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关于红绿灯时间设置最优化的研究 首都师范大学 韩琰、姬生苓、王东妮 摘要： 近几年，北京正处于改善交通拥堵的热门时期。我们通过查阅关于各国交通现状的资料并结合北京现状，对北京交通改善提出设想，希望对现有的一些物质条件进行改造，提出关于红绿灯时间设置最优化的研究，以此在最大程度上减轻车辆在某一单方向上拥挤，而在另一方向上却畅通无车的现象，并改善行人及车辆在无车时仍需长时间等待的状况，减少闯红灯现象，从而缓解北京的车辆拥堵状况。我们主要的研究依据是，通过车流量的大小、行人的忍耐程度，以及经济与环境保护等条件，建立合理的路口模型，从而计算出红绿灯的最优时间设置。 关键词：红绿灯时间优化设置 减少堵塞 减少闯红灯 建立模型 一、立项背景 首先，以北京现状为背景。 我们申请立项时，正处于北京为改善交通拥堵而进行改革的热门时期。 北京作为文化古都、祖国心脏、世界交流中心，是一个现代化与工业化并驾齐驱的城市，大量人口涌入京城，机动车数量剧增，道路拥堵成为必然。为缓解车辆拥堵的情况，北京市政府也陆续实行了一系列的相关政策，例如实行限行、措时上下班、摇号上牌照等。但是我们发现，政策实行一段时间后，效果又开始变得微乎甚微。 于是，我们想到借鉴一下其他国家治理道路拥堵问题的办法。为此，我们查阅了大量资料，找出国际上一些国家是如何来治理交通拥堵现象的，大体上分以下三种： 1、公共交通享有优先权 在美国，公交车辆优先权。美国努力改进公共巴士的服务质量，提高运行速度和舒适度，以吸引更多的乘客。近年来，在美国一些大城市实施的快速公共汽车交通规划，其中心概念是给予公交车辆优先权，目标就是使人次运输量能力达到最大，而不是车辆的运输量能力。 在巴黎，政府修建了公交快速专用道。公共汽车的运营速度提高了20%～30%，确保了运营的准时。由于车速提高，节省油耗6%～7%，并减少了20%～40%的废气污染。 这样的例子还有渥太华修建公交快速专用道、东京公交承担了80%运量等。 2、征收税费 伦敦进入市中心需教拥堵税。03年起，伦敦对进入市中心8平方英里范围内的车辆，从早晨7点到下午6点半征收5英镑的“进城费”，并提高燃油税。另外，为缓解每天早晨上班高峰期交通阻塞的情况，英国政府准备采取措施，限制家长每天用私家车接送孩子上学。 无独有偶，葡萄牙首都里斯本04年开始像伦敦一样，向进入市中心的车辆征收交通拥堵税，且市中心另外两个老城区已经禁止除本地居民之外的汽车通行。 在韩国，96年汉城就将汽油税提高了一倍，并征收道路使用费。一是征收“交通拥挤费”，每辆车收2000韩元。二是对乘员3人以上的车辆进行免费。在汉城，私家车自律参加每周停运一天，可享受减免汽车税的优待。 3、因地制宜治理交通拥堵 纽约城历史久远，基本功能区域布局早已形成，难以调整，而且许多街道狭窄，停车场地不足。面对这一现实，纽约市交管局设置了通行有效的单行线，相邻的两条单行线一般方向不同，隔上十几条街道一般会在主要街道上设置双行线，从而为驾车人提供了多种选择。此外，为鼓励市民搭车出行，减少车流量，规定这些通道仅供有两名或两名以上乘员的车辆使用，高峰时段禁止单人驾驶的车辆使用进岛的某些桥梁和隧道。 英国根据自己国家的道路特点、交通流动规律以及车辆特性，短周期、多阶段地配置信号配时，使公路上的车辆总在不间歇的运动之中，并能快速通过路口。在交通工程系统协调方面，英国市政当局根据道路承载能力和汽车流量情况，设计出符合当地特殊情况的控制方案，并在实施过程中不断调整交通流量和信号灯变换频率，使信号控制系统总是能与路面情况相近。 在有了如上资料后，我们对上述治理办法进行了分析，得出治堵方案起成效的几点原因： 1、交通信号灯真正起到了规制交通的作用。 2、公共交通发达，缓解了公路交通的汽车数量。 3、行人至上。 4、合理的罚款制度。 将上述治堵起效的原因与北京现状相结合，我们发现，在北京，交通灯的使用是可以进行修改优化的。 二、立项目的及研究内容 我们的立项目的在于，针对北京现状，对现有的一些物质条件进行改造，即对红绿灯的时间设置进行改造，在最大程度上减轻车辆在某一单方向上拥挤，而在另一方向上却畅通无车的现象，改善行人及车辆在无车时仍需长时间等待的状况，减少闯红灯现象，从而缓解北京的车辆拥堵状况。 再通过实际调查与分析，运用概率统计、随机过程等知识，寻找出某些路口红绿灯时间设置的最优方案，从而改善这些路口的通行状况。 我们主要研究的是北京的几类具有广泛适用性的路口，对其设计出相对合理的模型，使其可以对红绿灯的时间设置进行优化。 通过对现实路口的数据统计，则可对不同地点、不同时间段、路口的不同方向上，计算出一个符合此路口的最优红绿灯时间设置。甚至可以设计出一套程序语言，用于路口红绿灯优化时间的计算