图1 交叉口示意图
沿线八个交叉口的各转向流量数据（如表1所示），基于这些数据资料可以计算单点交叉口最佳周期、绿信比及相位相序。
表1 交叉口流量流向表
具体设计过程如下：
1) 确定公共周期及交叉口初始配时
根据交叉口流量数据，基本按照常规对称放行的相位结构（T 型交叉口采用三相位结构），可以确定相位相序结构、计算出每个交叉口的最佳周期时长、相位绿灯时长等数据，选取周期时长最大的交叉口作为关键交叉口，以协调范围内关键交叉口周期时长作为控制区域内所有交叉口的公共周期，并将非关键交叉口周期时长调整为公共周期后的相位配时方案。
信号周期时长可按Webster延误最小公式计算最佳周期时长，由交通信号总损失时间L与所有关键逻辑灯组流量比之和Y确定：
信号周期也可以根据其他实用方法来确定。周期计算结果须按最小周期不小于40s，最大周期不超过150s，以10s为最小单位时间进行调整。经初步计算的各交叉口最佳周期，如表2所示：
表2 交叉口最佳周期表
可以看出 3 号交叉口的最佳周期最大（116 s），由此确定其为关键交叉口。按上述取整方法，将公共周期微调至为 10 的整数倍，即 120 s。在此基础上，对其余各交叉口的周期调整至公共周期。以 1 号交叉口为例，该交叉口的最佳周期为 80 s。在进行周期调整时，信号相位结构及相位间绿灯间隔时间仍保持不变。在该例中，总损失时间为 15 s，调整周期时，只需根据流量比重新分配各相位的绿灯时长即可。
另外，6 号交叉口计算得到的最佳周期为 49 s。一般情况下，可以考虑用系统公共周期的一半来进行信号配时的设计。但是，6 号交叉口的东、西进口道直行的绿灯时间小于其同相位的行人过街最小绿灯时间（根据过街距离和速度计算得到的行人过街最小绿灯时间约为 25 s），因此，需要将东、西进口道的绿灯时间延长至 25 s，这样周期长度至少为 63 s，不满足系统公共周期一半的要求，因此该交叉口也须将信号周期时长调整至120s。调整信号周期后，各交叉口的相位结构及信号相位时间见图2。相位一确定为该干线各交叉口的协调相位。
图2 交叉口相位相序及信号配时图
2) 设计主要协调方向绿波方案
可以选择交通量大的一侧为主要协调方向，本案例为由东向西方向。根据实际交通运行当中的车队车流平均车速进行单向绿波的设计（绿波行进速度一般取限速的0.85-1.0倍）。该主干道的限速为50km/h。但由于1号交叉口到7号交叉口之间的间距较小，车流量较大，车辆运行车速低于40km/h。而7号交叉口与8号交叉口之间间距约为470m，车辆运行较为顺畅，车速可接近50km/h。因此，在进行绿波协调设计时，将7号交叉口与8号交叉口之间的行进车速设为50km/h，将1号交叉口到7号交叉口之间的行进车速设为40km/h （实际设计工作中，绿波行进速度的确定非常重要，须通过反复观察实际交通流的运行情况，且须观察分析红灯期间聚集在停止线前车辆的绿灯需求，并将其一并考虑在内，来确定合适的设计波速）。结合图1的交叉口间距数据，就可以形成主要协调方向以绿初为参考点的绿波方案，见图3。由此，一个不错的单向绿波设计就算完成了。
到此为止的设计工作，应该说任何一个稍有经验的信号工程师都可以完成。
图3 单向绿波设计图
但是从图中可以看出，这时的反向车流在各交叉口之间基本上都会遇到红灯，完全没有形成反向的“绿波”。如何在此基础上设计出正反两个方向都能兼顾的双向绿波，就需要一定的专门知识和经验了。
03/ 双向绿波设计
由于初步设计中，信号控制的相位结构基本采用对称放行的模式，这就限制了反向绿波形成的可能性，即：要形成双向绿波，必须打破对称放行的相位结构，根据双向绿波设计的要求来确定各交叉口的相位结构。
根据干线交叉口的时-距与相位结构关系，可以提出一个系统化的设计方法，以确保形成一个基本的双向绿波信号结构方案，具体方法如下：
1) 反向辅助线
在以上初步形成的单向绿波时距图中的关键交叉口，找到双向绿灯时间中点及双向交叉口停止线的空间中间点形成的交点，按协调路段的设计绿波速度，画出一条斜线，然后按该相位绿灯时间的起始与终止时间点，画出两条平行线，如图4所示：
图4 双向绿波设计过程图
2) 信号相位结构调整
找到两条绿波中间线的交点TP，由两条平行线（即期望绿波带）在各交叉口停止线的位置，可以找到其理想的绿灯时间区间。
对各交叉口，可以根据绿波中间线的交点TP离交叉口中心点的距离，按图5所述规则来确定信号相序结构：
图5 信号相序结构调整规则
有必要对上述规则作一说明：
如以上单向绿波图中的三号交叉口（关键交叉口），其正反双向绿波中心线的交点位于该时距图中交叉口的中心位置（相当于上述A的情形），因此可以维持对称放行的相位结构（甚至可以进行两相位的控制模式）；站在二号交叉口的位置，可以看出其正反双向绿波中心线的交点位于该时距图中离交叉口的中心比较远的位置（属于上述C的情形），因此须将该交叉口的信号相位结构调整为单边放行的模式，如图6中二号交叉口的相位相序结构图；站在五号交叉口的位置，可以看出其正反双向绿波中心线的交点位于该时距图中离交叉口的中心比较近的位置（属于上述B的情形），因此可以采用如图6中五号交叉口的相位搭接模式。按照这个系统化的方法调整后的各交叉口信号相位结构如图6所示。
图6 交叉口相位相序及信号配时图
按照上述方法，即可以形成一个相当不错的双向绿波，如图7所示：
图7 双向绿波时距图
信号工程师可以根据具体的干道上各交叉口的平面布局与交通运行的实际情况再加以微调，如：需要绿初协调还是绿尾协调？如何兼顾非协调方向上比较重要的交通流向？以及合理安排行人信号、适当考虑公交优先的需求，等等，最后可以获得一个比较理想的双向绿波。
04/ 结语
本文介绍了一种实用的双向绿波的系统化设计方法，无需复杂的理论模型，也无需进行繁琐的计算，仅根据干线交叉口的平面和交通流量的基本数据资料，按照本文介绍的流程，即可以设计出比较理想的双向绿波。如果有一个制作干线交叉口信号时距图的辅助软件，可以使得设计工作更加高效。即使没有辅助软件，采用简单的纸尺笔，也可以方便地设计出合理适用的双向绿波信号方案来。
作者简介
丁海龙：连云港杰瑞电子有限公司
朱梁：连云港杰瑞电子有限公司
李克平：同济大学交通运输工程学院教授
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