道路交叉口信號控制優(yōu)化設(shè)計畢業(yè)論文

1、jinbindadao與taichanglu交叉口信號控制優(yōu)化設(shè)計the signal control optimization of the intersection jinbindadao and taichanglu摘要城市交通繁忙的平面交叉口一般都設(shè)置信號燈管理交通， 信號交叉口的通行能力與信號控制設(shè)計有密切關(guān)系。選擇優(yōu)化的方案來最大限度地發(fā)揮平面交叉口的通行能力，減少延誤，以解決交通瓶頸問題。信號控制交叉口的交通設(shè)計方案較為復(fù)雜，為了對信號控制交叉口進行快速評價，可以通過實際交通流量調(diào)查，得到交叉口飽和度、流量比、車道通行能力、車輛延誤等一系列數(shù)據(jù)，供規(guī)劃設(shè)計人員進行交叉口設(shè)計時作為

2、參考。本文主要對天津xx大道和xx路交叉口進行交通渠化和配時設(shè)計，進行優(yōu)化設(shè)計，在理論上解決其交通瓶頸問題。關(guān)鍵詞：交叉口；交通信號控制；配時設(shè)計；通行能力abstractthe urban traffic busy intersection set light plane general management, traffic signal crossing capacity and signal control design has close relationship. choose the optimization scheme to maximize the plane crossi

3、ng capacity, reduce the delay, to solve the traffic bottleneck problems. the traffic signal control intersection design scheme is relatively complex, in order to control the intersection of signal for a rapid assessment, can pass the actual traffic flow investigation, get intersection saturation, th

4、e flow of traffic capacity than, lane, vehicles and so on a series of data, delay for planning and design personnel as a reference when intersection design. this paper focuses on the shore and taichang tianjin jin highway intersection traffic and timing, highly channelizing design optimization desig

5、n, in theory to solve the traffic bottleneck problems.key words：intersection；traffic signal control；timing design；case-based reasoning目錄第1章 緒論11.1 平面交叉口存在的主要問題11.1.1 交叉口信號配時缺乏科學(xué)性11.1.2 交叉口信號配時不夠人性化21.2 交通控制的發(fā)展方式21.3 交通控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢31.3.1 交通信號控制的研究方向41.3.2 交通信號控制相關(guān)系統(tǒng)的研究介紹51.4 城市交通信號控制的研究意義6第2章 城市交通信號控制的基

6、本理論72.1 信號燈的含義及燈序安排72.1.1 信號燈的含義72.1.2 各式信號燈的次序安排82.2 交叉口交通信號燈設(shè)置依據(jù)92.2.1 交叉口設(shè)置信號控制的利弊92.2.2 設(shè)置交通信號控制的理論分析方法92.2.3 設(shè)置交通信號控制的依據(jù)92.3 交通信號控制的基本概念102.3.1 含義112.3.2 交通控制的分類112.4 交通信號控制的主要參數(shù)及主要性能指標122.4.1 信號基本控制參數(shù)132.4.2 評價信號控制交叉口的交通效益的指標14第3章 單交叉口定時信號配時設(shè)計163.1 定時信號控制配時設(shè)計流程163.2 信號相位基本方案163.2.1 信號相位的確定原則16

7、3.2.2 信號相位相序設(shè)計考慮因素163.2.3 相序安排18第4章 xx大道與xx路交叉口現(xiàn)狀評價194.1 設(shè)計對象介紹194.2 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的收集整理224.2.1 道路幾何條件的調(diào)查224.2.2 交通量的調(diào)查234.2.3 車頭時距的調(diào)查374.2.4 信號控制狀況394.3 交通現(xiàn)狀和問題分析40第5章 交叉口信號控制概略設(shè)計445.1 問題對策及概略設(shè)計445.1.1 機動車道的設(shè)計445.1.2 非機動車道的設(shè)計465.1.3 信號控制方案465.2 信號配時的初步檢驗46第6章 交叉口信號控制詳細設(shè)計556.1 進出口道空間設(shè)計556.1.1 進出口道設(shè)計556.1.2 行人

8、過街橫道設(shè)計556.2 信號控制方案的確定556.3 設(shè)計方案評價57致謝61參考文獻62英文翻譯原文63英文翻譯70第1章 緒論1.1平面交叉口存在的主要問題在我國，由于近年來機動車保有量迅速增加，交通設(shè)施建設(shè)滯后以及管理措施不夠完善的原因，致使平面交叉口的交通堵塞現(xiàn)象日趨嚴重。從而影響到城市路網(wǎng)通行能力的發(fā)揮。車輛在平面交叉口處反復(fù)地分流、合流及交叉，交通狀況復(fù)雜，平面交叉路口是制約城市道路交通功能的瓶頸。對于一個大城市，加強城市道路基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、改善城市快速干道系統(tǒng)是必要的，但做好平面交叉口的規(guī)劃、設(shè)計、改建和管理工作無疑是具有及其重要的意義。平面交叉口問題主要在于交叉口信號配時缺乏科學(xué)

9、性，不夠人性化。1.1.1 交叉口信號燈配時缺乏科學(xué)性1、相位放行時間不合理目前交叉口信號相位放行時間存在一下問題：一是一些交叉口的相位多采用簡單的二相位進行控制，交叉口沖突點較多，存在交通安全隱患；二是某個方向的交通信號綠燈時間設(shè)置過短，許多駕駛?cè)诉€沒反應(yīng)過來，時間就過去了；三是某個方向車道上的車流還在源源不斷地駛進路口，同相位相對進口的車道早已車去路空，綠燈時間浪費嚴重。2、綠燈間隔時間設(shè)置不合理綠燈間隔時間也叫交叉口清空時間，是上一相位綠燈結(jié)束到下一相位綠燈啟亮之間的一段時間，一般表現(xiàn)為黃燈時間加全紅時間。它的作用是避免下一相位頭車與上一相位尾車在交叉口范圍內(nèi)相撞，故其設(shè)置大小的恰當(dāng)與否

10、與路口的行車安全密切相關(guān)。少數(shù)城市為了杜絕闖黃燈現(xiàn)象的發(fā)生，干脆將黃燈取消，而用綠燈倒計時或綠閃代替黃燈，一些城市的交叉口雖然設(shè)置了綠燈間隔時間，但是并沒有根據(jù)交叉口的實際情況進行科學(xué)設(shè)置，反而降低了交叉口的通行能力。3、路口之間協(xié)調(diào)性差交叉口的信號配時缺乏協(xié)調(diào)性，交警部門在對交叉口信號燈進行配時時，往往只考慮單個交叉口的流量，而沒有與相鄰的交叉口進行協(xié)調(diào)控制，結(jié)果是該路口交通擁堵問題解決了，流量暢通了，但是卻將該交叉口的交通流轉(zhuǎn)移到了上游或者下游的相鄰交叉口，交通擁堵問題還是沒有解決。4、信號燈放行順序不統(tǒng)一在我國很多城市中，同一條道路的不同交叉口，信號相位的放行順序經(jīng)常不一致，有的路口直行

11、信號先放行，有的路口左轉(zhuǎn)彎信號先放行。這種情況下，對一些不熟悉路況的駕駛?cè)耍黾恿诵熊嚨呢摀?dān)，有的時候由于誤判導(dǎo)致闖紅燈現(xiàn)象的發(fā)生，甚至發(fā)生交通事故。1.1.2交叉口信號配時不夠人性化 1、行人過街時間配置不合理如今新建的道路又寬又平，但市民在通過交叉口時，卻感到越來越困難。很多地方的老百姓反映，由于路口的行人過街時間較短，行人在過馬路時，往往只走到一半，就被擋在路中間，進退兩難，這不僅影響了正常的交通秩序，也給行人造成了安全隱患。2、右轉(zhuǎn)信號燈和行人沖突嚴重很多城市的路口右轉(zhuǎn)車輛是不受限制的，在右轉(zhuǎn)車輛較多的大交叉口，直行燈亮后行人因搶不過右轉(zhuǎn)機動車而無法通行，只有等少數(shù)駕駛?cè)俗屄坊虼笠?guī)模的

12、行人強行前進時才能通過。這種情況下，機動車和行人經(jīng)常會發(fā)生交通事故，行人過街很不安全。1.2交通控制的發(fā)展歷程先進的城市交通控制系統(tǒng)，投資少、見效快，是改善城市交通運行狀況的重要途徑之一，同時，它也是城市現(xiàn)代化的重要標志。早在100多年前，人們就開始了交通信號控制的研究，控制車輛進入交叉口的次序。1868年，英國倫敦燃氣信號燈的問世，標志著城市交通信號的正式使用。1913年，在美國的俄亥俄州的 cleveland市出現(xiàn)了世界上最早的交通信號控制裝置。1926年，美國的芝加哥采用了交通燈控制方案，在每個交叉口都有唯一的交通燈控制，適應(yīng)單一的交通流。從此，交通控制技術(shù)和相關(guān)控制技術(shù)、相關(guān)控制算法的

13、發(fā)展，逐漸改善了控制的安全性、有效性和對環(huán)境的影響。交通信號機由手動到自動，交通信號周期又固定周期到可變周期，控制系統(tǒng)方式由點控制到線控制再到區(qū)域控制，從車輛檢測器的出現(xiàn)，交通信號控制經(jīng)歷了將近百年的發(fā)展。1963年，加拿大的多倫多市，建立的一套計算機系統(tǒng)進行集中協(xié)調(diào)感應(yīng)控制的交通信號控制系統(tǒng)，引領(lǐng)著城市道路交通信號控制系統(tǒng)進入了一個新的發(fā)展階段。城市交通信號控制的發(fā)展狀況如表1-1所示。表1-1 城市交通信號控制的發(fā)展狀況形式時間國別城市名稱控制路口數(shù)信號周期檢測器控制方式點控1868英國倫敦燃氣色燈單/1913美國克利夫蘭電力色燈單/1926英國各城市單點定周期自動信號機單定/自動1928

14、美國各城市感應(yīng)式自動信號機單定氣壓式自動線控1917美國鹽湖城手控干道協(xié)調(diào)控制6定/人工1922美國休斯敦電子計時干道協(xié)調(diào)控制12定/電動1928美國各城市步進式定時干道協(xié)調(diào)控制多個變/電動面控1952美國丹佛模擬計算機交通信號控制系統(tǒng)多個（網(wǎng)）變氣壓式計算機1963加拿大多倫多數(shù)字計算機集中協(xié)調(diào)感應(yīng)控制信號系統(tǒng)多個（網(wǎng)）變電磁式計算機1968英國各城市transyt系統(tǒng)路網(wǎng)變計算機70年代末澳大利亞悉尼scat系統(tǒng)路網(wǎng)變電磁式計算機1980英國各城市scoot系統(tǒng)路網(wǎng)電磁式計算機我國在交通信號控制系統(tǒng)研究方面工作起步較晚，解放前后很長一段時間，只有少數(shù)幾座發(fā)城市有為數(shù)不多的單點定周期控制的交

15、叉口。直到20世紀70年代，有關(guān)單位才開始這方面的研究，陸續(xù)開始進行了感應(yīng)式、定周期信號控制。但是，由于我國的開發(fā)能力相對落后，機動車、非機動車混行等因素，導(dǎo)致引進的系統(tǒng)多數(shù)只能執(zhí)行單點多時段控制，很少能夠進行干線協(xié)調(diào)控制。而檢測設(shè)備損壞和系統(tǒng)維護工作的滯后，也在一定程度上影響了控制效果。今年來，為了解決日益突出的城市交通問題，我國出現(xiàn)了一批專業(yè)從事交通控制系統(tǒng)研究開發(fā)的公司。他們通過自行研究，或與清華大學(xué)、吉林大學(xué)、同濟大學(xué)等高等院校合作，相繼研究開發(fā)了一些具有自主知識產(chǎn)權(quán)的城市交通控制系統(tǒng)，這些產(chǎn)品正逐步在各個城市得到使用。1.3 交通控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢城市道路網(wǎng)絡(luò)上的交通容量依然不斷增加

16、著，這表明車輛對道路容量的需求仍然很高，短時期內(nèi)還不能得到徹底改變。自從開始使用計算機控制系統(tǒng)以后，不論是在硬件設(shè)施取得了什么樣的實際進展，交通控制領(lǐng)域的控制邏輯方面始終沒有取得重大的成就。對于減輕交通擁擠機器副作用特別是對于較大的交通網(wǎng)絡(luò)而言，仍然缺乏一種真正能夠起到作用的交通影響控制策略。計算機硬件能力與控制軟件能力不相符，由此造成的影響是很多交通控制策略不能實現(xiàn)的。在少數(shù)的幾個例子中，一些新的控制策略確實能夠得以實現(xiàn)，但是它們卻不能對早期的控制策略進行改進。因為缺乏能夠提高交通狀況，特別是缺乏阻塞網(wǎng)絡(luò)交通狀況實時控制策略，所以說，真正成熟的控制策略仍然是不存在的。另一方面，對于交通內(nèi)部工

17、作機理的理解和研究仍然沒有很大的突破。因此，我們沒有理由在缺乏更深入的研究的情況下，期待獲取更有效果的解決方案。最后應(yīng)該指出的是，有效的交通控制策略的建立仍然要依賴于交通動力學(xué)的建模。車流不應(yīng)該被單純的看作是喲中普通的物理現(xiàn)象，而是應(yīng)該將其視作是包括各路段使用者行為相互作用的復(fù)雜系統(tǒng)。未來的交通信號控制仍然將是以點、線、面控制共存的模式存在。對于中小城市，將更多的仍然是以點、線控制相結(jié)合的控制方式存在。而對于大城市，將更多的采用網(wǎng)絡(luò)控制的控制方式。1.3.1 交通信號控制的研究方向具體發(fā)展方向可分為一下四點：（1） 城市交通智能化控制集成系統(tǒng)的提出按照控制思想來劃分，城市交通控制系統(tǒng)可以分為被

18、動式控制和主動式控制兩種。目前已有的城市交通控制系統(tǒng)基本上都是屬于被動式控制，無論是從集合特性劃分的點、線、面控制，還是按照控制原理劃分的定時控制、感應(yīng)式控制和自適應(yīng)控制，其控制思想都是以在道路上的交通（人和車輛）為主體，通過事先進行人工調(diào)查或者進行實時的自動檢測的方法，了解道路交通流的變化規(guī)律和實時狀態(tài)，并在此基礎(chǔ)上選取適當(dāng)?shù)目刂品桨负涂刂茀?shù)，或者聯(lián)機生成控制方案和控制參數(shù)，而實質(zhì)上，交通信號的設(shè)置是依據(jù)交通需求的變化而采取動態(tài)設(shè)置的，也就是說，交通信號是被動式的控制交通流的變化。從系統(tǒng)設(shè)計的根本出發(fā)點看來，適應(yīng)式城市交通控制系統(tǒng)更多的是考慮如何適應(yīng)交通流的變化方向，體現(xiàn)更多的是被動控制的

19、思想；而主動式智能控制體系體現(xiàn)的卻是從系統(tǒng)的主動思維，希望采取幾級的主動控制策略來是想控制或者減少不必要的事件和現(xiàn)象發(fā)生。城市交通智能化控制集中系統(tǒng)是以城市交通控制為核心，將誘導(dǎo)系統(tǒng)和預(yù)警系統(tǒng)集合而成，從而更好的實現(xiàn)城市交通智能化管理控制的目標。這個系統(tǒng)主要實現(xiàn)的功能，包括及早發(fā)現(xiàn)交通事件以及可能由其客觀原因?qū)⒁l(fā)生交通擁堵的路段，并同時與誘導(dǎo)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)相結(jié)合，提高交通疏導(dǎo)的效率，降低由于交通不暢帶來的各種損失。（2） 開放式交通信號控制系統(tǒng)的產(chǎn)生在傳統(tǒng)的城市交通控制領(lǐng)域，交通信號控制通信的封閉性嚴重阻礙了交通控制系統(tǒng)開放式的實施，也使得城市交通管理部門無法通過競爭機制購置交通信號控制機。

20、城市交通控制系統(tǒng)對通信寬帶的要求其實很低，通信系統(tǒng)的費用在整個系統(tǒng)中所占的比例也應(yīng)該較低，但是，實際上，大量投資都用在了電纜鋪設(shè)和通信線路租用費上了。（3） 城市高架與平面交通控制系統(tǒng)的一體化城市高架道路已經(jīng)成為解決城市交通問題的一個重要手段和途徑，這對于改善城市交通狀況的作用已經(jīng)得到普遍認同。對于高速干道，在周期性轉(zhuǎn)換交通信號上沒有必要關(guān)系，因而目前，我國高架道路信號控制的主要工作是車流狀況檢測和誘導(dǎo)。平面交通則將交通信號變化作為主要手段，使得某一區(qū)域的交通控制做到自適應(yīng)協(xié)調(diào)控制。從表面看來，平面與高架自成系統(tǒng)，相互獨立，在信號控制上沒有必然直接聯(lián)系，但是實際上，高架道路一般位于交通繁忙路段

21、上，交通流間的相互制約性很強，特別是對于匝道的影響，直接關(guān)系到整個路段的暢通。尤其是下匝道對相鄰路口的影響，更需要交通信號控制系統(tǒng)的輔助，根據(jù)各方向的具體交通流進行分流和控制。（4） 基于軌道交通優(yōu)先的城市交通控制系統(tǒng)軌道交通優(yōu)先的交通信號控制系統(tǒng)的設(shè)計原則，是為了改善道路通行秩序，提高軌道交通的行駛速度，減少區(qū)間內(nèi)停車次數(shù)，提高旅客舒適度。在保證平面交叉的軌道交通的運行效率不低于高架、地下的或者完全封閉式的軌道交通的運行效率，需要采用基于軌道交通優(yōu)先的城市交通控制策略，實現(xiàn)優(yōu)先控制方案，通過合理設(shè)計影響輕軌運行的各種參數(shù)，例如信號燈紅、綠燈開放時間、路口渠化方案、車輛折返點和車站設(shè)置點、各站

22、點停車時間、車輛運輸間隔時間設(shè)定等。并且對高峰時段，需要實施特殊“綠波”控制，結(jié)合路口渠化和車站設(shè)計，進一步縮短軌道交通的運行時間，提高軌道交通的運行速度和效率。目前這種控制模式已經(jīng)在大連市得到實施。1.3.2 交通信號控制相關(guān)系統(tǒng)的研究介紹交通信號控制不能單獨解決城市交通擁擠問題，即使交通信號控制采用綠波方法進行影響交通流分布時，交通管理的失控及其對環(huán)境的破壞仍然讓人無法接受。因此，在實踐中，我們不斷尋求新的方法，與之配合使用。以下的幾種系統(tǒng)與交通信號控制系統(tǒng)配合使用可以獲得重大的效益。（1）自動收費系統(tǒng)影響出行者出行行為的方法之一是定點、定時在道路使用上進行收費(其中包括停車場收費)。自動

23、收費系統(tǒng)與交通網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)相連接，在原理上可以獲得更高的交通效率和更低的環(huán)境影響的改變。通過收費，出行者會選擇旅程的最短行程時間和最低花費的方案，交通擁擠程度和旅行時間的最新信息，這些信息又可用來確定出行者選擇路徑時所需花費的代價。（2）動態(tài)路徑引導(dǎo)提高交通效率的另一種途徑是為出行者提供更多的道路交通狀況信息。動態(tài)路徑引導(dǎo)系統(tǒng)隨時將道路情況向外界傳播出去。每一個交叉口安裝控制器監(jiān)視交叉口及鄰近路段的路段行車狀態(tài)，通過相鄰交叉口控制器之間交換信息，將路網(wǎng)中擁擠、交通事故等消息散布出去，引導(dǎo)出行者調(diào)整到推薦相對最優(yōu)路徑上。（3）公交運輸?shù)膬?yōu)先權(quán)交通信號控制下的公共交通車輛優(yōu)先控制是公共交通科學(xué)管理

24、的重要手段之一。在一些西方發(fā)達國家，十分重視在信號控制的交叉口給予公交車輛優(yōu)先權(quán)。這是因為公共交通車輛運輸量大，平均載客量大，相對平均給每個乘車人所占用的道路面積小。大力發(fā)揮公共交通運輸?shù)奶攸c，提高公共車輛的運行效率，降低公交車輛在交叉口的延誤，增加公共交通的使用率，有利于緩解交通擁擠的緊張局勢。1.4 城市交通信號控制的研究意義交通是城市經(jīng)濟活動的命脈，對提高人民生活水平、加快發(fā)展城市經(jīng)濟有著十分重要的作用。20世紀以來，隨著汽車工業(yè)的迅速發(fā)展，汽車已成為人們?nèi)粘３鲂械闹匾ぞ摺Ｆ嚬I(yè)給人們帶來各種便利的同時，也帶來了一些令人困擾的問題，如環(huán)境污染、交通擁擠、交通事故頻發(fā)，給人們的生命財產(chǎn)

25、帶來了很大的安全隱患。城市交通問題是阻礙城市發(fā)展、制約城市經(jīng)濟建設(shè)的重要因素，人們對交通有效控制的意識越來越強烈。我國在1988年頒布了“中華人民共和國道路交通管理條例”，其主要內(nèi)容是對人、車、路、環(huán)境四者的管理規(guī)則。它以法律的形式維護基本交通秩序，保障了交通安全、舒適與暢通。第2章 城市交通信號控制的基本理論世界各國交通管理的經(jīng)驗表示，道路交叉口交通管理的最有效的方式之一就是交通信號控制。因此，交通信號控制成為道路交叉口最普遍的交通管理方式。城市交通信號控制主要指城市各個交叉口的交通信號燈控制，通過控制交叉口信號燈燈色、燈時變化，實現(xiàn)合理指揮交通流通行和停止，達到疏散交通流，減少交通擁堵，保

26、證城市道路的暢通，盡可能避免交通事故的發(fā)生，減少環(huán)境污染。本章首先介紹信號燈的概念和燈色控制方案。隨后介紹城市交通信號控制系統(tǒng)的一些基本概念，其中包括信號相位、信號周期、綠信比、相位差等。2.1 信號燈的含義及燈序安排2.1.1 信號燈的含義交通信號燈及其控制技術(shù)隨著社會的發(fā)展而發(fā)展著。交通信號燈燈色早期只有紅、綠兩種，綠燈亮表示可以通行，紅燈亮表示禁止通行。在交叉口上，通過人工控制，對先來車的道路亮綠燈，指揮來車通過，同時給相交的道路亮紅燈，指揮該路上來車暫停，等待綠燈啟亮再通行，以維持相沖突車輛先后通過交叉口的秩序。后來，隨著車輛的不斷增多，駕駛員為減少出行時間開始爭道，于是出現(xiàn)了紅、黃、

27、綠三色燈色，綠燈亮表示可以通行，紅燈亮表示禁止通行，黃燈色對駕駛員起到預(yù)警作用，黃燈亮表示紅燈即將亮，車輛應(yīng)該停止前進。隨著交通事業(yè)的不斷發(fā)展，在交叉口各個方向的車-車沖突、人-車沖突問題越來越嚴重，于是要求在時間上將車流、人流嚴格分離。為適應(yīng)這種發(fā)展要求，信號配時技術(shù)的研究也不斷進步著，相繼出現(xiàn)各種時間分離方法。同時，電子技術(shù)的發(fā)展也為設(shè)計適合需求的交通信號控制機和車輛檢測器提供了有利條件。機械控制器、電機控制器、電子控制和計算機控制系統(tǒng)相繼出現(xiàn)。相應(yīng)產(chǎn)生了符合多種時間分離方法的、多樣化的現(xiàn)代化信號燈。除了紅、黃、綠三種燈色的信號燈，現(xiàn)在還出現(xiàn)了可以標示方向的箭頭燈、閃爍燈和倒計時指示燈等。

28、隨著信號燈種類的不斷發(fā)展，各國使用信號燈的方法差異也越來越大，賦予給信號燈的含義也各不相同，使國際間交通往來發(fā)生很多混亂。在各方呼吁下，1968年，聯(lián)合國總和各國對交通信號燈含義的規(guī)定，曾討論頒布過道路交通標志和交通信號協(xié)議，對各種交通信號的定義，做了一個基本的統(tǒng)一規(guī)定。1974年，歐洲各國交通部長聯(lián)席會議又協(xié)定商定了歐洲道路交通標志和信號協(xié)定。協(xié)定將信號燈含義摘要如下:（1）非閃燈綠燈:表示車輛可通行。在平面交叉口，面對綠燈的車輛可以直行、左轉(zhuǎn)或右轉(zhuǎn)，左右轉(zhuǎn)彎車輛必須讓合法通行的其他車輛和人行橫道線內(nèi)的行人先行。但是如果在該綠燈所允許通行的方向上，交通非常擁堵，以至進入路口的車輛，在燈色改變

29、之后，還是通不過，這時，即使亮綠燈，車輛也不得通行。紅燈:表示不許車輛通行，面對紅燈的車輛不能超過停車線。黃燈:表示即將亮紅燈，車輛應(yīng)該停止。除非黃燈剛亮?xí)r，已經(jīng)接近停止線、無法安全制動的車輛，可以開出停止線。（2）閃燈閃紅燈:警告車輛不許通行。閃黃燈或兩個黃燈交替閃亮:表示車輛可通行，但必須特別小心。（3）箭頭燈綠色箭頭燈:表示車輛只允許沿箭頭所指的方向通行。紅色或黃色箭頭燈:表示僅對箭頭所指的方向起紅燈或黃燈的作用。（4）專用于自行車的信號燈應(yīng)在信號燈上加有自行車的圖案。（5）專用于行人的信號燈應(yīng)在信號燈上加有人的圖案。我國對信號燈含義的規(guī)定在中華人民共和國道路交通安全法實施條例中做了詳細

30、規(guī)定，基本上與國際規(guī)定一致，僅對黃燈的含義與國際略有差別。交通控制信號設(shè)置的主要目的在于使各方向、各種類的交通流有秩序、高效率的通過交叉口。當(dāng)一個交叉口的車流量較小時，通過設(shè)置停車或者讓路標志就可以解決交通分離問題。若當(dāng)一個交叉口的交通量接近其設(shè)計通行能力時，就必須設(shè)置交通信號燈進行交通控制，否則車流的不暢通會大大增加車輛的停車次數(shù)和延誤時間。因而，正確設(shè)計、合理設(shè)置交通控制信號，是提高交叉口通行能力、有效疏散交通、保證交通暢通、保證道路安全的有效方法。2.1.2 各式信號燈的次序安排各種信號燈的裝置次序也有統(tǒng)一規(guī)定，以便于駕駛?cè)朔直?。次序安排的原則是將重要的燈色放在重要的位置。信號燈的次序安

31、排分為豎式和橫式兩種。1）豎式（1）普通的信號燈的次序，國際規(guī)定，自上而下為紅、黃、綠燈。（2）帶有箭頭燈時，安排次序如下：單排式：自上而下，一般為紅箭頭燈、黃箭頭燈、綠箭頭燈、直行箭頭燈、左轉(zhuǎn)箭頭燈和右轉(zhuǎn)箭頭燈，中間可省略不必要的箭頭燈。當(dāng)同時裝有直行、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)三個箭頭燈時，可省掉普通綠箭頭燈。雙排式：一般在普通信號燈的靠近道路邊緣一側(cè)加裝左轉(zhuǎn)箭頭燈，或左轉(zhuǎn)箭頭和右轉(zhuǎn)箭頭燈，或左轉(zhuǎn)、直行、右右三個箭頭燈。2）橫式（1） 普通信號燈的次序，國際規(guī)定，自靠近路中心線向路邊緣依次為紅、黃、綠燈。（2） 帶有箭頭燈時的安排次序為：單排式：自靠近路中心線向路邊緣，一般分為紅、黃、左箭頭、直箭頭、右箭

32、頭燈；或紅、黃、左箭頭、綠燈；或紅、黃、綠、右箭頭燈。、雙排式：一般在普通燈下，自靠近路中心線向路邊緣，為左箭頭燈、直箭頭燈和右箭頭燈，中間可省略掉不必要的箭頭燈。橫排時，左、右箭頭燈所處位置，原則上同左、右車道的位置一致。2.2交叉口交通信號燈設(shè)置依據(jù)2.2.1交叉口設(shè)置信號控制的利弊一般來說，當(dāng)交通量增加到接近停車或讓路標志交叉口所能處理的能力時，考慮在這種交叉口上加設(shè)交通信號控制。由于設(shè)有停車標志和上路標志的交叉口各有利弊，各有其使用條件，因此，合理設(shè)置信號燈，才能夠更好的發(fā)揮信號燈的交通效益；當(dāng)設(shè)置不當(dāng)時，不但浪費設(shè)備和安裝的費用，而且會對交通造成不良的后果。合理設(shè)置信號控制系統(tǒng)的交叉

33、口，其所能提供的通行能力比設(shè)有停車或讓路標志的交叉口大。當(dāng)設(shè)有停車或讓路標志的交叉口的實際交通量接近其通行能力時，車流就不能暢通的通過交叉口，大大增加了車輛的停車次數(shù)和延誤，次要道路上的車輛的停車次數(shù)和延誤更加嚴重。這時，將設(shè)有停車標志和讓路標志的交叉口改為信號控制，可改善道路上的通車狀況，尤其是可減少次要道路上的停車和延誤現(xiàn)象。但是，不可避免會出現(xiàn)次要道路上沒有車輛通過卻亮綠燈，主要道路上車輛卻在排隊等待綠燈，這種主路車輛的被動停車導(dǎo)致了無謂的能源消耗和運行費用的浪費。交通信號是在道路空間上無法實現(xiàn)分離原則的地方，主要是在平面交叉口上，用來在時間上給交通流分配通行權(quán)的一種交通指揮手段，。交通

34、信號燈用輪流顯示不同的燈色來指揮交通的通行或停止。但是在實際應(yīng)用中，交通信號控制經(jīng)常被視作是道路交叉口的主要安全設(shè)施，為了解決道路交通安全問題而被盲目的設(shè)置在交叉口。雖然交通安全是交通管理中的一個重要目標，但是它并不是交通控制的主要目標。交通信號控制的主要目標是使各類、各向交通有秩序、高效率的運行。2.2.2設(shè)置交通信號控制的理論分析方法將停車、讓路標志控制交叉口改為信號控制交叉口，主要考慮的兩個因素是停車、讓路標志控制交叉口的通行能力和延誤。1.停車、讓路標志控制交叉口的通行能力根據(jù)停車、讓路標志控制交叉口的通車規(guī)則，次要道路上的車輛必須等主要道路車流間出現(xiàn)足夠的可穿越空當(dāng)時，才能通過。因此

35、，主要道路上的交通幾乎不受相交道路交通的影響，如忽略左、右轉(zhuǎn)彎車 輛的影響，則可以認為主要道路在這種交叉口進口道上的通行能力幾乎和路段的通行能力一樣。據(jù)經(jīng)濟合作和發(fā)展組織（oecd）的報告，認為目前計算停車、讓路標志控制交叉口通行能力最簡便而又較可靠的方法是德國所采用的方法。2.停車、讓路標志控制交叉口的延誤次要道路交通量增長到一定程度時，車輛延誤增加非常快。此時，若改為信號控制交叉口，將可以有效地降低次要道路車輛的延誤，但主要道路車輛的延誤卻不可避免的要增加。因此可以通過對比改用信號控制前后主次道路上車輛總延誤的大小，來決定是否實行信號控制。確定停車、讓路標志控制交叉口的延誤十分困難，這方面

36、的研究成果雖然不少，但能真正實用的似乎還沒有，主要研究方法是通過理論分析、計算機仿真或兩者相結(jié)合進行。交通量與延誤是考察交叉口該使用何種控制方式的主要定量分析依據(jù)，但卻不是唯一的依據(jù)，在實際工作中還需根據(jù)當(dāng)?shù)氐木唧w條件進行綜合分析才能得出正確的決策。2.2.3設(shè)置交通信號控制的依據(jù)設(shè)置交通控制信號雖有理論分析的依據(jù)，但尚未成為公認的有效方法。加上世界各國的交通條件又各有差異，所以制定具體依據(jù)數(shù)字不盡相同，但原則上是在理論分析基礎(chǔ)上，考慮各自的實際交通狀況后制定出各自的依據(jù)。美國統(tǒng)一交通控制設(shè)施手冊所制定的依據(jù)較為詳細，下面主要介紹該手冊所定的依據(jù)。1、 設(shè)置交通信號須做的調(diào)查工作在考慮要把某個

37、標志控制的交叉口改為信號控制交叉口之前，必須做好下列調(diào)查工作：（1） 車輛與行人的交通流量；（2） 進口道上的車輛行駛速度；（3） 交叉口的平面布置圖；（4） 交通事故及沖突記錄圖；（5） 可穿越臨界空當(dāng)；（6） 延誤。2、 設(shè)置交通控制信號的依據(jù)（1）機動車流量依據(jù)。交叉口任意若干小時（4h，8h，或12h）中主要道路進口道車流量，次要道路進口道車流量，交叉口總流量，以及未來幾年機動車流量。（2）停車延誤依據(jù)。主要是高峰小時次路進口道車輛總停車延誤的大小。（3）行人（或?qū)W童）交通量依據(jù)。穿越交叉口主路的行人交通流量（或過街學(xué)童的批數(shù)和人數(shù)），及可供穿越的空檔大小及數(shù)量。（4）協(xié)調(diào)控制依據(jù)?？?/p>

38、慮相鄰交叉口協(xié)調(diào)控制的需要。（5）交通事故依據(jù)。一年中發(fā)生人身傷害或財產(chǎn)損失的交通事故次數(shù)，并綜合考慮信號控制對車流連續(xù)通行的影響，交叉口車流量和行人流量，以及提高交通安全的程度。我國于1994年頒布實施的國家標準道路交通信號燈安裝規(guī)范（gb 148861994），對我國各道路交叉口和路段上交通信號燈的安裝依據(jù)、安裝方式和安裝要求作出了規(guī)定。其中，對于信號燈的安裝規(guī)定了如下的依據(jù)：（1）當(dāng)進入同一交叉口高峰小時及12h交通流量超過表21所列數(shù)值及有特別要求的交叉口可設(shè)置機動車信號燈。（2）設(shè)置機動車道信號燈的交叉口，當(dāng)?shù)缆肪哂袡C動車、非機動車分道線且道路寬度大于15m時，應(yīng)設(shè)置非機動車道信號燈

39、。（3）設(shè)置機動車道信號燈的交叉口，當(dāng)通過行人橫道的行人高峰小時流量超過500人次時，應(yīng)設(shè)置人行橫道信號燈。（4）實行分道控制的交叉口應(yīng)設(shè)置車道信號燈。（5）在交叉口間距大于500m、高峰小時流量超過750輛以及12h流量超過8000輛的路段上，當(dāng)通過人行橫道的行人高峰小時流量超過500人次時，可設(shè)置人行橫道信號燈及相應(yīng)的機動車道信號燈。表21交叉口設(shè)置信號燈的交通流量標準主要道路寬度（m）主道路交通流量（輛/h）支道路交通流量（輛/h）高峰小時12h高峰小時12h小于1075080003503800800900027021001200130001902000大于109001000039041

40、001000120003002800140015000210220018002000015015002.3 交通信號控制的基本概念2.3.1 定義交通信號是在道路空間上無法實現(xiàn)分離原則的地方，主要是在平面交叉口上，用來在時間上給交通流分配通行權(quán)的一種交通指揮措施。作用是將空間上相互沖突的交通流進行時間分離，使車輛能安全、迅速地通過交叉口。交通信號控制參數(shù)分為時間參數(shù)和交通流參數(shù)，時間參數(shù)有信號周期、相位、綠信比，交通流參數(shù)有飽和流量、通行能力和飽和度。2.3.2 交通控制的分類1、按控制范圍分類（1）單個交叉口的交通控制（點控，isolated intersection control）每個交

41、叉口的交通信號控制只按照該交叉口的交通狀況獨立運行， 不與其相鄰交叉口的控制信號有任何關(guān)系，成為單個交叉口交通控制，也稱單點信號控制，俗稱“點控制”。是交叉口交通信號控制中最基本的形式。（2）干道交叉口信號聯(lián)動控制（線控，arterial intersection control）把干道上若干連續(xù)交叉口的交通信號通過一定的方式聯(lián)結(jié)起來，同時對各個交叉口進行一些相互協(xié)調(diào)的配時設(shè)計方案，讓各個交叉口的配時信號燈按此協(xié)調(diào)方案聯(lián)合運行，使車輛通過這些交叉口時不經(jīng)常遇到紅燈，減少停車次數(shù)，稱為干道信號聯(lián)動控制，也叫“綠波”信號控制，俗稱“線控制”。這種控制的原始思路是：希望使車輛通過第一個交叉口后，按一

42、定的車速行駛， 到達以后的交叉口時就不再遇見紅燈。但是，實際上，由于各車在道路上行駛的車速不盡相同，且隨時變化，交叉口同時受左、右轉(zhuǎn)車輛進出的干擾，所以很難碰到一路都是綠燈的巧遇，但是，確實能夠使車輛少遇幾次紅燈，減少大量車輛的停車次數(shù)與延誤。根據(jù)相鄰交叉口間信號燈連結(jié)方法的不同，線控制可分為：a、有電纜線控：由主控制機或計算機通過傳輸線路操縱各信號燈間的協(xié)調(diào)作用。b、無電纜線控：通過電源頻率及控制機內(nèi)的計時裝置來操縱各信號燈按時協(xié)調(diào)運行。（3）區(qū)域交通信號控制系統(tǒng)（面控，areawide control）以某個區(qū)域中所有信號控制交叉口作為協(xié)調(diào)控制的對象，稱為區(qū)域交通信號控制系統(tǒng)，俗稱“面控制

43、”。控制區(qū)內(nèi)受控交通信號都受交通控制中心的集中控制。對范圍較小的區(qū)域，可以整區(qū)集中控制；范圍較大的區(qū)域，可以分區(qū)分級控制。分區(qū)的結(jié)果往往使面控制成為一個由幾條線控制組成的分級集中控制系統(tǒng)，這時，可認為各線控制是面控制中的一個單元，有時分區(qū)成為一個點、線、面控制的綜合性分級控制系統(tǒng)。2、按控制方法分類（1）定時控制交叉口交通信號控制機均按事先設(shè)定好的配時方案運行，也稱定周期控制。一天只用一種配時方案的稱為單段式定時控制；一天按不同時段的交通量采用幾個配時方案稱為多段式定時控制。（2）感應(yīng)控制感應(yīng)控制是在交叉口進口到上設(shè)置車輛檢測器，信號燈配時方案由計算機或智能化信號控制機計算，可隨檢測器檢測到的

44、車流信息而隨時改變的一種控制方式。感應(yīng)控制的基本方式是單個交叉口的感應(yīng)控制，簡稱單點感應(yīng)控制。單點感應(yīng)控制又分為：半感應(yīng)控制和全感應(yīng)控制。（3）自適應(yīng)控制把交通系統(tǒng)作為一個不確定系統(tǒng)，能夠連續(xù)測量其狀態(tài)，如車流量，、停車次數(shù)、延誤時間、排隊長度等，逐漸了解和掌握對象，把它們與希望的動態(tài)特性進行比較，并利用差值以改變系統(tǒng)的可調(diào)參數(shù)或產(chǎn)生一個控制，從而保證不論環(huán)境如何變化，均可使控制效果達到最優(yōu)或次最優(yōu)的一種控制方式。分類情況如下圖2-1所示。交通控制系統(tǒng)的分類按信號控制范圍劃分按信號控制原理劃分點控線控面控定時控制感應(yīng)控制自適應(yīng)控制圖2-1 交通控制系統(tǒng)的分類圖2-1 交通信號控制的分類2.4

45、交通信號控制的主要參數(shù)及主要性能指標2.4.1信號基本控制參數(shù)平面交叉口的信號控制的配時基本參數(shù)包括：周期時長、相位（相序、相位數(shù)）、綠信比等。1）周期時長周期時長是對應(yīng)于某一進口道信號燈各種燈色輪流顯示一次所需的時間，即各種燈色顯示時間之和；或是某主要相位的綠燈啟亮開始到下次該綠燈再次啟亮之間的一段時間，見圖2-2。用c表示，單位為秒（s）。一般信號燈的最短周期時長不少于36s，否則就不能保證幾個方向的車輛順利通過交叉口。最長周期時長一般不超過120s，否則，可能引起等待的司機煩躁或誤以為燈色控制已經(jīng)失靈。2）相位差在信號控制交叉口，其每一種控制狀態(tài)（一種通行權(quán)），即對各進口道不同方向所顯示

46、的不同燈色的組合，稱為一個信號相位。所有這些信號相位及其順序統(tǒng)稱為相位。對于一個多方向交通流而言，一組互不沖突的交通流即可稱為一個相位。相位差則是相鄰路口同一相位綠燈或紅燈起始時間之差。圖2-2 兩相位信號配時圖3）綠信比綠信比是一個信號相位的有效綠燈時長和周期時長之比，一般用 表示：式中：綠信比； 周期時長（s）； 有效綠燈時長（s）。2.4.2評價信號控制交叉口的交通效益的指標交通效益的評價指標一般有一下幾個：通行能力或飽和度（實際到達交通量與通行能力之比）、行程時間、延誤、停車次數(shù)、停車率、排隊長度、燃油消耗、廢氣排放、交通噪音等。在一定的道路條件下，信號控制交叉口的通行能力受信號周期時

47、長的影響。在正常的周期時長范圍內(nèi)，周期時長越長，通行能力越大，但是車輛延誤和油耗等也隨之增長。信號交叉口當(dāng)延長周期時長所提高的通行能力遠大于交通需求時，即飽和度相當(dāng)小時，對通車狀況并沒有太大好處，卻會增加無謂的車輛延誤和油耗。所以，這種情況下，通行能力過大，對信號控制的交叉口的交通效益并沒有太大意義。因而，為獲得預(yù)期的交通效益，必須選擇合適指標并以選定的指標為依據(jù)確定信號配時，使得交通效益達到最佳。1、通行能力在現(xiàn)有的交通條件、道路條件以及信號控制條件下，在一定時間內(nèi)通過進口道停車線的最大車輛數(shù)叫做路口通行能力，它是信號控制效果的重要評價指標之一。路口通行能力的計算可以表示為飽和流量與對應(yīng)綠信

48、比的乘積，它是在飽和流量的基礎(chǔ)上進行計算的。交通量一定，通行能力與飽和度成反比，二者對于信號控制路口的評價有相同的效應(yīng)。2、延誤時間車輛在交叉口入口引道處被阻礙下行走所需時間和無阻礙行走所需時間之差叫做延誤時間，它有平均延誤和總延誤兩個評價尺度。3、飽和度進口道飽和度是指某個交叉口進口道的車流量與可從該進口通過交叉口的最大流量的比值，即實際到達交通量與通行能力之比。4、停車率停車率指每個周期停駛的車輛數(shù)占整個周期所到達車輛數(shù)的比例。停車率的大小反映了交叉口的服務(wù)水平，而且也從車輛耗油、環(huán)境及出行費用等幾方面反映了信號控制的合理性?？傆幸徊糠周囕v在信號交叉口行駛時，在到達停車線之前會由于紅燈或排

49、隊，而不得不減速甚至停車。5、平均排隊長度在信號一個周期內(nèi)各條車道排隊最長的長度平均值叫做平均排隊長度。各條車道最長排隊長度一般是指該車道的綠燈相位起始時的長度。第3章 單交叉口定時信號配時設(shè)計現(xiàn)代交通信號控制樣式繁多，但是，單個交叉口的定時信號控制還是一種最基本的控制方式。在實際應(yīng)用中，由于其設(shè)備簡單、投資節(jié)約、維護方便，現(xiàn)在仍是在被廣泛應(yīng)用的控制信號，在技術(shù)上，定時信號配時技術(shù)的基本原理是其他控制方式配時的基礎(chǔ)。本章主要介紹單點定時配時設(shè)計的基本方法和設(shè)計流程、設(shè)計原則。3.1定時信號控制配時設(shè)計流程單個交叉口的定時交通信號控制配時設(shè)計，按不同的流量時段來劃分信號配時的時段，在同一時段內(nèi)確

50、定相應(yīng)的配時方案。改建、改造交叉口，具有各流向設(shè)計交通流量數(shù)據(jù)時，信號配時流程如圖3-1所示（見下頁）。3.2信號相位基本方案3.2.1信號相位的確定原則在設(shè)定交通信號相位時，應(yīng)遵循以下原則：（1）信號相位必須同交叉口進口道車道渠化（車道功能劃分）方案同時設(shè)定，有專用轉(zhuǎn)彎相位必須相應(yīng)的設(shè)置專用轉(zhuǎn)彎車道。（2）信號相位對應(yīng)于左右轉(zhuǎn)彎交通量及其專用車道的布置，常用基本方案示于圖3-2.（3）有左轉(zhuǎn)專用車道時，根據(jù)左轉(zhuǎn)流向設(shè)計交通量計算的左轉(zhuǎn)車每周期平均到達3輛時，宜用左轉(zhuǎn)專用相位。（4）同一相位各相關(guān)進口道左轉(zhuǎn)車每周期平均到達量相近時，宜用雙向左轉(zhuǎn)專用相位，否則宜用單向左轉(zhuǎn)專用相位。3.2.2信號

51、相位相序設(shè)計考慮因素信號配時初選完成后，要對各參數(shù)進行試算評價，對相位進行必要的修正調(diào)整，完成評估，直至滿足設(shè)計要求，形成最終的設(shè)計方案。確定信號相位時應(yīng)該考慮一下幾點：（1）交通安全交叉口交通流之間的沖突是造成交通事故的一個重要原因，一般來說增加相位數(shù)，減少同一相位中沖突方向交通流的數(shù)量，可以提高安全性。（2）交通效率交叉口相位設(shè)計就是要提高交叉口的時間和空間資源的利用率。過多的相位數(shù)會導(dǎo)致相位交替次數(shù)增加，即損失時間的增加，從而降低交叉口通行能力和交通效率。反之，太少的相位也會使交叉口因混亂而降低效率。因而選擇合適的相位數(shù)是保證交通效率的必要因素。圖3-1 信號配時設(shè)計流程（3）交通狀況交

52、通狀況包括機動車交通量、左右轉(zhuǎn)率、車道飽和流率、大型車混入率、非機動車流量流向、橫過行人數(shù)等。（4）交叉口幾何條件交叉口的限制條件包括：交叉口的類型、進口道車道數(shù)、交叉口擴展車道的展寬長度、行人和自行車過街的組織形式（如是否采用二次過街的組織方式）。這些因素影響機動車左轉(zhuǎn)專用相位的設(shè)置、車輛排隊長度等。3.2.3相序安排信號相位設(shè)計不但要考慮相位組合，還要考慮相位的銜接問題。通常需要考慮以下幾點：（1）對同一個交通流設(shè)置兩個以上信號階段時，在時間上應(yīng)盡可能保證連續(xù)性，對于行人信號可不局限于此原則。（2）對同一進口道車流中不同流向交通流在不同信號相位放行時，盡可能保證它們所在信號相位的連續(xù)顯示。（3）一向含直行車流的相位與另