如中华人民共和国公安部下发的《关于推进城市道路交通信号灯配时智能化和交通标志标线标准化的通知》公交管〔2016〕230号、《关于进一步加强城市道路交通信号控制应用工作的指导意见》公交管〔2020〕302号，对信号配时智能化和规范化提出了具体要求。由此可见，信号配时优化方法研究具备一定的实际应用价值，可为交通拥堵治理提供助力。

2优化交通信号策略

2.1交叉口信号的控制

从城市交通系统的角度来看，交叉口担任分流的重要位置，因此它发挥的运用不可忽视，如果发生城市道路交叉口的堵塞问题，对车辆出行产生影响，同时也会降低大家的出行体验。和以往的城市交通信号系统做比较，智能体所展现的优势在于它可以有助于工作人员创建出更加便捷的交通模拟系统，并基于深度强化学习的智能技术，基于多智能体双延迟深度随机策略梯度的区域智能交通信号控制系统及方法，具有强大的状态、动作处理空间，可使智能体快速地达到收敛效果，将车流量、占有率、平均速度、平均车头时距、车辆排队长度及信号状态排列抽象为强化学习状态集，以停车时长、平均速度、车辆延误等参数作为强化学习回报集，再以信号灯相位的切换作为强化学习动作集，与搭建好的仿真环境交互，实现智能体自主学习的能力来保证最终得到全局最优的稳定信号控制策略。

2.2合理设置人行过街时长

近年来，在车辆礼让行人方面通过大力宣传、专项整治、非现场抓拍处罚等多种手段管理，取得了较好的效果，基本形成了车辆主动礼让行人的风气，但随之而来的问题是行人在通过斑马线时的步速明显变慢，通过人行横道的所用的时间更长，造成转弯车辆尤其是右转弯车辆在路口的停顿时间变长，从而形成了新的交通堵点。针对这一新的突出问题，对全市所有的行人过街绿灯时间进行合理调整，根据道路宽度和正常的人行步速测算过街所需时间，将之前行人绿灯时间由伴随相位统一调整为实际过街所需时长，实现了行人绿灯的“晚亮早断”，不但提高了行人过街的通行效率，而且进一步增加了人、车的清空时间，有效缓解了交通拥堵。

2.3实施交通集成的控制

对于把智能体技术使用到城市交通集成控制管理当中，可以进一步确保城市交通信号有效实施，同时根据城市道路交通交叉口实际车辆通行情况，做好每个信号灯的科学合理控制。监管部门也应该对每个交叉口的车辆通行情况设置特别的提醒标志，在容易发生车辆堵塞的路段设置停让提示牌，给车辆创造安全的通行环境，在一方面较好的缓解城市交通运输道路通行堵塞带来的压力。交通集成控制管理系统也可以使用智能体技术，对交通集成控制管理系统的安全使用做到保证，特别是降低城市交通压力的这一块区域。

2.4平面交叉口

通行能力的提升包括交叉口几何设计优化与信号配时优化两个方面，两者不可分割，不同交叉口在路网中的地位、相交道路的功能、周边用地的许可条件、通过交叉口的车流人流的组合情况各不相同，因此信号相位方案和信号配时参数必须根据交叉口的几何特性、交通流条件来确定，采用有针对性的控制策略和方法。显然，对交叉口分别进行几何和信号的独立式设计很难达到对交叉口时间资源和空间资源最佳利用的目标，更谈不上提高交叉口通行能力和交通流的通畅运行。对交叉口进行集成式几何设计和信号配时优化是非常必要的，特别是相位设计中应科学地考虑交叉口几何设计的特点，才能同步协调交叉口空间资源和时间资源的利用率。

2.5管理台

管理台又称为综合信息管理台，管理台是专为系统管理人员设计的，提供了丰富的系统管理功能，除了系统管理员，其他具备系统管理权限的用户也可以进行后台管理操作。根据管理对象的不同，管理台也可以分为三个屏，即基础数据管理屏、交通规划管理屏和应急处置管理屏。管理功能同样是基于交通专用 GIS 地图开发的，实现了系统管理的可视化。基础数据管理主要是对交通状态和交通基础设施的基础属性进行维护，例如道路施工、新增道路、修改道路信息等；交通规划管理可以完成路口 / 路段渠划管理、路口相序管理等工作；应急处置管理是指在特殊情况下对路口 / 区域信号控制机信号进行配时设计，自动选定最佳响应策略，为用户提供决策依据。

2.6集成应用仿真平台的优化手段

可基于SUMO微观仿真软件搭建高精度仿真平台，配置基础环境，包括路网形态、信号状态与驾驶行为仿真、仿真模型参数标定，智能体利用编程语言集成调用仿真接口以实现基于强化学习的信号控制策略、多场景交通运行仿真，设置不同场景下的交通运行仿真，设置路网运行效率评价指标。

结语

在以往交通管理中，受限于各城市路口交通信号控制机的智能化水平和交通流检测技术，不同信号控制机之间往往各自为战，不能与相邻路口进行协调，交通信号配时不能根据动态变化的交通需求及时做出动态调整，缺乏及时有效的数据支撑，信号配时方案制定及实施需要到路口信号机进行现场反复调试，方案实施后的效果也难于观察，信号优化工作难度大。城市交通信号配时中心的建设有效解决了上述问题，让专业的人做专业的事，推进灯控路口信号配时工作专业化设计，从交通拥堵成因分析到交通时空资源挖潜，再到工作机制、配时方案规范化，形成工作闭环，持续适应交通需求变化，优化交通运行状况。

参考文献

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