干道绿波优化原理及计算方法

1.经典数解法

经典数解法是双向干线协调控制中最知名的算法，其计算过程分为两个步骤。

第一步，计算最佳理想信号间距（半周期长度，v*C/2，a值）。根据初始设定的周期C和速度v，计算a₀=v*C/2，以a₀为中心值、以10米为步长，上下各枚举10个值（a₁=a₀-10，a₂=a₀+10...a₁=a₁₉-100，a₂₀=a₀+100），分别计算对应b值，则最大b值对应a为最佳值。

第二步，根据第一步确定的a值和间距计算各交叉口相位差，结合交叉口绿信比（λ）计算带宽。

详细过程请观看《双向绿波设计的数解法》、《干线信号协调控制数解法结果分析》。

例1　干道上行方向有5个信号交叉口，间距分别为680米、520米、360米、660米，各交叉口的绿信比分别为45%、50%、60%、40%、 55%. 公共周期C为90秒，设计车速为36km/h。点击查看《例1-经典数解法》。

按照上图在RoadGee中输入相关参数，优化方案选择经典数解法，点击一键优化按钮。

一键优化后软件会锁定vc/2，根据公共周期计算标准带速，并设置各交叉口的上下行速度。

相位差默认以比值模式显示，可点击标题切换为数值模式，数值模式为固定值不会随周期变化而变化。

2.优化数解法

经典数解法第一步没有考虑各信号的绿信比，在干道规模小、绿信比普遍较大的情况下，最优解与数解法得到的解相近。对于交叉口数量多或存在瓶颈路口的情况，绿信比成为影响最优解的重要因素，最优解不再是数解法得到的结果^[1]。

点击查看《例1-优化数解法》。

《双向干线协调控制的改进数解算法》针对经典数解法不能确保得到最优解的问题，提出新的改进数解算法。改进后的数解算法相比经典数解法，可以得到最大绿波带宽。

RoadGee并未使用文中的改进算法，而是利用计算机便捷的算力，分别计算a₀至a₂₀对应的带宽，直接取最大值。

在例1中将优化方案修改为优化数解法，然后再一键优化，计算的a值为510米，带宽比为30.84%。

3.图解法

详细图解法教程，请观看视频《双向绿波相位差确定的图解法》。

RoadGee根据输入的标准带速在干道绿波中绘制两条辅助线，在文本框标准带速获得焦点后，通过滚动鼠标可改变值，利用辅助线可实现图解法功能。

4.单向干线协调控制

在单向干线协调控制中，RoadGee使用公式距离/速度=相位差进行计算。

参考文献

[1]曾佳棋,王殿海.双向干线协调控制的改进数解算法[J].浙江大学学报(工学版),2020,54(12):2386-2394.

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