城市路段感应式平面过街横道与相邻交叉口协调控制方法文献综述
1. 研究背景
随着我国经济快速增长与城市化进程的不断加快，城市的人口与车辆不断增加，城市规模逐渐变大，城市的结构也逐渐变化；城市快速化带给人们便利与经济的同时也出现了各种各样的城市交通问题。步行是一种最基本的体力出行方式，也是一种对环境友好的绿色交通方式，在城市交通拥堵、交通污染日益严重的今天，提高人们选择步行出行的意愿，能够一定程度上对城市交通问题起到改善和缓解的作用。对步行交通设施进行科学合理的设计，创造一个安全、友好、高效的步行出行环境，是提高步行出行比例的关键。平面过街横道是一类常见的步行设施，可设置于交叉口和路段两个位置。与此同时，路段平面过街横道也是一类间断流设施，为减少其对机动车通行效率的影响，可将路段平面过街横道的信号与相邻交叉口信号进行协调设计。
《中华人民共和国道路交通安全法》第四章第四十七条规定：机动车行经人行横道时，应当减速行驶；遇行人正在通过人行横道时，应当停车让行。由此若横道处信号设置不当或者与相邻交叉口信号协调不合理则会造成路段机动车流运行不畅，增加行车延误,加剧城市的噪声和大气污染；同时也会影响行人过街存在一定的安全隐患。另国内外关于行人过街横道与相邻交叉口之间信号协调的研究虽然一直在进行，但是相对干线信号协调研究仍较少，仍有一定的改进空间。本文将采用通过介绍通用的干线信号协调控制原理及方法，包括系统中各信号周期严格一致的情况和存在双周期的情况，进而过渡到研究感应式平面过街横道与相邻交叉口信号的协调控制方法。
2. 国外研究概况
1868年，世界上第一个交通信号灯由英国机械工程师纳伊特发明应用，这是一个只有红绿两色的信号灯。由于当时交通量较小，所以交通信号均采用单交叉口、定时控制的方式。随着车辆工业的发展，车辆基数越来越大，交通拥堵等一系列交通问题开始出现。1914年，Claiton等研究者建立了以最小延误时间为目标函数的信号配时模型。1918年三色信号灯开始应用，并且新型信号控制系统也逐渐开始出现。1956年Webster在Claiton最小延误时间信号配时模型的基础上建立了最小延误模型并提出了Webster最佳周期法。由于越来越严重的交通压力，单点信号交通控制系统越来越难以保证城市的正常交通，于是国外研究者们开始进行交叉口之间的干线信号协调控制研究。
根据协调控制目标的不同，干线信号协调控制主要可分为延误最小模型和带宽最大模型。1966年Robertson提出了脱机式网络信号配时优化系统TRANSYT，全称是“交通网络研究工具(Traffic Network Study Tool）”，主要由仿真模型及优化两部分组成。TRANSYT是一种确定最佳定周期交通信号设置的方法，使已知流量能够以最小的阻抗通过道路网络[1]。该方法由数字计算机程序实施。此交通模型的特点包括允许连续路段之间的交通量相互作用、对车队现象以及信号或其他有通行权的交通流的进行控制。模型运算速度很快，能够解决庞大网络的信号优化问题，可以实现最佳信号设置的良好融合。可以优化信号相位差和绿灯时间的分配。直至1980年在罗伯特领导研究小组的不断改进下，TRANSYT 8公之于世。1983年，Lieberman在TRANSYT模型的基础上提出了SIGOPⅢ模型[2]。
带宽最大模型是干线信号协调最常用的模型，Little等早于20世纪60年代便提出了绿波协调控制的概念并提供了求解最大带宽的混合整数线性规划模型[3]。1981年，Little进一步建立了MAXBAND模型。MAXBAND也是混合整数线性规划模型，用于对干线信号进行优化设置[4]。该模型的主要功能包括：（1）在给定范围自动选择周期时间；（2）允许设计速度在给定范围内变化公差；（3）允许左转相位的前置或后置；（4）考虑次路车流量在红灯期间的排队消散时间；（5）接受用户指定各方向绿波带的权重；（6）能够解决简单的交通网络优化问题。模型生成周期、相位差、速度和最佳左转相位的结合模式。模型中的优化采用分枝定界算法，可有效处理12个信号的联动控制。1991 年，Gartner 等人针对 MAXBAND 模型只能生成干线上单一带宽的不足，提出了多带宽用于可变带宽优化控制的MULTIBAND 模型[5]。该模型提出了一种新的多波段、多权重的决策方法，包含了所有MAXBAND的决策能力。模型可用于解决基本的，对称的，均匀宽度的带宽最大化问题以及扩展的基本问题，包括相反方向上的不对称带宽，可变的左转相位序列以及周期时间长度和链接特定行进速度的决策。
适用于这些模型的软件也相继被开发，PASSER-Ⅱ、VISSIM等也在信号协调领域起到不可忽视的推动作用。
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