智慧交通之信号控制【绿波带】
信号灯绿波带（Green Wave Band），又名绿波路段 ，是交通工程中协调多个交叉口信号灯的一种方法。它是一种信号灯多点控制技术，依托SCATS智能信号控制系统 ，在指定的交通线路上，规定好路段的车速后，信号控制机根据路段距离，把该车流所经过的各路口绿灯起始时间，做相应调整，确保该车流到达每个路口时，正好遇到“绿灯”。旨在让车辆以特定速度行驶时能连续通过多个绿灯，是目前提高机动车通行效率，减少旅行时间，降低拥堵指数的一种新型的信控模式。绿波带是城市交通优化的一次技术创新，更是智慧城市理念在城市管理、环境保护和提升市民生活质量等方面的生动体现。
一、基本概念：
绿波带是指通过协调相邻交叉口的信号灯，使得车辆在按照一定速度行驶时，能够连续通过多个绿灯，减少停车次数。计算公式可能涉及相位差、路段长度、车辆行驶速度等因素。
在实际工程中如果需要设计绿波方案。首先要明确绿波带设计的关键参数，比如周期时长、公共周期、相位差、路段距离和平均车速。
其中相位差的计算是核心，要确定相邻交叉口绿灯开始的时间差，使得车辆到达下一个路口时刚好开启（或遇到）绿灯。
二、相关计算的公式：
相位差=路段距离/平均车速，然后调整到公共周期的整数倍。同时，绿波带宽的计算也很重要，带宽取决于周期时长和相位差的协调。需要注意公共周期的确定，通常取各交叉口周期的最大值或最小公倍数，确保各路口周期同步。
还要考虑实际应用中的限制，比如路段长度不一、车速变化、行人过街等因素，可能需要调整公式中的参数。
另外，对绿波带的效果评估也很重要，比如带宽的利用率，是否需要考虑不同方向的协调，或者是否有多相位的情况。需要明确绿波带设计的前提条件，比如单向或双向绿波，不同的设计方法会有不同的计算公式。
最后，需要验证提供的公式是否正确，参考权威资料或教材中的绿波协调控制模型，确保相位差和带宽的计算方法准确，并在实际应用中可能需要使用专业软件进行仿真优化，因为手动计算可能会有误差。
三、核心设计：
1.设计关键参数
- 周期时长（C）：信号灯的完整循环时间（单位：秒）。
- 公共周期：所有交叉口采用相同的周期时长（通常取各交叉口周期的最大公约数）。
- 相位差（Offset）：相邻交叉口绿灯开始时间的差值。
- 路段距离（L）：两个交叉口之间的道路长度（单位：米）。
- 平均车速（v）：车辆在绿波带中的行驶速度（单位：米/秒，需转换为 km/h 时乘以 3.6）。
2.核心公式
(1) 理想相位差（Offset）计算
相邻交叉口绿灯开始时间的相位差应满足车辆以平均速度通过路段时刚好遇到绿灯：
Offset= (L/v )mod C
- 若计算结果为负值，需加上周期 C 调整到正区间。
- 实际应用中，相位差需根据信号相位方案（如对称或非对称相位）优化调整。
(2) 绿波带宽（Bandwidth）计算
绿波带宽是车辆在公共周期内可连续通过绿灯的时间窗口：
带宽= (L/v)×(3600/C) (单位：秒)
- 带宽越长，绿波效果越好。
(3) 公共周期确定
所有交叉口需采用相同的公共周期C，通常取各交叉口周期时长的最大公约数或根据主要车流方向需求确定。
四、设计步骤
- 确定公共周期：统一各交叉口的信号周期。
- 测量路段距离：获取相邻交叉口之间的实际距离 L。
- 设定目标车速：根据道路限速或车流平均速度设定 v。
- 计算相位差：按公式Offset= (L/v )mod C 调整各交叉口的绿灯起始时间。
- 仿真验证：通过交通仿真软件（如 VISSIM、Synchro）验证绿波效果，优化相位差。
五、示例计算
- 路段距离： L=800米
- 平均车速： v=40km/h=11.11米/秒
- 公共周期： C=120秒
相位差计算：
Offset=(800/11.11) mod 120=72 秒
即下游交叉口绿灯应比上游交叉口晚 72 秒启动。
绿波带宽计算：
带宽=(800/11.11)×(3600/120)≈72×30=2160 秒 (需根据周期调整)
实际带宽需结合信号相位绿灯时间确定。
六、优化工具
- Synchro：专业信号协调优化软件，自动计算绿波方案。
- VISSIM：微观仿真工具，验证绿波效果。
- 图解方法：时距图（Time-Space Diagram）手动绘制绿波带。
通过上述公式和步骤，可实现基本的绿波带设计，但实际工程中需结合现场交通数据进行动态优化。
七、注意事项
- 双向绿波：需平衡两个方向的相位差，通常需折中车速或调整周期。
- 交通流量变化：高峰期与平峰期可能需动态调整绿波参数。
- 行人相位：需预留行人过街时间，可能压缩绿波带宽。
- 实际限制：路段弯道、停车需求等可能影响绿波连续性。
- 把要实现绿波的车流，放在第一相位。
- 基准时间要一致。
- 周期要一致：时段方案要确立一套为绿波带专用，要设置为一致，所采用的配时方案也要一致。相位一的绿灯时间要一致。
- 根据路段长度及平均车速，确定绝对相位差。
- 要把控制模式设定为线控或无电缆协调控制。
- 路口信号机在执行线控或无电缆协调控制模式时，到了绝对相位差所指点的时间前6秒黄闪，前3秒全红，然后从相位一开始起步，按专用时段方案执行该控制模式。