可不停车通过待行区的最优控制系统简化和数值模拟的制作方法

技术领域：

本申请涉及交通信息工程及控制领域，特别涉及城市地面交通路网的一种可设有待行区路口的交通信号控制(trafficcontrol，tc)的方法、系统和设备。

发明背景：

早在20世纪末，全世界交通拥挤就已十分严峻，急需各种缓解技术问世。

例1、冲突区域和交通流压缩。地面交通路网由地面道路的路段和平面交叉口组成。在不受横向交叉影响的路段上，交通流呈连续流状态；在平面交叉口，不同交通流i、j经过的共同区域称为冲突区域；为避免发生交通冲突，需要分时让不同交通流进入；在礼让方法难以提高通行效率时，需通过tc强制分配各交通流路权，把上游各种连续交通流自动压缩成为密度更大的断续饱和交通流(车头时距约2.0sec/pcu，相当于1800pcu/h)。

此压缩过程，源于交通流各自的自身心理：皆希望利用有限的放行机会尽早通过路口。而在路段上，各交通主体皆希望自身宽松、自由一些，行驶密度自然会逐渐舒张。

断续交通流的平均压缩比取决于2个参数之间的乘积：“下游交叉口对应交通流入口车道数与路段车道数的比值”，和“路口有效绿灯放行时间与周期时间之间的绿信比λ值”。

例2：比较基点例题和关键路口：如按照2000年以前传统4相位信号控制方案，在早期无待行区标准渠化附图1十字路口，按照传统教科书^[1]推荐的各进口“先左后直”的相位顺序和传统教科书^[2]表12.1推荐的绿灯间隔时间，取各向的黄灯a＝4sec，全红r＝3sec，则各绿灯间隔时间iij＝7sec；无论由怎样的tc系统设计理论得到周期c＝100sec信号控制方案：平均绿灯时间只能有18sec，尚不足周期的1/5。“黄灯禁行”时，需取绿灯损失时间l＝5.5sec，周期损失时间l＝50sec，4个关键车流绿信比总和∑λj＝0.50；“黄灯暂不处罚”后，可取绿灯损失时间l＝1.5sec，周期损失时间l＝34sec，4个关键车流绿信比总和仅能达到∑λj＝0.66。相当于一天只能有效绿灯放行达15.84小时。对于周期c＝150sec信号控制方案：平均绿灯时间也只能有34.5sec，在“黄灯暂不处罚”后，可取绿灯损失时间l＝1.5sec，周期损失时间l＝34sec，绿信比总和也仅仅能够达到∑λj＝0.77，平均绿信比0.19，即使下游交叉口对应交通流入口车道数2倍于路段车道数，也相当于压缩比为0.38。效能极为低下。

注：本例取周期100(150)sec，还略为扩大了《德国指南》^[3]p.22建议的最大周期为90(120)sec。虽然扩大周期能够增加路口通行能力，但周期不能无限制地扩大。

随着经济发展，路面上车辆数量逐渐增多，路网交通流密度将逐渐增大。即使在下游信号交叉口能井然有序轮流放行，无交通事故，但如上游路段持续出现密度超过下游路口放行能力的情况，就会在下一个交叉口前形成车辆的积压和时间的延误。使该交叉口成为路网的瓶颈之一，造成交通拥挤。这种“交通流量需求大于道路供给现象”，就是交通拥堵的根源。

因绝大部分车辆的交通冲突均发生在交叉口，使交叉口特别是十字交叉口，构成路网的通行能力乃至效率的瓶颈。按照木桶原理，任何能提高瓶颈十字路口通行能力乃至效率的技术、方法和方案，如同本申请，都必能同步提高整个地面路网的通行能力乃至效率。

在全世界都急需提高道路通行能力乃至通行效率之际。中国有关人员在信号交叉路口，率先发现了可设置待行区^[4-8]的空间资源和可提前进入待行区的时间资源：gb5768-1999^[9]首次正式提出了设置左弯待转区。此技术成为对此之前路口中心交警手势指挥中的行为指令：“左弯车辆可在直行时段前进一段距离靠近中心交警，等待左转”的一种tc信号继承。

待行区可设原理^[6]：实行右侧行车规则的国家和地区，若十字交叉口各进口道，按左、直、右从路中到路边顺次排列，则“先直后左”的相位顺序，可使任一框架车流j在其进口车道向路口内连续延伸的一块区域空间上，在紧靠其整幅放行前的一段时间gjf内，无其他交通流通行，允许该车流在该gjf时间段进入，在该区域终点线后面顺次临时停车，等候放行信号。由进口停车线到该区域终点线的可临时停车区域称为该车流j的待行区；待行区内车道的最短行程min{sj}为各待行区车道长度，其中最大的待行区车道长度maxmin{sj}为待行区j的长度；该gjf时间段称为可提前进入时间。

东、南、西、北顺时针顺次单放的相位顺序亦可使所有框架车流皆设待行区，但各待行区长度略短。目前，待行区设置从形式上已在全国乃至世界许多国家出现，并广泛推广。

目前的待行区技术设计理论和技术还很不完善，现实中的待行区设置形式从技术上还存在种种诟病问题，需要深入研究、认真解决：

第1类诟病问题-专用交通信号设置问题：关于待行区设置技术中的交通信号，改进后的gb5768-2009《道路交通标志和标线》^[9]仍然记载了这样的文字：“左弯待转区线(左弯车辆可在直行时段进入待转区，等待左转，左转时段终止，禁止车辆在待转区内停留)”。显然，这些文字规定中有下划线的部分存在很大诟病。上述诟病已被后来出现的与信号灯配套使用的分不同相位适时显示不同颜色和内容的显示屏提示文字所弥补。比如许多四相位十字路口分别在无待行区的信号灯基础上增加有：绿色显示的“直行车可进入待行区”，“左转车可进入待行区”，顺次各占一个相位；红色显示“直行车辆禁入待行区”连续独占2个相位。有了显示屏这些辅助信息，使广大路人迅速理解待行区这个新生事物，并有秩序地参与其中安全运行。从而促使了待行区设置技术的迅速推广。

但上述显示屏显示，机械地使各提前进入时间gjf都等于前一个相位的整幅相位时间，虽安全、可靠，却也形成人为约束，限制了可提前进入时间gjf的进一步扩大。

第2类诟病问题-待行区二次停车问题：既是待行区，似乎理所当然存在待行区终点线前二次“停车待行”现象。但二次“停车待行”现象导致存在如下5个严重的技术性问题：

①二次“停车待行”使待行区存在放行中难以计算的绿灯时间损失ll，如附图4所示。

②在直行待行区二次“停车待行”，出现了横向的行人和非机动车可安全通过整幅路面的机会，可诱发非常危险的“群体闯红灯过路”现象，而执法者难以劝阻，以至于出现路口交通混乱，甚至许多地方至今不敢推广直行待行区。

③“群体闯红灯过路”现象延迟了待行区放行的后高峰，增加后续绿灯损失时间。

④二次“停车待行”减少了该路口与相邻路口间的不停车协调控制技术成功的概率。

⑤“设待行区引起车辆平均停车次数增加，存在减速停车再加速过程中的油耗损失、尾气污染和刹车噪音”^[10]2006。

这种二次“停车待行”现象并非待行区必须，2014年的待行区可不停车技术可消除之。

第3类诟病问题-设置右转车流待行区及信号灯信号显示问题：还有许多路口并没有对直行车设置待行区。更没有能够设置右转车流待行区及信号灯信号显示，右转弯机动车与过路的行人和非机动车的冲突及混乱现象依然存在。这种现象完全可通过设置右转车流待行区及信号灯信号显示和对应的交通管理来积极解决。

第4类诟病问题-进口绿灯损失时间l问题：各待行区长度普遍较短或车道数不多，附图4的前一拨放行基本达不到饱和峰值，难以计算待行区路口通行能力乃至效率。而这些是城市规划设计的重要参数。其难点在于路口tc的重要参数进口绿灯损失时间l似乎应定义为“所有可合法进入路口的时间内，不能以饱和流率放行的损失时间”，但那些没有计入可提前进入时间的可以忽略。但所有这些数值在附图4情况存在时实在难以确定。

第5类诟病问题-与无待行区最优通行方案比较的问题：鉴于存在上述诟病，2006年就有质疑^[10]：提前进入待行区也是在路口内等待，果真能提高路口通行效率吗？究竟是否应该设置待行区？究竟设置待行区有何优点？又应如何充分、合理、科学、有效地认识和安全利用提前进入路口待行区的时、空资源呢？这些问题没有搞清楚就盲目推广并不合适，应该积极探索澄清，以便在有利的情况下积极推广。

很明显，前四类诟病问题只是待行区设置技术的细节问题，似乎只要认真开动脑筋、继续改进技术，并不是绝对不可能解决的问题。而第5类诟病问题则事关待行区技术的生死存亡，十分重大，必须认真、积极、妥善对待，及早彻底解决。

tc也存在客观规律，可用定理等科学表述。笔者近20年先后完成了四部分研究工作^[11]：

第一部分序曲：通过2001年的cn1324062^[6]和专利申请201510178579.5，发现并提出了：

a、待行区二次信号灯的设置。因为设置了待行区终点线，就有必要为其设置信号灯信号，为能否越过待行区终点线设置必要的指令。使各车流有独立的出口信号和进入待行区的信号。其中显示车辆能否越过待行区终点线的出口半幅路权灯只需2种灯色：红灯停，绿灯行。原有的三色信号灯组红、绿、黄信号就可直接转变为仅显示车辆是否能越过路口停止线的进口半幅路权信号。此设置存在六种实用的信号组合，其顺序和路权含义见专利申请。

只有进、出口信号皆为绿灯时才构成整幅绿灯信号。考虑人类的视觉反应能力，进、出口绿灯各自虽皆须大于等于3sec，但它们的整幅绿灯信号却可以不同于传统tc，完全可小于3sec，具体见本申请实施例方案信号配时图9、10、12。故至今仍需强调之。

为保证待行区能在冲突车流到达关键冲突点之前彻底清空，避免有车辆滞留待行区，出口绿灯信号的关闭时刻应较进口黄灯关闭的时刻适当滞后，出口绿灯滞后的放行时间应大于等于待行区的最大车道长度/最小清空速度。最短绿灯间隔时间与出口绿灯结束时间无关。

第二部分奠基：通过获得中国、俄国、美国、澳大利亚、日本五国授权^[4]2010的2010年国际pct专利，发现并提出了：

b、行人和非机动车可不争绿灯时间原理：行人和非机动车在路口的通行能力乃至效率可通过拓宽其过路宽度而增加，无需与其他交通流争夺时间资源。故其绿灯放行时间只需满足其能够反应过来、及时进路的最小绿灯时间3s即可。

受限于路口四角建筑物，机动车进口道数量则难以增加。故应格外重视那些存在机动车间冲突的车流，称为框架车流，并用框架车流定义传统tc的信号相位(trafficprase)：

能始终同时放行的框架车流绿灯组合为相位结构；出现在tc方案中的相位结构为相位阶段；相位阶段始于阶段中所有框架车流绿灯开始，止于先结束的框架车流绿灯；比阶段早亮的框架车流绿灯为早亮，比阶段迟断的框架车流绿灯为迟断，持续在两个或多个相位阶段的部分时间保持连续的框架车流绿灯为搭接；tc方案相位阶段的先后顺序为相序；相位阶段之间的间隔时间为相位间隔；以东直放行为首的忽略各时间长度的tc方案各框架车流整幅绿灯亮灭顺序拓扑组合为整幅框架。周期，就是所有相位阶段皆至少出现一次的总时长。

c、关键点和最短绿灯间隔时间的定义及实用计算方法

称灯头为绿灯初放时领头进入路口的断续交通流队首，灯尾为该放行期间最后进入路口的断续交通流队尾。交通冲突一般发生在一交通流j灯头与另一交通流i灯尾之间。在冲突区域的关键点需要的绿灯i结束时刻与绿灯j开始时刻之间的最短绿灯间隔时间最大。

-imij＝a+max{tci}-min{tej}(1)

式中：a——黄灯时间，(sec)；

tci——绿灯i尾车通过清空距离越过关键点所用时间，(sec)；

清空距离——绿灯i灯尾从其停止线越过关键点所走距离，(m)；

tej——绿灯j灯头通过进入距离到达关键点所用时间，(sec)；

进入距离——绿灯j灯头从其停止线到达关键点所走距离，(m)。

d、以“关键路线上绿信比总和最大”为指标提出了周期损失时间为负值的无待行区最优控制方案设计方法，包括可排除机-非混行干扰的链族方案整幅框架设计法。具体见实施例。其中传统周期损失时间l^[1]、[2]是指在关键路线中所有关键车流的损失时间之和：

l＝c-∑gei＝∑iij-(a-l)×n＝∑(max{tci}-min{tej})+x+∑l(2)

式中：c是周期，(sec)；

∑gej是关键路线上有效绿灯时间总和；

a是黄灯时间，(sec)；

l是绿灯损失时间，(sec)；

x＝∑(iij-imij)。

第三部分架桥：通过2015年申请国内专利201510178579.5，提出了待行区可不停车的设计研究策略，建立了可用传统方法研究待行区设置方案的理论。发现并提出了：

e、特例定理：v领域的所有控制方案都是对应y领域方案系列的特例：灯头是以正常车速vj0不停车通过待行区，且有可提前进入时间gjf0＝maxmin{sj}/cj0。区别仅仅是在灯头车速上。非特例灯头车速有无穷多种选择，故可视v属于y的极小的一部分。在y领域可继承v领域所有概念、术语、公式、自然规律，且表达方法具有极大的相似性，涵盖范围更广。

此特例定理实际上可凝聚成为v领域到y领域一种扩展定理，具有十分广泛的意义，能使待行区可不停车y领域的各tc理论、概念、技术迅速完善、成熟。因表达具有极大的相似性，而涵盖范围更广。故理所当然，不需要一一重复探索其各自的存在性，却须谨慎行事，需要认真研究、论证、核实其在y领域表达的准确性。不得盲目滥用。

f、待行区整幅绿灯的最短绿灯间隔时间计算定理：y领域计算各交通流之间iymij的式(1)在形式上依然成立；

iymij＝a+max{tci}-min{tyej}(3)

各清空距离皆仍然从进口停止线起算，清空速度与无待行区一样，故清空时间tci通用。但与v领域的区别是：终点线线后关键点的进入距离从终点线起算，而进入速度按不停车进入速度计算，故进入时间tyej不通用。整幅绿灯的最短绿灯间隔时间与终点线线前关键点的进入距离完全无关，与待行区的灯头速度也完全无关。

g、待行区可不停车领域y的周期损失时间定理：待行区可不停车领域y关键路线的周期损失时间是：

ly＝c-∑gej＝∑(max{tci}-min{tyej})+x-∑(gjf-lyj)(4)

对于采用了最优渠化的tc方案，待行区可不停车领域y的周期损失时间必然为负值。

式(4)较(2)式增加了“gjf”。该项不是凭空出现的，是从(4)式的进入时间tyej中分离出来的。因“-min{tyej}”改变了进入距离的起始点，而从最短绿灯间隔时间的进入时间中分离出来。实质上是灯头不停车慢速穿过待行区所使用的时间。因为在这两个路程中灯头所采用的速度差别极大，必须分别计算。而绿灯损失时间lyj与gjf密切相关，故增加了下标。

因此“gjf”项从(4)式的进入时间tyej中分离出来并非人为制造，而是符合实际情况不同速度需要的。因终点线前后灯头速度vej0和vej存在巨大变化，数值完全不同，本就应分不同速度阶段分别计算最短绿灯间隔时间的进入距离和进入时间。

h、待行区最大可提前进入时间的存在定理：对任何待行区的控制方案，车流j在其待行区开放的可提前进入时间内，与之前放行的所有车流正常灯尾皆不会发生冲突，特别是j-1车流灯尾；在安全的前提下，可提前进入时间具有许多可选择值，其中必然存在最大的可提前进入时间gmjf。据待行区可设置原理可知存在有绿灯间隔时间约束关系附图6，其结构与非机动车和步行的约束关系非常相类似。

待行区最大可提前进入时间的计算定理：所有待行区最大可提前进入时间gmjf值皆可利用方案框架和绿灯配时进行准确计算，不需估计。在任何闭链路中，若脚码顺序排列，满足附图6所标时间关系。有：

gmjf＝min{tj；gj-1+iyj-1，j+iyj-2，j-1-iyj-2，j-gyyj-2}(5)

式中：gmjf-框架车流j上的最大可提前进入时间，(sec)；

tj-框架车流j上的极限穿越时间，(sec)；

iyj-2，j-1-闭链路中前车流j-1整幅绿灯与前前车流j-2整幅之间的绿灯间隔时间，(sec)；

gj-1——闭链路中前车流j-1整幅之间的绿灯时间，(sec)；

iyj-1，j-闭链路中与前车流j-1绿灯间隔时间，(sec)；

gyyj-2——闭链路中前前绿灯上的迟断时间，(sec)；

iyj-2，j-闭链路与前前车流j-2整幅之间的绿灯间隔时间，(sec)。

特别注意：式(5)的成立是有条件的：需要列出与此交通流链接的所有可能存在再前交通流绿灯gj-1，包括有关非机动车或步行交通流的绿灯时间；实用的真正最大的gjf只能在所有可能值中选取最小值，具体计算见实施例6。

但上述工作仅厘清了y领域的基本概念，仍未得到待行区真正最优控制方案及设计方法。特例说明：y领域存在某些方案可拥有传统绿灯损失时间1.48sec。

此性质是仅仅特例方案才拥有吗？此一问惊天动地，问出了一片新天地。答案将成为如下记载的笔者近20年贡献的第四部分：正果。

技术实现要素：
：

第四部分正果：须追根溯源研究能比较准确定义“绿灯损失时间lyj”的待行区流率曲线。

克莱顿(clayton)于1940-1941年提出，在信号交叉口存在进口停车线上的流率曲线¹⁰。后来，沃乔普(wardrop)，韦伯斯特和柯布(cobbe)等学者沿用并发展了克莱顿的模式，使之成为今天我们看到的附图5(a)这样一个图式。附图5(a)中，横轴表示时间，纵轴表示驶过进口停车线上的地点流率。当信号转变为绿灯时，等候在停止线后面的车辆便开始鱼贯地越过停止线，该流率由0(pcu/h)逐渐增至一个稳定数值，称为饱和流率。直到停止线后面的车辆全放完，或虽未放完，但放行时间已经截止。

很明显，此进口停车线上的流率曲线附图5(a)具有重要意义，传统tc的v领域许多重要的基本概念都据此可以具有精确定义。比如：传统tc有如下相关定义^[1-3]：

流率曲线最高点为饱和流率qsj^[1]1995，有效绿灯时间与饱和流率的乘积应等于放行时间内最多可以通过的车辆数。流率曲线与横轴之间的面积是路口对该车流的通行能力。等面积的矩形abcd与饱和流率等高。在交通工程上的饱和流率是指在某个相位的红灯期间或绿灯初期排过队的车辆，在绿灯时间里连续通过停车线时所能达到的最大流率。

进口绿灯损失时间l传统tc定义^[1]1995：是指由于交通安全及车流运行特性等原因，不能以饱和流率放行而未被充分利用的损失时间。临黄灯结束末期，越过停止线的车流已非饱和流率，因此损失的放行时间，称为黄末损失时间；在绿灯开始初期，车流难以饱和流率进入，因此损失的放行时间，称为绿初损失时间；绿初、黄末非饱和损失时间合并称为绿灯损失时间l。

见附图5(a)。据英国实测统计，l为1.48sec，其中黄末损失时间为0.13sec^[1]1995。

有效绿灯时间gej^[1]1995是一周期内允许以饱和流率放行交通流j的时间，等于等面积的矩形abcd的长。对于无待行区方案，有效绿灯时间gej即实际绿灯时间gj与黄灯时间a的和，再去掉绿灯损失时间l。用字母表示，即：

gej＝gj+a-l＝cλj(6)

式中：gj-是车流j的绿灯时间，(sec)；

λj＝gej/c，——绿信比，就是某框架车流的有效绿灯时间与信号周期的比值。

所有这些概念所描述的事物早在该图出现之前就客观存在，只不过没有该图时，就不能使用该图几何结构特征描述这些概念。在该图出现之后，人们普遍感觉，使用该图的结构特征描述这些概念更清楚、更形象、更逼真，故需放弃此之前的描述，改用现在的描述。

根据特例定理，新发展的待行区可不停车y领域也存在相应的流率曲线即附图5(c)，由之可描绘y领域交通流在有效绿灯期间的运行情况，并展示各相关参数与流率的关系。

根据附图5(a)绘制原理，对附图5(b)和(c)有如下图形绘制分析说明，注意第5款：

1、因为v领域的所有控制方案都是对应y领域方案的一特例：灯头是以正常车速vj0通过待行区且有可提前进入时间gjf0＝maxmin{sj}/vj0。则同一附图5(a)曲线，既可看作v领域的某控制方案进口车流进口停止线上车辆驶入流率-时间的变化，又可看作对应的y领域一个对应的待行区控制方案：进口车流灯头在整幅放行前，提前一定时间gjf0＝maxmin{sj}/vj0并以车速vj0进入待行区，所带来的在进口停止线上进口车流驶入流率-时间的变化。从而可把y领域的不同速度绘制在同一坐标附图5(a)(b)(c)中，进行对应的性能比较和评价分析。

2、y领域整幅绿灯的最短绿灯间隔时间与终点线线前关键点的进入距离无关，与待行区的灯头速度大小无关，所剔除的通过待行区所用时间gjf0，远比对应v领域的最短绿灯间隔时间要大的多。见表1。

3、与附图5(a)不同的是，附图5(b)试图描述y领域该进口车流灯头速度变慢后的进口停止线截面上进口车流驶入地点速度-时间的变化规律；附图5(c)试图描述y领域进口车流灯头速度变慢后的进口停止线截面上进口车流驶入流率-时间的变化规律。其中横轴表示时间，附图5(b)纵轴表示驶过进口停车线上方的车辆地点车速。

4、附图5(b)中黑线是灯头速度变慢后的灯头速度变化曲线示意图，灯头在时刻h到达了待行区终点线，开始了加速，eh的时间长度为gjf0；如无分道，后续车流在进口停车线上的车速起跳时刻是j，较时刻h延迟了hj的时间长度(sec)，为待行区长度造成的速度波传递时间差；因后续车流在道路分叉点p出现了分道加速，后续车流在进口停车线上的地点车速的起跳时刻必然前移，故不需要精确关注时间段hj的具体时间长度。这里绘制附图5(b)的目的只是想说明y领域饱和流率附图5(c)中数据的由来。

5、这里的附图5(b)仅仅是个中间过渡，通过它所显示的待行区可不停车的灯头初速、可提前进入时间、饱和流率的关系，从而可绘制待行区可不停车的饱和流率附图5(c)。

6、附图5(c)试图描述y领域附图2方案灯头速度变慢后的进口停止线截面上进口车流驶入流率-时间的变化曲线。进口停车线上的流率到达饱和流率的过程与越过进口停车线的车辆分道逐车加速过程是相互关联的两个完全不同的过程，“进口停车线上的流率基本已到达饱和流率”的时刻q比地点车速基本已到达最大清空车速的时刻r更早些。在时刻q以后，虽不能再增加进口停车线上的流率，后续车辆仍能继续分道，继续增加进口停车线上的地点车速。饱和流率在数学上是一条渐近线，只能越来越靠近，几乎永远不可能到达。此“曲线基本已到达饱和流率”是工程技术语言。通过“舍弃路口放行的前四、五辆车，待速度基本平稳后进行”，传统tc工程技术确实能测到进口停车线上的饱和流率。

7、故可以推断：必定存在有“能使进口停车线上的流率基本已到达饱和流率”所对应的最低地点车速vb。而且此vb实实在在存在，具有统计学意义，可通过大数据技术得到。

8、此vb在传统tc中就存在，只因熟视无睹，未见诸记载。车速vb只是加速过程的一瞬态，传统tc无法利用。而待行区不停车技术却因有可能有效予以利用，而需格外重视。

关键路线上的绿信比总和∑λj指标的历史根源分析。式(4)两边除以c，有：

∑λj＝1-ly/c＝1-[∑(max{tci}-min{tyej})+x-∑(gjf-lyj)]/c(7)

成为通行能力优化指标的解析表达式。然而最优控制方案却很难通过此解析式得到，原因就是其中变量绿灯损失时间lyj非解析，非线性。在传统tc中它属于工程实践中的统计数据，只能通过大数据统计得到。其中真正对∑λj影响最大的有三个可变量。故如何使“关键路线上的绿信比总和∑λj最大”，就需要综合、协调此三个可变量的关系。

通过大量设计例题发现，最小周期方案能满足，使周期最小和使各绿灯损失时间lyj最小，却不能使各提前进入时间最大，故不是最优方案；而能使各提前进入时间最大的最大周期方案，却不能使周期最小和使各绿灯损失时间lyj最小，故也不是最优方案。需要研究第三个方向，使各绿灯损失时间lyj最小。其非线性既是难点，也是机遇。笔者有幸发现存在有：

待行区绿灯损失时间最小值可取得范围gjf定理：待行区绿灯损失时间最小值就是特例的无待行区的绿灯损失时间l(英国为1.48sec)，其可取得范围gjf包括，从最小周期方案的gjf到不大于且几乎接近等于“对应待行区长度与vb的比值”gjf，是一连续自然数区域。

恰恰这两个极端情况，构成了最有用的方案，也构成了本申请重要内容。分析如下

式(7)中，记b＝1-[∑(max{tci}-min{tyej})+x]基本固定不变，d＝∑(gjf-lyj)。则有

∑λj＝b+d/c(8)

注意式(8)内的周期c只能是正整数，而非正整数的d＜c。在待行区绿灯损失时间最小值可取得的不变范围gjf内，d将随c同步整数等量增长；而超出了待行区绿灯损失时间最小值可取得的不变范围gjf，d将成为常数不再随c同步等量增长。则因存在比较关系式

(d+1)/(c+1)＞d/c＞d/(c+1)(9)

必定存在某个使d本能随c同步增长的全局最优周期c，使式(8)可变为

∑λj＝b+d/c＞b+d/(c+1)(10)

基本已达饱和流率的工程上最低车速vb将成为d是否随c同步整数等量增长的分界线。在十字路口，控制方案存在8个框架车流，都存在“d是否随c同步整数等量增长”的分界问题。全局最优周期c必须保证全部8个框架车流都能达到分界线，一个都不能少。故有

1、据上述发现，充分利用进口停车线上流率曲线与灯头车速、绿灯损失时间之间的非线性，本申请可得到一种待行区不停车信号最优控制及简化推广方案，其特征在于其周期和整幅框架满足如下条件：

a、具有路口最优道路渠化；

b、各框架车流待行区能设置的最大可提前进入时间中，有不止一个可以不大于且最接近等于“对应待行区长度与基本已达饱和流率的工程上最低车速vb的比值”；其余则皆大于该“比值”；

c、在能满足以上条件的所有方案中，周期时间最小。

由于该“比值”并不一定恰好是自然数，只能用“不大于且最接近等于”描述自然数与该“比值”之间“最接近相等”关系。而排除此关系的则是相对立的“远小于”或“大于”关系。这就是条件b的来历。

总之，可把可提前进入时间分成三类，灯头速度低于最高限速的需要变道加速类，灯头速度等于最高限速不需要变道类，以及需要变道类中已达到饱和流率类。后两者的绿灯损失时间l可以按无待行区方案对待取l＝1.48sec，不需为确定绿灯损失时间l而进行统计。

为此还需要准确找出需要变道类中已达到饱和流率类的分界判断标准：基本已达饱和流率的工程上最低车速vb。此标准是客观存在的，可通过大数据技术统计得到。当灯头车速达到v＝vb(m/sec)时，即已经达到传统tc认为的饱和流率。故此有：

绿灯损失时间l已确定的灯头车速：当灯头车速达到v＝vb(m/sec)时，所有后续车辆必然皆达传统饱和流率类的最低车速vb标准，无绿灯损失时间l可按无待行区方案对待。

对于基本已达饱和流率但车速未达最高限速的车流，仍需执行借道策略，即直行待行区在提前进入时间内临时借用右转弯车道。只是绿灯损失时间l确定。见下面的4和5.

2、按照定理：在上述相对固定的周期和整幅框架下，尽可能扩大可提前进入时间是提高通行能力的充分必要条件。故若所有可提前进入时间设置为最大值，则有最优控制方案。

相反若缩小那些大于该“比值”者为等于为该“比值”，则有一种待行区不停车信号最优控制的简化推广方案，除上面特征外，还包括如下特征：

d、各待行区设置的提前进入时间皆“不大于且最接近等于”或等于“对应待行区长度与基本已达饱和流率的工程上最低车速vb的比值”；使得只要所有灯头在待行区内保持以匀速“vb”前进，就皆可在到达待行区出口停车线之前遇到出口绿灯，不停车通过待行区。

3、显然，使皆不大于且最接近等于“对应待行区长度与vb的比值”的各待行区提前进入时间数值最大化，就需最优渠化使“对应待行区长度”最大化。而在最优渠化的附图2中，使待行区内车道数量尽可能多，可大于进口停车线上车道数。则有如下特殊用处：

如前车速较慢则后车自愿分道加速定理：如待行区内车道数大于进口停车线上车道数，且前车速平稳且较慢，则后车自愿分道并逐车加速，使进口停车线上后车车速和流率呈逐车上升趋势，直到进口停车线上的流率到达饱和流率。进口停车线上的流率到达饱和流率后，越过进口停车线的车辆仍继续分道加速，直到达到最大限定的清空车速为止。

显然，此定理所述是后车自愿分道加速导致进入待行区的车流速度由慢向快的逐渐自然过渡，最后达到比较快的清空速度，达到饱和流率。自然实现了待行区路口的一种“慢进快出”的奇异现象，也增加了出口放行效率，缩小了出口放行所需时间，缩小了周期时间。

故使对应待行区长度最大化和使周期最小迫切需要路口最优渠化。

这种“慢进快出”的奇异现象，是在一段时间内的群体行为造成的客观现象，至少需要多辆车持续进入待行区。仅由一两辆车或在数秒之内完全体现不出分道加速的整体效果，就如同测量饱和流率需忽略未达饱和的前数辆车一样。但这种“慢进快出”的奇异现象是符合驾驶员心理和自然规律的，故定理内容必然成立，毋庸置疑。显然存在有：

在相对固定的周期和整幅框架下，应尽可能扩大可提前进入时间定理：在相对固定的周期和整幅框架下，尽可能扩大可提前进入时间是提高通行能力的充分必要条件。

此定理也是本申请的一新发现。其证实，在附图5(b)周期和整幅框架不变的情况下，可提前进入时间gjf越大，流率曲线附图5(c)绿实线下面积就越大，从而有效绿灯时间就越大。可提前进入时间gjf增大虽可导致绿灯损失时间也增大，但附图5(c)的流率曲线下面积总增加。本定理无任何猜想成分，其条件是充分必要的，可严格证明，任何时候都成立。与前面的采用了最优渠化的待行区可不停车周期损失时间定理和其式(4)也是一致的，可信的。充分利用一切可利用时间资源总没有错。

因此，以前许多没有尽可能大的可提前进入时间方案虽有很多，但皆因不最优而被忽略。

上述结论是在图5(b)周期和整幅框架不变的情况下得到的。如果图5(b)周期和整幅框架允许变化，就不是这样了。可提前进入时间越大，则周期也越大，绿灯损失时间也越大，得不偿失，不值得提倡。这是以前没有注意到的，必须更正。

因此本申请在上述基本技术基础上，本申请还提出一种待行区不停车信号最优控制及简化推广方案，其特征在于所述的具有路口最优道路渠化还包括如下特征：

①按照交叉口的允许占地面积空间，尽可能扩大各进、出口车道数量，并按不同流向的年流量需求比例分配左、直、右车道数，使各待行区尽可能长，且使各直行待行区内的出口车道数尽可能等于路口出口车道数；

②使各左转弯待行区内的出口车道数与同一出口的右转弯车道数之和；还包括：

③按照城市道路交叉口规划规范，交叉口红线的允许占地面积空间，因地制宜，在不触动四角的建筑物前提下，十字路口内机动车道路由四条外凸、外缘尽可能大、呈π/2弧线流线构成的类环形道路，与穿越中心区域的道路构成；

④类环形道路供直行车行驶；故类环形道路各弧线流线需与直行车进、出口道路光滑衔接，呈流线让车辆行驶，各外凸的π/2弧线流线相互之间衔接处允许有交角；

⑤类环形道路内部中心区域禁驶直行车，穿越中心区域的道路仅供左转车流行驶；

⑥各车道π/2弧线只需与进出口道路流线光滑衔接，而不必与其它弧线光滑衔接；由于交叉口相交的路段宽度及夹角的大小不同，类环形道路各π/2弧线的圆心位置可能并不统一，各自根据π/2弧线半径的交点各自分别确定；

⑦由于各进、出口道路数量的可能不一致，所谓类环形道路数量也完全可不一致，不一定保持等车道数；

⑧路口各进口处通过让路口停车线远离路口方向的后退，为行人和非机动车预留有足够宽的道路：即使只给出最小放行绿灯时间3sec，也足以满足高峰时行人和非机动车的过路需求。

4、在此基础上，受数值模拟过程启发，本申请还提出一种待行区不停车信号最优控制及简化推广方案，其特征在于所述路口最优道路渠化还包括如下特征：可使各掉头车道和掉头开口处后移到左转弯进口停车线后面，让出掉头车道路口内空间给左转弯待行区，使左转弯车刚越过进口停车线就可以分道逐车加速，到越过人行横道后实现再次分道逐车加速。

5、在此基础上，受数值模拟过程启发，本申请还提出一种待行区不停车信号最优控制及简化推广方案，其特征在于所述路口最优道路渠化还包括如下特征：可使各直行待行区在放行初期借用右转弯车道；使各进口直行车刚越过进口停车线就可分道逐车加速，到越过进口区域人行横道后实现再次分道逐车加速；待允许右转弯车进入其待行区时再连同部分直行车道一起还给右转弯待行区，以满足右转弯待行区的一时之需。

6、在此基础上，受数值模拟过程启发，本申请还进一步提出一种待行区不停车信号最优控制及简化推广方案的设计方法，详见附图11。其特征在于包括：

e、首先根据年平均交通需求比例分配各进口车道比例进行路口最优道路渠化；

f、根据大数据，统计确定基本已达饱和流率的交通工程最低车速vb；

g、所有绿灯间隔时间大于等于对应最短绿灯间隔时间，所有行人过街绿灯时间大于等于3sec；

h、各待行区提前进入时间皆不大于且最接近等于“对应待行区长度与vb的比值”；

i、在“能满足以上条件和交通流量需求”的所有方案中，选择周期时间最小；

j、以上各个反推完成后，再遵循“设计周期和满足交通流量需求的链族方案-确定相位结构-确定行、非过路时间的信号灯启、断的相对时间-确定待行区提前进入时间-确定右转信号绿灯配时-确定方案信号配时图”的正常顺序设计给出控制方案；保证“只要灯头保持以匀速＝vb前进，就可在到达待行区出口停车线之前遇到待行区出口绿灯”。

7、实践出真知。正是根据本申请第9项内容的数值模拟，笔者发现待行区不停车技术还可有如下再改进和进一步完善，直行车流待行区车道的借与还，还有“利息”，从而有效提高待行区可不停车放行能力和通行效率。需要特别说明的是：

这是实际生活中可观察到一种客观现象：在4相位控制的路口各个进口有4种机动车流，按照各进口“先放行直行，后放行左转”的相位顺序，直行车流放行最早，其次是左转、右转车流，最后是掉头车流。掉头车流放行期间，行人和非机动车放行。掉头车流停止放行后，其共用同一的直行、右转车流待行区则可以开始放行。故有

前期可借邻道提前分道加速原理：在直行车流被允许进入其待行区初期，右转车流的待行区车道是空闲的，如附图2中的黄色区域所示，完全可借出当作直行车流临时待行区使用，供直行车流提前分道加速，从而可避免从路口停车线到越过进口区域人行横道线的一段路程不能分道提速的苦恼和瓶颈，可大大提高直行车流的饱和放行能力。其必要性可通过数值模拟过程明显展示出来，可在一定程度上避免在再次分道点出现不安全车间距。

允许直行待行区借道加速，可以说为直行车提供了一切方便。但即使如此，直行车的通行能力仍然存在很大的局限性。

直行待行区只借右转弯车道，是因为右转弯车流的可提前进入时间更充裕；而不借左转弯车道，可保障左转弯可充分利用其所有可提前进入时间进入待行区。如不允许直行车借右转弯车道，道路渠化图2显示，则分道点在35m开外，可分道区域将只有75m。且因突然分道，后车匀速存在分道点的验证车头距是否安全，必要时需补救。同理，有必要使各掉头车道和掉头开口后移到左转弯进口停车线后面，让出掉头车道空间给左转弯待行区，使左转弯车刚越过进口停车线就可以分道逐车加速，到越过人行横道后实现再次分道逐车加速。

借道并不是所有情况都需要，只在车速低于最高限速，后车需要分道才能加速时才需要。如车速已等于最高限速，后车就只应跟随前车前进，不需要分道加速，不仅借道没有意义，分道也没有意义。故有

直行车流达到最高限速后可还、让车道原理：直行车流达到最高限速后，后车不再分道，可在进口处让出待行区内多余车道空间给右转车流使用，也可增加右转车流待行区空间资源，使邻居车流的进口分道点尽可能提前。

允许直行待行区及时还道，甚至还付利息，恰到好处地充实右转弯待行区的一时之需。如附图2中的绿色区域所示。让本不能使用待行区的右转车流有了方便使用、足够大的待行区。可有效增加右转弯车流的通行能力和路口交通秩序，是本申请的又一个创新。

通过对路口交通的观察可以知道，按照各进口“先放行直行，后放行左转”的相位顺序，在路口出口，行人和非机动车通过后，最先到达出口的车就是来自一侧的右转弯车流，而后才有其对向的左转弯车流到达出口，最后是其左手的直行车流到达出口。非常有规律。

利用此规律，就可以在其对向的左转弯车流到达出口之前的一段时间，利用直行车流后期到整幅放行前可让车道原理，及时使用所有出口车道的空间和同一进口处直行车流待行区内的多余车道，为右转弯车流开拓设置待行区，大大提高右转弯车流的饱和放行能力。当然此扩大后的右转弯待行区内的车辆必须在其对向的左转弯车流到达出口前驶出该待行区，为其对向的左转弯车流出路口及时清空道路。但与之并列的右转弯车道仍然可以继续放行右转弯车流，此时左、右转弯车流速度相近，即使混行也不会出现安全问题，但仍然应该各行其道，有序运行，互不干扰。任何窜道干扰交通秩序者都应受到严厉的惩罚。

因右转待行区形状特殊，产生一特殊要求：为有更多车辆能进入待行区，灯头和后续几辆车皆不应停留在本车道，须尽可能顺次驶入最远端出口位置；且所有车辆到位后皆需有一个“华丽的转身”，让车头转向出口，为后车的及时到位、转身留出必要时间空间。

右转弯车流出口放行时，面临右转弯车流与行人、非机动车过路争时的矛盾，须严格执行北京交规“灯头让灯尾”的礼让规定，只要还有行人、非机动车尾单元在过路，就须给予安全礼让，一定要给行人、非机动车制造一个温馨的安全走廊。增加交通的秩序和安全。

当然，直行车流待行区的借道、还道、“付息”，必须有相应的管理措施，绝不混乱。只要充分发挥管理人员的才智，认真管理，完全可以实现秩序井然。必须形成严格管理制度。出于安全考虑，绝对不允许右转弯车流和直行车流同时出现在同一车道上。否则，如果在“还道、付息”的车道上发生交通冲突，右转弯车作为后车就需负全责。当然，有证据证明直行故意碰瓷者除外。但违规故意碰瓷者，必须予以严惩，以绝后效。

右转弯车流在穿越进口区域人行横道之前，直行车流仍在整幅快速放行，并没有多余车道可用。从路口停车线到越过人行横道线的一段路程不可能分道提速，只能在前车后面跟驰，直到越过入行横道后才存在有直行车流待行区内的极短的多余车道可作为自己的待行区扩展使用。以上直行车流待行区借道的付出的“利息”很大，直接给出了右转弯车流的待行区一个设置可能，应加以有效利用，努力增加交通秩序和右转弯车流的通行能力及效率。

在此基础上，本申请还提出一种待行区不停车信号最优控制及简化推广方案的设计方法，其特征在于包括如下：

k、所述的路口最优道路渠化，能够使各直行待行区放行初期可借用右转弯车道，待右转弯车运行进入其待行区时再连同部分直行车道一起还给右转弯待行区；

l、允许右转弯车辆进入部分直行车道，扩大了右转弯待行区内出口车道数；此扩大后的待行区内的车辆必须在其对向的左转弯车流到达出口前驶出该待行区，为其对向的左转弯车流出路口及时清空道路；使右转弯车在对面左转弯车出待行区之前，能以与出口车道数量几乎相同的车道数量驶出路口，且由于此待行区时空资源转瞬即逝，故允许右转弯灯头和后续几辆车，在礼让行人、非机动车尾单元，确保安全的基础上，及早到达出口停车线并尽可能顺次驶入最远端位置，先后转身让车头对向出口方向，为后车的及时到位、转身留出必要的空间和时间；

m、在对面左转弯车驶出路口前，右转弯车辆缩小到本身车道，让出对面左转弯车车道，与对面左转弯车分车道并行，各行其道，有序运行，互不干扰，驶出路口；

以上特征使右转弯车辆具有自己的待行区和放行时间，扩大了右转弯车的待行放行能力和秩序，不再与行人及非机动车纠缠不休。

8、信号最优控制不仅需要路口放行能力最大，而且需要能够自动满足适应交通流量需求比例。显然，本申请上述方法的在线设计时间较长，很难及时实现在线自适应。但因为最优方案数量不多，完全可以全部离线设计出来，根据可满足的各种流量需求比例有序存入数据库。计算机存储能力完全可存得下。使信号机可根据当前各种流量需求变化，在线通过交通流量需求比例，搜索比较最佳匹配方案，就可大幅度缩小在线设计时间，快速投入使用。

故本申请还提出一种待行区不停车信号最优控制及简化推广方案的数据库，其特征在于包括：建立有离线静态设计的从最小周期到最优周期的所有最优控制及简化推广控制方案数据库，并根据各种流量需求比例进行分类有序排列；使信号机具有在线自适应各种流量需求比例变化能力，可根据当前各种流量需求比例变化，从数据库中自动在线选择适合当前各种流量需求比例的最优控制简化推广方案，直接投入实施，可节省大量在线设计时间，自适应速度快，投入实施时延短，使最优控制及简化推广控制方案与交通需求吻合度高，效果好。

9、关于数值模拟技术：实践检验真理，实践启迪智慧，实践发掘真知。在没有得到路口全面实现之前，进行数值模拟也是一种替代的实践。交通仿真是利用现代计算机计算再现交通流时空变化的数值模拟技术，可以最小的代价发现可能存在的错误，增加应用信心。促使y领域上述创新。模拟仿真的规则须贴近实际客观规律才可信。为比较真实地演示、了解待行区分道逐车加速情况和vb的存在，本申请特研究如下数值模拟。所谓数值模拟实际上就是跟车过程的递推数值计算，为此目的，需如下贴近实际客观规律的前提规则假定：

数值模拟模型规则假定：灯头以匀速“vb”进入待行区；各后续车辆在进口停车线上，进入时刻以“最小行驶安全车头时距”与“饱和时距”中的最大者为准；与前面车辆的车头时距始终不小于最小行驶安全车头时距，已达到各自的理想匀速。

因各车辆进入待行区前的自身速度变化过程属于传统tc已司空见惯，不需要模拟就已经熟知，已可确保安全，故可忽略，与下述交通安全模型假定之间无矛盾。

按常规有2种进入模型：1、待行区外有一列直行车流排队等候放行，由静止发车启动。2、车辆到达待行区之前在待行区前已无车辆排队等候，可以直接以路段速度进入待行区。

此数值模拟假定忽略以上2种进入模型之间的区别，忽略各车辆自身进入待行区前的速度变化过程。无论何种进入模型，在待行区终点线开始放行前，车辆在待行区内的速度毕竟要受到前车速度影响，不能继续以路段速度行驶，须服从待行区的行驶安全模型，故可合并为一种进入模型：以附图2渠化的第一分道点为界，车队各车辆在待行区入口第一分道点上以最小行驶安全车头时距与饱和时距中最大者的时刻进入，且在待行区第一分道点上各车辆已达各自不停车通过待行区的理想匀速，始终保持以同样匀速前进。

行驶安全模型规则：安全车距是指后方车辆为了避免与前方车辆发生意外碰撞而在行驶中与前车所保持的必要间隔距离。安全车距没有绝对标准，只有动态相对安全标准。影响安全车距的最重要因素是车速。在第一、二固定分道点，前后速度相同无突变，通过分道只拉开了前后车距；故后车与前车的空间安全时距可压缩到最低，以不发生追尾刮蹭为标准，不得低于an＝vb-1+vn(m)。意思就是后车驾驶员应该按本车速(m/sec)数值加vb-车身长度-1，掌控本车车头与前车车尾的最小车间距，与静止时的车间距和谐一致。在路口这个狭窄的距离空间，在车速不超过15m/sec时，这种安全间距模型在一定程度上是合理的，也足够安全。

按一般传统tc教科书的统计，时距达到2.0sec/pcu即为路口饱和流率。这意味着，按照行驶安全模型行驶的车队当车速v2＝vb+1(m/sec)时，a2＝2v2，恰好能达到饱和流率。各车安全车距模型恰好能展示vb具有从非饱和流率到饱和流率的转折点作用。目前全世界有许多安全时距模型，但能恰好展示vb具有此转折点作用的几乎没有。只能自造。这种安全时距模型本身并不唯一，与渠化的特定环境参数有关。因为后车n的驾驶员充分了解自己的速度为vn(m/sec)，故按照交通安全车头时距模型掌控后车n与前车n-1的空间安全时距是可能的，如果发生交通追尾事故，后车n的驾驶员负全责。

显然，车队一直是在行进过程中，第gef时刻的车头距只是一个瞬态值，其他时刻的瞬态值可以通过各自的速度推知。对于相同车道数的匀速后车跟进匀速的前车而言，如果后车速度比前车慢，则时距越来越大，永远不会追尾。如果后车速度比前车快，则时距越来越小，但只要在再次分道点和最后第gef时刻皆不会追上前车，就全程不会发生追尾。

在待行区匀速前进是最理想的模拟状况，节油降噪，驾驶员们也都愿意执行。交通模拟的真谛是得到数据结论，而不是那些令人眼花缭乱的画面变化。相比之下，数值模拟更贴切。

这些假定并不能概括所有交通情况。但其他交通情况完全可类推，故不再一一列举了。

因此，本申请还提出一种待行区不停车信号最优控制及简化推广方案的数值模拟方法，其特征在于包括了待行区不停车分道逐车加速过程的数值模拟递推；灯头以匀速“vb”进入待行区；各后续车辆在进口停车线上，进入时刻以“最小行驶安全车头时距”与“饱和时距”中的最大者为准；与前面车辆的车头时距始终不小于最小行驶安全车头时距；在待行区第一分道点上各车辆已达各自不停车通过待行区的理想匀速；各车辆在出口绿灯启亮前，始终保持以同样的匀速前进；在最后第gef时刻符合安全车头时距分布；在再次分道点上大于安全车头时距；确保在待行区内全程安全不会发生追尾。

10、y领域灯头速度为vb的进口停止线上驶入流率-时间的变化规律

与传统tc的v领域绘制的附图5(a)具有相同性质，关于描述y领域灯头速度为vb的进口停止线上驶入流率-时间的变化规律的附图7(c)的由来。突出了流率增长过程与速率增长过程的区别和联系。既可以看做是由附图7(b)过渡而来，其速度曲线成为(b)部分的由vb增加到路口最大限速过渡线；也可以看做是把待行区绿灯损失时间最小值可取得范围定理利用到极限，从附图7(a)直接向前平移曲线ok部分到达一个极限位置而得。此极限位置就是不大于且最接近等于“对应待行区长度与vb的比值”的待行区提前进入时间gef。

在此平移过程中，只要保持不增加任何绿灯损失时间，就只会增加流率曲线下面的面积，就只会增加路口通行能力。这样的好事，何乐而不为呢？如此理解设置待行区的必要性和本申请的各项发现，就一通百通了。而且彻底正面回答了开篇提出的待行区第5类诟病问题。

这也充分展示了附图7(a)(b)(c)在本申请乃至整个tc设计理论中的重要地位。

但总之，附图7(c)是存在的，定性的大方向绝对没有错。可用于待行区技术的定性、定量研究，技术推广示意教学，也可以通过经验和数据的积累，不断改进、充实、完善。

附图7(a)(b)(c)把y领域的不同灯头速度绘制在同一坐标中进行比较、评价分析，可用图形中具有量值坐标的线段、面积，比较直观形象地展示这些物理量之间的变化关系。展示让y领域待行区可不停车tc系统最优化的效益与完全可设但未设待行区领域v的最优效益之间的关系，并根据特例定理，允许进行效益叠加，进一步扩大tc系统最优化效益。

综上所述，本申请还提出了一种待行区不停车信号最优控制及简化推广方案的进口停车线上的流率曲线表示方法，其特征在于从而可揭示出“待行区不停车信号最优控制的可保持不增加任何绿灯损失时间，却只会增加路口通行能力的特性”的待行区不停车信号最优控制的进口停车线上的流率曲线由3部分组成：

(a)部分为：传统tc无待行区的进口停车线上的最优信号控制流率曲线，横轴表示时间，纵轴表示驶过进口停车线上的地点流率；

(b)部分为：在进口车流灯头速度为vb情况下，y领域进口停止线截面上的进口车流的地点速度-时间的变化规律，横轴表示时间，纵轴表示驶过进口停车线上的地点速度；

(c)部分为：在进口车流灯头速度为vb情况下，y领域进口停止线截面上进口车流驶入流率-时间的变化规律，横轴表示时间，纵轴表示驶过进口停车线上的地点流率；

三部分的坐标原点e相同；只是(b)(c)部分都较(a)部分又前伸了一个oe段，表示一个“不大于且最接近等于使的灯头初速为vb的极限提前进入时间”；

(b)(c)部分的上升段ok与(a)部分的上升段相似，只是(b)部分的上升段最大值是vb；灯头速度到达vb后保持匀速vb不变，其速度曲线成为(b)部分的水平虚线；后续车辆由于分道逐车加速，进口停止线截面上的进口车流的地点速度逐渐增加，直到路口最大限速，其速度曲线成为(b)部分的由vb增加到路口最大限速过渡线；就相当于把传统tc进口停车线上速度曲线上升到vb段直接向前平移到达一个“不大于且最接近等于使的灯头初速为vb的极限提前进入时间”位置而得，在此平移过程中，不增加任何绿灯损失时间，却只会增加流率曲线下面的面积。

发明的有益效果；

本申请通过15个实施例数据，可说明，所得某些关键路口的某周期48sec统一灯头车速的最优控制简化推广方案关键路线上的绿信比总和为∑λj＝1.625。较传统tc系统经验推荐方案例2周期150sec的∑λj＝0.77，通行能力确实增加到了2.11倍，提高了一倍还多。平均绿信比达到了0.406。此类简化推广方案利用授权专利“zn200510117553.6交叉口间的交通协调控制系统”^[12]技术，可在更高水平上参与整个城市tc系统整体最优化协调，略。

附图说明：

附图1表示传统tc一标准十字路口，其中：11-18是框架车流进口信号灯，19-22是右转弯进口信号灯，23-26是非机动车信号灯，31-38是行人信号灯，39-42是掉头车信号灯。

附图2表示一平交十字路口的待行区最优渠化方案，其中：点1-10所在的蓝色区域是两两框架车流之间的冲突区域，1-10、55是关键点(为附图面的清楚，与此类似的其余33个标注略)，11-18是框架车流进口信号灯，19-22是右转弯进口信号灯，23-30是非机动车信号灯，31-38是行人信号灯，39-42是掉头车信号灯，43-54是车流出口信号灯。

附图3表示新信号控制领域的划分示意图，56表示是进行最优道路渠化的不可全设待行区的控制领域u，57表示进行最优道路渠化的可设待行区但未设待行区的控制领域v，也即“待行区不停车”的控制领域中首单元以传统正常车速通过待行区情况的领域，u+v是进行最优道路渠化的传统信号控制领域，58表示进行最优道路渠化的“待行区不停车”的控制领域中首单元以低于传统正常车速通过待行区情况的领域y，v+y表示“待行区不停车”的控制领域，59表示进行最优道路渠化的可全设待行区的控制领域v+y+z，60表示进行最优道路渠化的“待行区停车”涉及的控制领域z，61表示未进行最优道路渠化的控制领域。

附图4表示“待行区停车”的进口停车线上的流率曲线。

附图5表示“待行区可不停车”的进口停车线上的流率曲线，其中，

附图5(a)横轴表示时间，纵轴表示驶过进口停车线的流率。当信号转变为绿灯时，等候在停止线后面的车辆便开始鱼贯地越过停止线，其流率由0逐渐增至一个稳定数值，即饱和流率。直到停止线后面积存的车辆全放完，或虽未放完，但放行时间已经截止。

附图5(b)试图描述y领域该进口车流灯头速度变慢后的进口停止线截面上进口车流驶入地点速度-时间的变化规律。

附图5(c)试图描述y领域进口车流灯头速度变慢后的进口停止线截面上进口车流驶入流率-时间的变化规律。

附图6表示“限制最大可提前进入时间gmjf的有关因素”，其中62表示可提前进入时间gmjf的再前相位结束时刻；63表示可提前进入时间gmjf的前面隔一个交通流j-2的绿灯迟断时间；64表示可提前进入时间gmjf所在框架车流j与前面隔一个交通流j-2之间的绿灯间隔时间；65表示框架车流j的最大可提前进入时间gmjf；66表示框架车流j的整幅绿灯开始时刻；67表示前框架车流j-1后的绿灯间隔时间iyj-1，j；68表示前框架车流j-1的绿灯时间；69表示前框架车流j-1前的绿灯间隔时间iyj-2，j-1；

附图7表示y领域灯头速度为vb的进口停止线上驶入流率-时间的变化规律，其中，

附图7(a)同附图5(a)，为传统tc无待行区的进口停车线上的最优信号控制流率曲线；

附图7(b)为y领域灯头速度为vb情况下，进口停止线上的地点速度-时间的变化规律；

附图7(c)试图描述y领域灯头速度为vb的进口停止线上驶入流率-时间的变化规律。

附图8表示待行区交叉口附图2的周期长48sec的先直后左链族方案框架图。

附图9表示周期长48sec的最优方案信号配时图。

附图10表示周期长48sec的方案简化推广信号配时。

附图11表示简化方案设计流程图。

附图12表示自适应在线寻优流程图。

具体实施方式：

实施例1：以使“先直后左”链族的平均值l更小为指标进行最优道路渠化，如附图2，可使(4)中的∑(max{tci}-min{tyej})更小；使各进口车道分配符合年平均交通需求比例；进口5车道，2.9m宽，路沿0.25m；路宽15m；出口4车道，3.5m宽，路宽14.5m；自行车长2m，可随行人二次放行；中心安全岛3.6m。且路口最优道路渠化能够使路口内各待行区最长。测量可知，附图2东、西、南、北直行待行区长分别是104、105、103、104m，东、西、南、北左转弯待行区长分别是117、117、116、116m。而且待行区内车道数量最多，各直行待行区皆有4个车道，与出口车道数相同；各左转弯待行区皆有3个车道，与右转弯车道数量之和等于出口车道数；路口各进口处通过让路口停车线远离路口方向的后退20m，为行人和非机动车预留有足够宽的道路：即使只给出最小放行绿灯时间3sec，也足以满足行人和非机动车的高峰时过路需求。

实施例2：由实施例1和附图2知道：各进口路宽15m，出口路宽14.5m，故取行人清空红灯10sec，行人最小绿灯3sec，行人绿闪5sec。按框架车流清空车速vei＝15m/sec，框架车流进入待行区的灯头最大进入速度max{vej}＝vb＝7m/sec，加速度aej＝3.5m/sec²，加速时间t0＝max{vej}j/aej＝2.0sec；加速距离s0＝max{vej}t0/2＝7m，sej大于7m的min{tej}＝1.0+sej/7；否则t＝(sej/2)^1/2。为安全计，二次进入框架车流车速视为已达最高进入车速vej＝15m/sec。进入用时为min{tej}＝sej/15。非机动车速vnj＝4m/sec，行人速度vpi＝1.5m/sec，黄灯时间a＝4sec。按附图2给出的比例和关键点位置，可测得各交通流的进入距离和清空距离，按式(3)计算各整幅绿灯间的最短绿灯间隔时间，如表1所示。

表1、附图2渠化路口各整幅绿灯之间的最短绿灯间隔时间矩阵

实施例3：为了演示待行区分道逐车加速情况，特进行如下数值模拟。数值模拟实际上就是跟车过程的递推数值计算，需如下贴近实际客观规律的规则假定：

假定1：进入待行区前的静态分布假定。东直行待行区从右到左各车道长分别是104、102、101、98m。假定根据大数据，统计确定“基本已达饱和流率的交通工程最低车速vb＝7m/sec(相当于25.2km/h)”。各车平均长5m。越过进口停车线即开始由2进口车道分道为3车道，越过进口停车线35m到达再次分道点，由3车道分道为4车道。

假定2：本例只模拟最右侧一个进口直行车道分道到待行区车道1和2加速过程，其它过程可以类推。因各车都希望在出口放行时距离出口尽可能近，故再次分道点后分别依次选择车道1、2、1、2、...。因直行可提前进入时间只有gef＝14sec，故进入待行区直行的灯头以v1＝vb＝7m/sec速度匀速前进可实现不停车，在第5sec时刻抵达再次分道点，在第14sec时刻距待行区车道1终点线的距离是r＝104-14vb＝6m。

假定3：分道后待行区其余车道的车辆不得超过灯头。

假定4：在待行区出口绿灯开启的第14sec时刻，待行区车辆马上面临出口加速，更需注意安全。其特点是各自加速地点不同，从前到后，逐渐后移；各自加速时刻也不同，按先后顺序，逐次加速。故待行区车辆加速前的安全分布模型符合行驶安全车距，为前车车头与后车车头之间的车头距等于an＝vn+vb-1(m/pcu)。如发生追尾由后车负全责。

这些规则假定条件对于如下模拟递推过程是必要的。关键是要看贴合实际的数据结论。

比如：第2辆车在灯头驶出(v2+6)/v1(sec)后抵达进口停车线，开始分道加速。在第gef＝14sec时刻，到达车道2终点线，距车道2终点线r2＝r＝6m，其开始分道加速后的自身行程s2＝102-r＝96m，开始分道加速后的自身用时为t2＝14-(v2+6)/7(sec)。故可得知，如开始分道加速后基本匀速，则其速度应该为v2＝s2/t2＝96/{14-(v2+6)/7}。需解方程：

{14-(v2+6)/7}v2＝96；v2²-92v2+672＝0

v2＝{92-√(92²-4×672)}/2＝{92-√(8464-2688)}/2＝8.0

略大于与前车速度。

验证：抵达进口停车线的时刻为：t2，1＝(v2+6)/7＝2.0sec。

开始分道加速后的自身用时为t2＝14-(v2+6)/7＝12(sec)

v2t2＝s2＝96

与96相比，比较准确，数据可信可用。

停车线时距t2，2＝t2，1-t1，1＝2.0sec。刚好达到饱和时距。抵达再次分道点的时刻：2.0+35/8.0＝6.375，在1.5倍车道上的再次分道点车头时距＝(6.375-5)*1.5＝2.063，大于饱和时距，安全。

第3辆车抵达进口停车线的时刻为：t3，1＝t2，1+(v3+6)/8.0sec。

在第gef＝14sec时刻第3辆车，距车道1终点线[累计(车身长度+间距)]：r3＝r+a3＝12+v3。其自身行程用时为，(第gef时刻-抵达进口停车线的时刻)：

t3＝gef-t3，1＝14-{2.0+(v3+6)/8.0}sec.

自身行程为，(车道1长度-r3)：s3＝104-r-{6+v3}＝92-v3，匀速与自身用时之积为行程：

v3t3＝s3即{12-(v3+6)/8.0}v3＝92-v3，解方程标准化

v3²-90v3+736＝0，有：

v3＝{90-√(90²-4*736)}/2＝{90-√(8100-2944)}/2＝18.195/2＝9.097m/sec。

验证：具体抵达进口停车线的时刻，t3，1＝2.0+(v3+6)/8.0＝3.887

停车线时距t3，2＝t3，1-t2，1＝1.887sec。

已小于饱和时距。应受饱和流率限制，取停车线时距t3，2＝2.00sec。需要重新计算：第3辆车抵达进口停车线的时刻为：t3，1＝2.0+2＝4.0sec。

在第gef＝14sec时刻第3辆车，距车道1终点线[累计(车身长度+间距)]：r3＝r+a3＝12+v3。其自身行程用时为，(第gef时刻-抵达进口停车线的时刻)：

t3＝gef-t3，1＝14-4.0＝10.0sec.

自身行程为，(车道1长度-r3)：s3＝104-r-{6+v3}＝92-v3，匀速与自身用时之积为行程：

v3t3＝s3即10v3＝92-v3，解方程有：

v3＝92/11＝8.364m/sec。

验证：抵达再次分道点的时刻：4+35/8.364＝8.184，在1.5倍车道上的再次分道点车头时距＝(8.184-6.375)*1.5＝2.714，大于饱和时距，安全。

第4辆车抵达进口停车线的时刻为：t4，1＝4.0+2＝6.0sec。

在第gef＝14sec时刻第4辆车，距车道2终点线[累计(车身长度+间距)]：r4＝r+a4＝18+v4。其自身行程用时为，(第gef时刻-抵达进口停车线的时刻)：

t4＝gef-t4，1＝14-6.0＝8sec.

自身行程为，(车道2长度-r4)：s4＝102-{18+v3}＝84-v3，匀速与自身用时之积为行程：

v4t4＝s4即8v4＝84-v4，解方程有：

v4＝84/9＝9.333m/sec。

验证：r4＝27.333m。抵达再次分道点的时刻：6.0+35/9.333＝9.750，在1.5倍车道上再次分道点车头时距＝(9.750-8.184)*1.5＝2.349，大于饱和时距，安全。

第5辆车抵达进口停车线的时刻为：t5，1＝6.0+2＝8.0sec。

在第gef＝14sec时刻第5辆车，距车道1终点线：r5＝r4+a5＝33.333+v5。

其自身行程用时为，(第gef时刻-抵达进口停车线的时刻)：t5＝gef-t5，1＝14-8.0＝6.0sec.

自身行程为，(车道1长度-r5)：s5＝104-{33.333+v5}＝70.667-v5，

匀速与自身用时之积为行程：v5t5＝s5即6.0v5＝70.667-v5，解方程有：

v5＝70.667/7.0＝10.095m/sec。

验证：r5＝43.428m。抵达再次分道点的时刻：8.0+35/10.095＝11.467，在1.5倍车道上的再次分道点车头时距＝(11.467-9.750)*1.5＝2.576，大于饱和时距，安全。

第6辆车抵达进口停车线的时刻为：t6，1＝8.0+2＝10.0sec。

在第gef＝14sec时刻第6辆车，距车道2终点线：r6＝r5+a6＝49.428+v6。

其自身行程用时为，(第gef时刻-抵达进口停车线的时刻)：t6＝gef-t6，1＝14-10.0＝4.0sec.

自身行程为，(车道2长度-r6)：s6＝102-{49.428+v6}＝52.572-v6，

匀速与自身用时之积为行程：v6t6＝s6即4.0v6＝52.572-v6，解方程有：

v6＝52.572/5.0＝10.514m/sec。

验证：r6＝59.942m。抵达再次分道点的时刻：10.0+35/10.514＝13.329，在1.5倍车道上的再次分道点车头时距＝(13.329-11.467)*1.5＝2.793，大于饱和时距，安全。

第7辆车抵达进口停车线的时刻为：t7，1＝10.0+2＝12.0sec。

在第gef＝14sec时刻第7辆车，距车道1终点线：r7＝r5+a7＝65.942+v7。

其自身行程用时为，(第gef时刻-抵达进口停车线的时刻)：t7＝gef-t7，1＝14-12.0＝2.0sec.

自身行程为，(车道1长度-r7)：s7＝104-{65.942+v7}＝38.058-v7，

匀速与自身用时之积为行程：v7t7＝s7即2.0v7＝38.058-v7，解方程有：

v7＝38.058/3.0＝12.686m/sec。

验证：在14sec时刻r7＝78.628m。尚未抵达再次分道点。安全。

数字具有巨大的说服力。上述数值模拟数据结果可信，足以说明存在有如下结论：

1、待行区不停车方案确可安全运行。后车分道逐车加速也确可安全运行。

2、待行区内车道数大于进口停车线上车道数导致进口停车线上的流率存在一种到达饱和流率过程。此过程的根本诱因并不是传统tc的绿灯整幅放行，因为此过程在绿灯整幅放行还未开始的提前进入待行区阶段就开始了。因此，此过程的根本诱因是“待行区内车道数大于进口停车线上车道数，且前车速平稳且较慢，则后车自愿分道并逐车加速”，使进口停车线上后车车速和流率呈逐车上升趋势。

3、进口停车线上后车车速逐车上升过程和流率呈逐车上升过程确实是2个完全不同而又相互关联的过程：车速逐车上升过程引起流率呈逐车上升过程；流率呈逐车上升过程到达工程上的极限饱和流率之后就基本结束了，而车速逐车上升过程却仍在继续进行，直到达到路口内极限限速之后才结束。两者的结束时刻不仅完全不相同，而且相距时间差距显著。

4、从第2辆车就稳定进入饱和流率状态，比传统tc测量饱和流率所需的第5辆车才稳定进入饱和流率状态要早得多。“符合基本已达饱和流率的交通工程最低车速”的vb确实存在，且恰好＝7m/sec，并在最低车速vb点完成了从非饱和流率到饱和流率的转折，恰好能够实现饱和流率的车头距2sec/pcu。当然，此结果与一系列理想假定密切相关。

5、本车头距安全模型恰好能够展示vb点从非饱和流率到饱和流率的转折点作用。当然，本车头距安全模型是否符合实际，允许商榷、修改。故车头距安全模型没有申请保护，只申请保护了这种数值模拟方法。

6、因在再次分道点需验证安全时距，直行待行区借道右转弯待行区非常必要，否则，在再次分道点需验证安全时距时有可能因发现不安全而需要变更速度。

7、按照车速增加的速率可以预期，到14sec提前进入时间结束时刻，第8辆直行车速已基本接近清空速度15m/sec，后车已基本不需要为加速而分道，故直行待行区不仅不再需要借道，而且可把自己的部分车道作为利息还给右转弯待行区，成全右转弯待行区之美。

8、正是后车分道逐车加速导致灯头慢灯尾快的奇异现象。附图7只是此现象在进口停车线上的外在表现，真正的内因是待行区内车道数多于进口导致的“后车分道逐车加速”。

9、只要待行区足够长，待行区内车道数足够多，就可使灯头慢灯尾快的奇异现象表现得淋漓尽致，效益凸显；也说明了最优道路渠化的必要性。

10、灯头慢灯尾快的奇异现象突出了“符合基本已达饱和流率的交通工程最低车速”vb的存在和流率增长转折点的突出作用，放大了流率增长与车速增长的区别和内在联系。

11、同理可有左转弯待行区分道加速数值模拟，略。

数据比较力量巨大。上述数值模拟显示结论足以彰显出数值模拟的必要性、重要性、可行性。

实施例4：对于附图2路口渠化，因有各待行区提前进入时间皆不大于且最接近等于“对应待行区长度与vb的比值”的要求，和105/vb＝105/7＝15，104/vb＝14.857，103/vb＝14.71，117/vb＝16.714，116/vb＝16.57，故除西直行待行区提前进入时间恰好可以取15sec外，其余各直行待行区提前进入时间只能取14sec。各左转弯待行区提前进入时间只能取16sec。如计算结果不符此要求，就需要变更周期重新设计。故通过海选、倒推可知，存在一个周期48sec方案。设计中尽可能照顾流量需求，一个“先直后左”链族方案如附图8所示。

实施例5：附图8对应相位结构框架是：东西直相位阶段1sec，间隔11sec，东西左相位阶段3sec，间隔10sec，南北直相位阶段1sec，北直早启1sec，间隔11sec，南北左相位阶段3sec，间隔9sec。

实施例6：行、非过路时间的信号灯启、断的相对时间计算，如表2所示：

表2、附图2待行区交叉口周期c＝48sec的行、非过路时间的信号灯启、断的相对时间

本申请的一系列实施例给出了tc方案的正向设计的详细严密的逻辑计算过程，也隐含了各方案中提出的反推寻找一些参数特征的方法，限于篇幅，详细解释略。

实施例7：各框架车流的最大提前可进入时间的计算设计

如表3所示：

注：⑤是从②相位结束到本绿灯①起始的累积间隔时间，而不是到本绿灯相位起始。与图6一致。区别在于提前进入时间不可忽略框架车流的整幅绿灯早启时间，提前进入时间是在整幅绿灯早启时间上叠加的。这一点与表2、表4的累积间隔时间是完全不同的。

表3、附图2待行区交叉口周期c＝48sec的各框架车流的最大提前可进入时间

确实至少有西直、北直2个最大可提前进入时间等于要求值，其余则皆大于要求值。

实施例8：东、西、南、北右转弯下的清空等同于对应的右转弯上交通流，对应的相位阶段分别是西、东、北、南左转弯。右转弯各上、下相对时间计算表格如如表4所示。因为允许直行车待行区借道到其整幅放行开始时为止的缘故。在此之前不允许右转弯上进入右转弯待行区。故右转弯上的早启时间最早也要等于同向直行相位阶段开始。为避免右转弯灯头与未还道的直行车发生冲突，特意让右转弯灯头晚启动2sec。故同向直行相位阶段开始减去2sec即右转弯下的提前进入时间开始时刻。表4列出了此约束的表格。

从表4的计算结果可以知道，右转弯各上、下时间皆大于3sec，皆满足最小绿灯要求。

实施例9：由链族方案框架附图8和表2、3、4的结果可得最优控制方案信号配时如附图9。根据表3得到数据，各可提前进入时间可利用到极限，取东直提前进入时间为15sec，东西左转弯提前进入时间19sec，南北左转弯提前进入时间20sec。按照定理：在相对固定的周期和整幅框架下，尽可能扩大可提前进入时间是提高通行能力的充分必要条件。可确信它们第3辆车开始车速超过vb，故每周期较限制了各个可提前进入时间的附图10所示方案只增加了0.1sec绿灯损失时间，可取l＝1.6sec，确可几乎每周期多放行一个pcu，使最大绿信比总和达到更大值。故其控制为最优。但需灯头驾驶员掌控车速低于“vb”。

实施例10：本申请推荐使用限制了各个可提前进入时间的最优控制简化推广方案，其信号配时如附图10所示。其避免了灯头计算自己车速，按统计车速“vb”掌控车速，易于广大驾驶员配合，广泛推广。

根据各待行区提前进入时间皆不大于且最接近等于“对应待行区长度与vb的比值”的要求，故除西直行待行区提前进入时间恰好可以取15sec外，其余各直行待行区提前进入时间只能取14sec。各左转弯待行区提前进入时间只能取16sec。虽存在某些可提前进入时间未充分利用，但可避免了灯头计算自己车速，统一按统计车速“vb”掌控车速，易于广大驾驶员配合，易于广泛推广。较早见到卓越效果。

表4、附图2待行区交叉口周期c＝48sec的右转信号绿灯配时

实施例11：如下分析附图10所示方案简化推广信号配时的具体放行能力。

取东直提前进入时间为14sec，因东直行待行区长度104m，灯头选车速等于vb＝7m/sec实现不停车。因达到了饱和流率标准，可按无待行区方案取绿灯损失时间l＝1.5sec。整幅相位时间1sec，黄灯时间4sec，故有效绿灯放行为17.5sec，故绿信比λ＝0.365。

取西直提前进入时间为15sec，待行区长105m，灯头选车速等于vb＝7m/sec实现不停车。因达到了饱和流率标准，绿灯损失时间l可按无待行区方案取i＝1.5sec。整幅相位时间1sec，黄灯时间4sec，故有效绿灯放行为18.5sec，故绿信比λ＝0.385。

取南直提前进入时间为14sec，待行区长103m，灯头选车速等于vb＝7m/sec实现不停车。因达到了饱和流率标准，使绿灯损失时间l可按无待行区方案取l＝1.5sec。整幅相位时间1sec，加1sec早启，黄灯时间4sec，故有效绿灯放行为17.5sec，故绿信比λ＝0.365。

取北直提前进入时间为14sec，待行区长104m，灯头选车速等于vb＝7m/sec实现不停车。因达到了饱和流率标准，使绿灯损失时间l可按无待行区方案取l＝1.5sec。整幅相位时间1sec，黄灯时间4sec，故有效绿灯放行为17.5sec，故绿信比λ＝0.365。

取东西左提前进入时间为16sec，待行区长117m，灯头选车速等于vb＝7m/sec实现不停车。因达到了饱和流率标准，使绿灯损失时间l可按无待行区方案取l＝1.5sec。整幅相位时间2sec，黄灯时间4sec，故有效绿灯放行为20.5sec，故绿信比λ＝0.427。

取南北左提前进入时间为16sec，待行区长116m，灯头选车速等于vb＝7m/sec实现不停车。因达到了饱和流率标准，使绿灯损失时间l可按无待行区方案取l＝1.5sec。整幅相位时间3sec，黄灯时间4sec，故有效绿灯放行为21.5sec，故绿信比λ＝0.448。

沿关键路线西直-东左-南直-北左的绿信比总和为∑λj＝1.625。较传统tc系统经验推荐方案例2周期150sec的∑λj＝0.77，通行能力确实增加到了2.11倍，提高了一倍还多。平均绿信比0.406，在下游交叉口对应交通流入口车道数2倍于路段车道数情况下，平均压缩比为0.812。最优控制方案的关键路线上的最大绿信比总和能够达到更大值。

路口已很接近无压缩状态，距离彻底消除交通网络拥堵的理想状态已经不远了。故本申请的tc系统最优化能倍增地面路网的通行能力乃至效率，相当于凭空增加了一个城市地面路网。此举具有革命性、本质性技术进步和飞跃，成为全世界tc划时代奇迹。

可率先实现tc的整体效率最优化、设计过程最优化和在线智能应对最优化。可大幅度缩小目前城市高峰拥堵时间，缩小上班族路途用时，极大缓解交通参与者的路途疲劳，增加上班族的身体健康、精神活力和工作效率。造福全人类。

实施例12：以上实施例给出的是设计方案正常顺序：根据周期和满足交通流量需求的链族方案-确定相位结构-确定行、非过路的信号灯启、断的相对时间-确定待行区提前进入时间-确定右转信号绿灯配时-确定方案信号配时图。反推周期也可行。

实施例13：同理可设计出最小周期34sec方案，其设计过程略。现实中使用最久的方案就是最小周期方案。虽然是在夜间车少时间段，但因其需要长时段实行此方案。因此必须认真、准确设计，避免交通事故和无端的时间浪费。

实施例14：显然，在最小周期34sec方案与最优周期48sec之间，存在的待行区可不停车方案是极其有限的，完全可全部离线设计出来，如附图11，根据可满足的各种流量需求比例进行有序排列、存入数据库。现在的计算机存储能力极强，完全可以存得下。使信号机可根据当前各种流量需求变化，利益计算机超强的搜索能力，从数据库中自动在线选择适合当前各种流量需求的最优控制方案，如附图12，投入实施，不仅具有在线自适应各种流量需求变化能力，而且可节省大量在线设计时间，自适应速度快，投入实施时延短，方案与需求吻合度高，效果好。

实施例15：根据比较关系式(8)(9)(10)，虽待行区可不停车y领域最优控制及简化推广方案的周期和整幅框架属于全局最优周期和整幅框架，故其对应的最优控制及简化推广方案属于全局最优。其实，有了实施例14的数据库，实施例15的拙笨海选、精选过程必变得非常简单明了。方案的优选属于工程，本不需繁琐的理论解析那么复杂。

因为任何模拟最后总是要依靠数据来做结论的，上述数值模拟所得结论足以征服世界。让全世界人民尽享中国人的智慧创新和创造的幸福、快乐。

本申请通过15个实施例数据，充分证实了前述最优控制及简化推广方案、设计方法、方案数据库、数值模拟模型和方法皆非空谈。内容贴近真实情况，可信、详尽、充实、可靠，可复制，可推广。

申请人承认，本申请的独立权利要求确实有些多，包括了待行区不停车信号最优控制及简化推广方案、设计方法、方案数据库、数值模拟模型和方法，还包括进口停车线上的流率曲线表示方法。但这些都“属于一个总的发明构思”——“待行区不停车信号最优控制及简化推广方案”的“两项以上的发明或者实用新型”，符合专利法第31条规定，应该“可以作为一件申请提出”。

故本申请的一种待行区不停车信号最优控制及简化推广方案、设计方法、方案数据库、数值模拟模型和方法，还包括进口停车线上的流率曲线表示方法，如获得大面积推广，必能倍增地面路网的通行能力乃至效率，相当于凭空增加了一个城市地面路网。可率先实现tc的整体效率最优化、设计过程最优化和在线智能应对最优化。可大幅度缩小城市高峰拥堵时间，缩小上班族路途用时，极大缓解交通参与者的路途疲劳，增加上班族的身体健康、精神活力和工作效率。

以上是使关键路线上绿信比总和最大的最优控制方案及简化推广方案，各有利弊，具体选择使用哪一个，选择权利应交给用户，非申请人不能越俎代庖。因其“周期和和整幅框架相同”，也都属于本申请的保护范围。故本申请同时提出权利保护，应不过分。

这些实施例虽是围绕大数据统计值vb＝7m/sec展开的，对于统计得到的其他vb数值也同样适用。当然，那些借助了本申请技术，只是稍微放松本申请保护的某些苛刻特征，比如采用扩大周期的方案，虽与此相近但优点略差；这样的方案虽与本申请略有差异，也都属于本申请的保护范围。

参考文献

1.吴兵，李晔编著，杨佩昆，史其信主审，2015年。交通管理与控制(第五版)[m]，北京：人民交通出版社。(第一版)杨佩昆，张树升编[m]，1995年。

2.陆健，张国强等著，公路平面交叉口交通安全设计理论与方法[m]，北京：科学出版社，2009年。

3.[德]道路与交通工程研究学会编，李克平译，2006年。交通信号控制指南——德国现行规范(rilsa)，edition1992，北京：中国建筑工业出版社。

4.王大海，王茜，2010年。可具有负周期损失时间的动态信号控制系统的控制方法[p]，专利zn201010103079.2；以此为优先权的“交通信号控制系统、设计方法和特殊设备”，国际专利[p]，pct/cn2011/070879.目前已获中国、俄罗斯、美国、澳大利亚、日本专利授权。

5.周期损失时间l进入负值的精细化最优自适应交通信号控制[j]，第九届中国智能交通年会优秀论文集，第九届中国智能交通年会学术委员会编，电子工业出版社，2014年10月。p.191-200。

6.王大海，王茜，2005年。多相位交叉口半幅路权控制系统及其变形的设计方法[j]，《公路交通技术》，2005，no.4.

7.倪颖，李克平，徐洪峰，信号交叉口机动车左转待行区的设置研究[j]，《交通与运输》2006(b12)：32-36.

8.王殿海，李丽丽，陈恒，机动车左弯待转区设置的临界条件[j]，《公路交通科技》2009年11期。

9.唐琤琤等著，《道路交通标志和标线手册》[m]，北京：人民交通出版社，2009年。gb5768-1999和2009。

10.倪颖，李克平，徐洪峰，信号交叉口机动车左转待行区的设置研究[j]，《交通与运输》2006(b12)：32-36.

11.王大海，王茜，不停车通过待行区的交通信号精细化控制与优化[j]，《道路交通与安全》2015年01期。

12.王大海，2005年，交叉口间的交通协调控制系统[p]，专利zn200510117553.6，中国授权。