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摘要：城市道路中，交叉口由于车流交汇产生冲突，往往形成拥堵，给居民带来不便。在此情况下，不合理的信号配时方案又增大了交通流的疏导难度。本文先对信号配时中的周期与相位的概念进行了阐述，其次对韦伯斯特信号配时法与逆推定时配时法进行对比，分析其优缺点。指出当前交叉口渠化和信号配时协调优化研究中存在的主要问题和不足之处，并探讨了未来信号交叉口协调优化研究的发展方向。
关键词：交通管制;信号交叉口;周期优化模型
1交通信号控制的主要参数
1.1信号相位
在某一信号周期内，显示相同灯色的一股或多股交通流的信号状态序列被称作一个信号相位。信号相位按着车流量的多少来分出信号显示的排列组合。不同的排列方式有多少种，信号相位就有多少个。每个控制状态对应一组不同组合的灯色。清晰明了地说就是一个相位也可说是一种时间控制的连续状态。把所有的信号相位及其组合顺序统称为相位方案，相位方案一般有两相位和多相位（三相位以上）。
信号两相位是需要第一考虑的相位。第一相位信号灯显示的颜色是东西方向道路放绿灯，南北方向道路放红灯。车辆的控制状态是不管是直行的车辆还是左转的，只要是东西方向的车辆都可以通行，南北方向的车辆就不可以通行;第二相位的组合是南北方向的车辆放绿灯，东西方向的车辆放红灯，南北方向的车辆可以通行。
多相位都是从两相位的基础上发展出来的，根据道路的各方向的车流量及交通状况可进行三相位或四相位的交叉口信号相位设计。
1.2 信号周期时间
交叉口的信号周期时间是指信号灯显示一个循环所用的时间，也是信号阶段的一个完整的序列。交通信号控制的效果与信号周期的长短密切相关。它是交通信号控制的决定性参数。如果信号周期时间给的太少，道路车辆的通行上就会交替太多，在相同的时间段内绿灯没用浪费了的时间与信号周期时长的比例会变大。另外，它还会增加每一段时间里的浪费时间，不再可以让来自各方向的车辆顺利通过路口。除了出现刚说的这些情况外，车辆在交叉路口还会多次数的停车、不能大力度地使用交叉路口;最后造成的结果就是车辆总延误加长，交叉口顺利驶过路口的车辆数减少。如果信号周期时间过长，就算是加多了可以容纳车辆的数量，只要它长于已经设定的限制，也将增加车辆的延迟时间。
在交通信号控制中，信号周期时间可分为最佳周期、最短周期和最长周期三类。在计算周期的过程中，各种车流量都需要换算成标准小汽车。最佳周期（C0）是指通过不同方向的交叉口的车辆的总延误最小化的最小周期时间，这是最优的周期时间。在周期的运行时间里，该周期时间信号可以发挥最高的效率。最小周期（Cm）是指可以让到达路口的车流量刚好可以全部通过这个交叉口的周期时长。
2传统信号配时优化模型
2.1韦伯斯特周期模型
韦伯斯特法提出的定时配时方案是交叉口信号控制方案中较常采用的，该方法以延误时间最小作为目标，用来求解出交叉口周期时长的最佳值，绿灯时长与各相位车流最大流量以正比例分配。根据交叉口各进口道的车道上的交通量大小选出关键车道，然后以确保交叉路口的通行能力为最大和使交叉路口的车辆延误时间为最小为双约束目标，求解最佳信号周期和绿信比生成信号配时方案。
2.2逆推定时配时法
该方法先确定目标交叉口的目标服务水平，进而确定进口道的目标饱和度，通常服务水平取低等级样的饱和度取值偏大为1.0，以确保有广泛的解空间;其次收集及整理信号交叉口的调查数据，整理成表格;再由信号周期、绿灯时长、车头时距规律确定进口道的通行能力C。
为了得到合适的配时方案，在确定研究周期的路段通行能力以后，需要确定研究周期的一个车道路段通行能力，这就需要考虑特定交通流量下，周期与车辆延误的制约关系。由于流量比按照平均流量算出，而每个周期达到路口的流量是变化的，因周期稍大于最佳周期，延误增长较小，当周期小于最佳周期时间，延误增长较大。
3传统周期优化模型的对比分析
在上述传统的交叉口周期优化模型中，通过计算得到的解并不是实际的求值。不过最后计算得出的交叉口信号周期时长都是在实际的周期附近上下波动，不会影响相关指标的变化。
韦伯斯特模型是周期优化模型中建立時间最早的。该模型涉及的交通参数较少，但是计算求值精度比较高，尤其是在交叉口饱和度小于0.85的时候。因此韦伯斯特模型在交通问题上被多次使用。但也因为该模型简单易懂，其中存在着劣势：1）模型在构建过程中只分析了交通流参数中的流量参数，它不能满足流量小密度大的交通流。通过这种模型计算出来的周期时长会比实际的偏小;2）在车流量达到最多量时，此模型只优化了车辆延误;3）若是交叉口总交通流量比Y趋近于1，则车辆延误时间就会趋近无限大，周期时长也趋近无穷大，而这模型就不再适用了。
逆推定时配时法先确定目标交叉口的目标服务水平，进而确定进口道的目标饱和度，再由信号周期、绿灯时长、车头时距规律确定进口道的通行能力C。还需要确定研究周期的一个车道路段通行能力，考虑特定交通流量下，周期与车辆延误的制约关系。这种模型计算量太繁琐，实用性不大，
通过以上对传统的交叉口信号周期模型的对比分析，可以看出每种信号周期模型在道路交叉口信号设计上都有着各自的优缺点。这些模型分别针对着单个的交通运行指标进行重点研究，都不能全面的解决交通信号周期以及信号配时的问题。所以，随着城市道路交通问题的日益严峻，将多个交通运行指标融合到一起而更全面地解决交通问题的周期优化模型将应运而生。
3.小结
至今为止，世界上不管是发达国家还是发展中国家都没有高效的方法来解决城市道路交通堵塞的具有挑战性的专题。城市道路交叉口是交通道路上的阀门，很多交通问题产生的源头就是交叉口。疏于对道路交叉口的管理与控制，交通事故就会频发，交通安全就难以得到保障，整条道路甚至是整个路网最后的结果只能是走向瘫痪。而相当于是道路交叉口的钥匙的周期时长的取值问题就显得尤为重要。由它决定的信号配时可以影响着整个交通通行的流向，对于道路交通的畅达性也有着有利的影响。
参考文献：
[1]李少春.城市交通控制系统信号灯配时设计[D].北京：北京理工大学，1986.6.
[2]郭彦东，李欢，李夏苗.城市主干路信号配时优化实证研究[J].交通运输系统工程与信息2011.611（1），168—169.
关键词：交通管制;信号交叉口;周期优化模型
1交通信号控制的主要参数
1.1信号相位
在某一信号周期内，显示相同灯色的一股或多股交通流的信号状态序列被称作一个信号相位。信号相位按着车流量的多少来分出信号显示的排列组合。不同的排列方式有多少种，信号相位就有多少个。每个控制状态对应一组不同组合的灯色。清晰明了地说就是一个相位也可说是一种时间控制的连续状态。把所有的信号相位及其组合顺序统称为相位方案，相位方案一般有两相位和多相位（三相位以上）。
信号两相位是需要第一考虑的相位。第一相位信号灯显示的颜色是东西方向道路放绿灯，南北方向道路放红灯。车辆的控制状态是不管是直行的车辆还是左转的，只要是东西方向的车辆都可以通行，南北方向的车辆就不可以通行;第二相位的组合是南北方向的车辆放绿灯，东西方向的车辆放红灯，南北方向的车辆可以通行。
多相位都是从两相位的基础上发展出来的，根据道路的各方向的车流量及交通状况可进行三相位或四相位的交叉口信号相位设计。
1.2 信号周期时间
交叉口的信号周期时间是指信号灯显示一个循环所用的时间，也是信号阶段的一个完整的序列。交通信号控制的效果与信号周期的长短密切相关。它是交通信号控制的决定性参数。如果信号周期时间给的太少，道路车辆的通行上就会交替太多，在相同的时间段内绿灯没用浪费了的时间与信号周期时长的比例会变大。另外，它还会增加每一段时间里的浪费时间，不再可以让来自各方向的车辆顺利通过路口。除了出现刚说的这些情况外，车辆在交叉路口还会多次数的停车、不能大力度地使用交叉路口;最后造成的结果就是车辆总延误加长，交叉口顺利驶过路口的车辆数减少。如果信号周期时间过长，就算是加多了可以容纳车辆的数量，只要它长于已经设定的限制，也将增加车辆的延迟时间。
在交通信号控制中，信号周期时间可分为最佳周期、最短周期和最长周期三类。在计算周期的过程中，各种车流量都需要换算成标准小汽车。最佳周期（C0）是指通过不同方向的交叉口的车辆的总延误最小化的最小周期时间，这是最优的周期时间。在周期的运行时间里，该周期时间信号可以发挥最高的效率。最小周期（Cm）是指可以让到达路口的车流量刚好可以全部通过这个交叉口的周期时长。
2传统信号配时优化模型
2.1韦伯斯特周期模型
韦伯斯特法提出的定时配时方案是交叉口信号控制方案中较常采用的，该方法以延误时间最小作为目标，用来求解出交叉口周期时长的最佳值，绿灯时长与各相位车流最大流量以正比例分配。根据交叉口各进口道的车道上的交通量大小选出关键车道，然后以确保交叉路口的通行能力为最大和使交叉路口的车辆延误时间为最小为双约束目标，求解最佳信号周期和绿信比生成信号配时方案。
2.2逆推定时配时法
该方法先确定目标交叉口的目标服务水平，进而确定进口道的目标饱和度，通常服务水平取低等级样的饱和度取值偏大为1.0，以确保有广泛的解空间;其次收集及整理信号交叉口的调查数据，整理成表格;再由信号周期、绿灯时长、车头时距规律确定进口道的通行能力C。
为了得到合适的配时方案，在确定研究周期的路段通行能力以后，需要确定研究周期的一个车道路段通行能力，这就需要考虑特定交通流量下，周期与车辆延误的制约关系。由于流量比按照平均流量算出，而每个周期达到路口的流量是变化的，因周期稍大于最佳周期，延误增长较小，当周期小于最佳周期时间，延误增长较大。
3传统周期优化模型的对比分析
在上述传统的交叉口周期优化模型中，通过计算得到的解并不是实际的求值。不过最后计算得出的交叉口信号周期时长都是在实际的周期附近上下波动，不会影响相关指标的变化。
韦伯斯特模型是周期优化模型中建立時间最早的。该模型涉及的交通参数较少，但是计算求值精度比较高，尤其是在交叉口饱和度小于0.85的时候。因此韦伯斯特模型在交通问题上被多次使用。但也因为该模型简单易懂，其中存在着劣势：1）模型在构建过程中只分析了交通流参数中的流量参数，它不能满足流量小密度大的交通流。通过这种模型计算出来的周期时长会比实际的偏小;2）在车流量达到最多量时，此模型只优化了车辆延误;3）若是交叉口总交通流量比Y趋近于1，则车辆延误时间就会趋近无限大，周期时长也趋近无穷大，而这模型就不再适用了。
逆推定时配时法先确定目标交叉口的目标服务水平，进而确定进口道的目标饱和度，再由信号周期、绿灯时长、车头时距规律确定进口道的通行能力C。还需要确定研究周期的一个车道路段通行能力，考虑特定交通流量下，周期与车辆延误的制约关系。这种模型计算量太繁琐，实用性不大，
通过以上对传统的交叉口信号周期模型的对比分析，可以看出每种信号周期模型在道路交叉口信号设计上都有着各自的优缺点。这些模型分别针对着单个的交通运行指标进行重点研究，都不能全面的解决交通信号周期以及信号配时的问题。所以，随着城市道路交通问题的日益严峻，将多个交通运行指标融合到一起而更全面地解决交通问题的周期优化模型将应运而生。
3.小结
至今为止，世界上不管是发达国家还是发展中国家都没有高效的方法来解决城市道路交通堵塞的具有挑战性的专题。城市道路交叉口是交通道路上的阀门，很多交通问题产生的源头就是交叉口。疏于对道路交叉口的管理与控制，交通事故就会频发，交通安全就难以得到保障，整条道路甚至是整个路网最后的结果只能是走向瘫痪。而相当于是道路交叉口的钥匙的周期时长的取值问题就显得尤为重要。由它决定的信号配时可以影响着整个交通通行的流向，对于道路交通的畅达性也有着有利的影响。
参考文献：
[1]李少春.城市交通控制系统信号灯配时设计[D].北京：北京理工大学，1986.6.
[2]郭彦东，李欢，李夏苗.城市主干路信号配时优化实证研究[J].交通运输系统工程与信息2011.611（1），168—169.