一、前言
随着城市汽车保有量的不断增加，高峰期城市的交通拥堵严重，大部分交叉口处于过饱和交通状态，如何优化过饱和交通状态下的交叉口信号控制方案成为了交通管理部门亟待解决的问题。本文拟从处于过饱和交通状态的单点交叉口和干道两个方面对信号控制的策略进行探讨，以期为交通管理员提供决策支持。
二、过饱和下的单点控制策略
过饱和交通状态下的单交叉口控制策略主要有动态信号控制、主动排队控制以及延误最小化等三个控制策略。
1.动态信号控制
在过饱和交通状态下，随着时间的增长，在进口道排队的车辆将不断增加，排队长度呈现动态性增长，若采用固定信号控制，则进口道的通行能力固定，每个周期能消散的排队车辆也将固定。产生过饱和的主要原因是进口道的通行能力不足，若在过饱和的初期阶段就给予大的绿信比，即高的通行能力则基本不会有滞留车辆，也将不会产生过饱和；而在过饱和产生后，再给予大的绿信比且仍采用固定的控制方案，虽然能够一定程序缓解过饱和交通状态，但长时间给予过饱和方向高的绿信比，则须相应减少其它相位的绿信比，将有可能引起其它相位的过饱和交通现象。因此，在过饱和交通状态下，理想的信号控制方案是采用动态的控制方案，即绿信比可变，这样即能满足过饱和方向的交通需求，又能给予其它相位相应的放行需求，将交叉口的延误降低到最小。概括而言，固定的信号控制方案也是能缓解交通拥堵，只是相对于动态信号控制，动态信号控制方案更优越，更适用于过饱和交通状态下的控制。
2.主动排队控制
主动排队控制是指交通管理者通过实施特定的信号控制方案以掌控交通状态，并把排队长度控制在理想的范围。该种控制方法根据排队控制效果的不同，又可以分为三类：
（1）最小化排队长度
最小化排队长度是指利用信号控制方案将过饱和流向的排队长度减少至最小，尽量减少车辆的延误时间，但该策略将使到达下游的车辆显著增多，有可能造成下游交叉口的拥堵。
（2）均衡排队长度
过饱和流向、进口道或者相位的车流总是排队长度较长，排队率较大，而交叉口其他方向的车流一般排队率则较小，如上所述，若给饱和方向较高的绿信比，则其他方向的排队率将上升，两者是相对的关系，一方降低了，则另一方势必增加，因此，运用博弈理论的观念，可以在两者中寻找一个平衡，即两者都维持一定的排队率，保持两者的水平。
（3）最大化排队长度
最大化排队长度是指充分利用进口道的排队储存功能，将排队车辆尽量存储在进口道上，但不会影响到上游交叉口的通行，进口道的排队车辆也绝对不会超过路段长度。
3.延误最小化控制
与未饱和交通相似，过饱和交通状态下可以以延误最小化为控制目标，通过优化相关的信号控制参数以使交叉口各流向的总延误时间最小。
以上三种控制策略，交通管理者可以根据需要实施以实现不同的控制效果。
三、过饱和下的干道控制策略
过饱和交通状态下的干道控制策略主要有边界主动控制、最大化路网流量、主动排队管理等。
1.边界主动控制
过饱和交通问题的产生归因于交通流量超过通行能力，若能把进入路段的交通流量控制住，减少进入路段的交通流量，使得交通流量小于通行能力，则将过饱和交通状态转化为近饱和或者未饱和交通状态。因此，可以在路段的边界实施主动控制，限制进入路段的流量。这种策略虽然能够控制某些路段的交通状态，但边界外路段必须有足够的空间可储存限制的车辆。
2.通行能力最大
在过饱和干道中，通过优化信号配时使得干道的通行能力最大，最大化将干道的流量释放出去，同理也在一定程度上缓解过饱和交通问题。此时，并不考虑绿波的协调控制问题，只以路网的通行能力最大化为目标。
3.主动排队管理
在过饱和交通干道中，为了防止某个交叉口的交通溢流而影响到整条干道的通行，有必要对干道的交叉口排队长度进行主动管理，根据对排队管理的策略不同，又可以分为以下四种：
（1）交叉口排队均衡
交叉口排队均衡是指干道的所有交叉口的各个流向平等对待，尽量控制交叉口的排队长度均衡。在这种控制策略下，干道方向并没有充分的优先性，有可能会导致干道单方向的交通拥堵。
（2）缓解本地拥堵
缓解本地拥堵是指将干道交叉口本地进口道的排队车流最大化放行，使本地交叉口的饱和度最低。在这种控制策略下，本地交叉口协调方向能够有效地缓解自身的交通拥堵，但如果为了缓解本地拥堵，而将大部分的车流快速地聚集到下游交叉口，将有可能引起下游交叉口的交通拥堵。
（3）缓解干道拥堵
缓解干道拥堵是指干道上的交叉口即考虑自身的排队车辆快速驶离本地交叉口，同时又考虑驶离的车流能快速通过下游所有交叉口，以保障不造成下游交叉口的拥堵。该策略优化了策略二的控制方式，实际更有利于交通的通行。
（4）最大绿波控制
在策略三下，仅考虑本地交叉口的车流能连续通过下游交叉口，但是干道的协调车流是否可以一直连续通过所有交叉口，策略三并不能有效保障。因此，为了使干道协调车流能够连续通过所有交叉口，提出“最大绿波协调”策略，即给协调车流提供最大的绿波带宽，保证协调车流快速驶离干道。
四、应用展望
过饱和交通下的信号控制优化是个复杂的问题，目前并没有非常成熟的控制技术，交通管理员往往是根据自己的实践经验来处理过饱和问题。本文对过饱和状态下的单交叉口和干道的信号控制提出了几种优化控制策略，以期为实际的交通信号控制优化提供思路和方向。
