單個交叉口交通信號控制課件

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單個交叉口交通信號控制

*§11.1定時信號控制一、定時信號配時方案的基本內(nèi)容二、信號控制交叉口的交通效益指標(biāo)三、定時信號配時的基本方法*一、定時信號配時方案的基本內(nèi)容1）信號相位的定義：交通信號控制中，每一種車流控制狀態(tài)（或交叉口進口道不同方向所顯示的不同燈色的組合狀態(tài)）。1、確定信號相位方案§11.1定時信號控制*第二相位時間通行時間間隔綠燈間隔時間第一相位時間時間綠黃紅周期時長綠燈間隔時間東西路南北路東西路①④③②南北路第一相位東西路①④③②南北路第二相位*①④③②②①④③①④③②三相位*2）信號相位方案：交通信號控制中，所有信號相位及其顯示順序的組合。如四個相位的顯示順序組合有：

Ⅰ——Ⅱ——Ⅲ——ⅣⅠ——Ⅲ——Ⅱ——ⅣⅠ——Ⅳ——Ⅲ——ⅡⅠ——Ⅱ——Ⅳ——ⅢⅠ——Ⅲ——Ⅳ——ⅡⅠ——Ⅳ——Ⅱ——ⅢⅡ——Ⅰ——Ⅲ——Ⅳ......1、確定信號相位方案*信號相位方案設(shè)計信號相位顯示順序信號相位數(shù)量*3）信號配時圖：按比例表示各個相位信號時長及其相位間關(guān)系的圖。1、確定信號相位方案*第二相位時間通行時間間隔綠燈間隔時間第一相位時間時間綠黃紅周期時長綠燈間隔時間東西路南北路東西路①④③②南北路第一相位東西路①④③②南北路第二相位*一、定時信號配時方案的基本內(nèi)容1）信號周期（c）：所有相位輪流顯示一周所需要的時間（或：一組信號燈紅、綠、黃信號顯示一個循環(huán)所用的時間），單位為秒。一個交叉口的所有相位均采用同一信號周期。信號周期c又可分為：最佳周期時間和最小周期時間。最佳周期時間（c0）：通行效益指標(biāo)最佳的交通信號周期時間。最短周期時間（cm）：到達車輛剛好能全部通過交叉口的周期時間。1、確定信號相位方案2、信號控制基本參數(shù)*2）綠燈間隔時間（I）：

從上一個相位位綠燈末到下一個相位綠燈開始的時間間隔時間。I=A+RRy

潛在沖突ABx*3）黃燈時間（A）：

燈色從綠燈變?yōu)榧t燈之間的過渡時間。一般規(guī)定：黃燈時間進入停車線的車輛可以繼續(xù)通過，未進入交叉口的車輛原則不能通過。4）全紅時間（RR）：

交叉口所有燈色全部為紅燈的時間。（當(dāng)交叉口比較大或復(fù)雜，黃燈時間不夠上一相位進入交叉口的車輛安全駛出交叉口，就需要額外的一段時間，即為紅燈時間）*5）損失時間：

相位損失時間（Li)：一個相位i的損失時間。周期損失時間（L）：整個周期的損失時間。

kL=∑Li(k為周期的相位數(shù)量）

i=12、信號控制基本參數(shù)*車輛通過交叉口的通過流量圖式：

實際綠燈時間黃燈時間

有效綠燈時間gi

紅AGB紅

飽和流率

s

起動損失e1終止（黃末）損失e2aibiIGiAi*5）損失時間：

起動終止損失時間（e)：e=(e1+e2)/2

ai

：相位綠初損失時間。ai=I+e1

bi：相位黃燈補償時間。bi=A-e2

相位損失時間：Li=ai—bi=I+e-A

周期損失時間：

kL=∑Li(k為周期的相位數(shù)量）

i=1*6）有效綠燈時間（gei)：車流相當(dāng)于以飽和流率通過的時間長度。

gei+ei=Gi+Aigei=Gi+Ai-ei7）綠信比（λi)：本相位的有效綠燈時間與周期時間之比。

λi=gei/C*§11.1定時信號控制一、定時信號配時方案的基本內(nèi)容二、信號控制交叉口的交通效益指標(biāo)三、定時信號配時的基本方法*一般：通行能力或飽和度、行程時間、延誤、停車次數(shù)或停車率、排隊長度、油耗。

其中：延誤、停車次數(shù)或停車率、排隊長度、油耗，等四個指標(biāo)為常用的評價指標(biāo)。（通行能力與延誤、油耗有一定矛盾性。）美國：目前評價交叉口服務(wù)水平的指標(biāo)為延誤。二、信號控制交叉口的交通效益指標(biāo)*§11.1定時信號控制一、定時信號配時方案的基本內(nèi)容二、信號控制交叉口的交通效益指標(biāo)三、定時信號配時的基本方法*三、定時信號配時的基本方法

TRRL法（英國法——Webster法——斷面法）

ARRB法（澳大利亞法——流量流向法）

HCM法（美國方法——通行能力法）“停車線”法（中國城市道路規(guī)范——北京市政院法）---相似于TRRL法“沖突點”法（上海同濟大學(xué)——楊佩昆法）本書介紹的方法是綜合了TRRL與ARRB兩種方法形成的。*三、定時信號配時的基本方法本部分的目的是確定配時參數(shù)：C、G、R、ge

、λ

而最基本的參數(shù)是周期C（Cm

、

C0)*

交叉口的信號配時，應(yīng)選用同一相位流量比yi中最大者進行計算!!

yi=max[qdmn/Smn]cm：

采用cm時，在一個周期內(nèi)到達交叉口的車輛恰好全部被放行，既無滯留車輛，信號周期也無富余。因此，cm

恰好等于一個周期內(nèi)綠燈損失時間L加上全部到達車輛以飽和流量通過交叉口所需的有效綠燈時間，

*C0：按照英國學(xué)者韋伯斯特方法，在指定的條件下，使車輛總延誤最小的配時方案即為最優(yōu)方案。其目的是獲得最佳的周期和綠信比。

根據(jù)研究和實驗，使車輛通過交叉口的總延誤最小的最佳周期為：

該式針對的是孤立的交叉口，假定其交通流量穩(wěn)定地到達交叉口。*上述公式中：L：為周期損失時間qdmn：為m路口n流向的設(shè)計小時交通Smn：為m路口n流向的飽和流量因此本節(jié)的關(guān)鍵是確定qdmn與Smn*1、設(shè)計流程2、信號相位基本方案3、設(shè)計交通量的確定4、飽和流量的確定5、配時參數(shù)的計算6、信號交叉口通行能力與飽和度7、服務(wù)水平的評估三、定時信號配時的基本方法*1、設(shè)計流程

圖11—5信號配時設(shè)計流程圖。三、定時信號配時的基本方法*1、設(shè)計流程2、信號相位基本方案3、設(shè)計交通量的確定4、飽和流量的確定5、配時參數(shù)的計算6、信號交叉口通行能力與飽和度7、服務(wù)水平的評估三、定時信號配時的基本方法*2、信號相位基本方案

（1）確定原則信號相位要與進口道渠化方案一并設(shè)定，專用相位必須有專用車道；布置好轉(zhuǎn)彎車道及轉(zhuǎn)彎流量是關(guān)鍵，如圖11-6；若左轉(zhuǎn)彎車輛每周期平均達到率大于等于3輛，且有專用左轉(zhuǎn)彎車道，宜設(shè)置左轉(zhuǎn)專用相位；同一相位各相關(guān)進口道左轉(zhuǎn)車每周期到達量相近時，宜采用雙向左轉(zhuǎn)專用相位，反之，則采用單向左轉(zhuǎn)相位。（2）新建交叉口信號相位方案的確定表11-1。三、定時信號配時的基本方法*1、設(shè)計流程2、信號相位基本方案3、設(shè)計交通量的確定4、飽和流量的確定5、配時參數(shù)的計算6、信號交叉口通行能力與飽和度7、服務(wù)水平的評估三、定時信號配時的基本方法*3、設(shè)計交通量的確定qdmn

（1）有Q15mnqdmn=4х

Q15mn

（2）無Q15mn，但有高峰小時流量Qmnqdmn=Qmn/（PHF）mn

（PHF）mn

為m進口道、n流向的高峰小時系數(shù)。

（PHF）mn

為=0.75主要進口道

（PHF）mn

為=0.80次要進口道

三、定時信號配時的基本方法*1、設(shè)計流程2、信號相位基本方案3、設(shè)計交通量的確定4、飽和流量的確定5、配時參數(shù)的計算6、信號交叉口通行能力與飽和度7、服務(wù)水平的評估三、定時信號配時的基本方法*4、飽和流量的確定Smn

（1）定義：一次連續(xù)綠燈小時，m進口道n車道流向能通過停車線的最大流量（pcu/h)。

Smn=Sfi=Sbiхf(Fi)（11-4）

Sbi——各類進口車道基本飽和流量，表11-2f(Fi)——各類進口車道各類校正系數(shù)；

f(Fi)=fwfgfq

fw——車道寬度校正系數(shù)；（11-5）

fg——車道坡度及大車校正系數(shù)（11-6）

fq——車道其它影響因素校正系數(shù)（如行人、非機動車、公交車?？?、轉(zhuǎn)彎車輛等）

三、定時信號配時的基本方法*(2)根據(jù)上述原理可以分別估算各類車道各種影響因素的飽和流量：1)直行專用車道2)左轉(zhuǎn)專用車道3)右轉(zhuǎn)專用車道4)直左合用車道5)直右合用車道6)直左右合用車道7)左右合用車道8)短車道*1、設(shè)計流程2、信號相位基本方案3、設(shè)計交通量的確定4、飽和流量的確定5、配時參數(shù)的計算6、信號交叉口通行能力與飽和度7、服務(wù)水平的評估三、定時信號配時的基本方法*1）流量比Y2）最小周期cm

3）最佳周期cO

4）周期有效綠燈時間Ge

5）各相有效綠燈時間gei6）各相位綠信比λi7）各相顯示綠燈時間（實際綠燈時間）gi5、配時參數(shù)的計算*1）流量比Yk

Y=∑max[yi]≤0.9i=1max[yi]表示某相位i所有具有通行權(quán)進口車道設(shè)計流量與飽和流量之比中取最大值。

yi=max[qdmn/Smn]5、配時參數(shù)的計算*2）最小周期cm

在一個周期內(nèi)到達交叉口的車輛恰好全部被放行，既無滯留車輛，信號周期也無富余。因此，cm

恰好等于一個周期內(nèi)綠燈損失時間L加上全部到達車輛以飽和流量通過交叉口所需的有效綠燈時間，

cm=

L+

Gem

=

L+

ge1m+ge2m+

ge3m

+…

+

geim

geim——第i相位需要的最短有效綠燈時間。

cm=L+[cm.qd1]/s1+[cm.qd2]/s2+[cm.qd3]/s3+……

[cm.qdk]/sk

cm=L+cm[y1

+y2

+y3

+……+yk]

=L+Ycm

5、配時參數(shù)的計算*由此得到:*5、配時參數(shù)的計算3）最佳周期cO

延誤D=F（C）

求D的最小值時的C，即為最佳周期cO

*4）周期有效綠燈時間Ge

Ge=cO—L5）各相有效綠燈時間geigei=GeXyi5、配時參數(shù)的計算*6）各相位綠信比λi

λi=gei/cO7）各相顯示綠燈時間gigi=gei+e—A5、配時參數(shù)的計算*例題:相位綠燈間隔時間(I)黃燈時間(A)起終損失時間(e)設(shè)計交通量與飽和流量進口道設(shè)計車輛交通量（輛/小時）飽和流量（輛/小時）Ⅰ932東9003000西7503000Ⅱ932南4502000北6002400交叉口基本參數(shù)如下表試計算：①信號燈最小周期；②信號燈最佳周期；③各項有效綠燈時間；④各項顯示綠燈時間和綠信比。按上述計算結(jié)果，畫出相位設(shè)計配時示意圖。*1、設(shè)計流程2、信號相位基本方案3、設(shè)計交通量的確定4、飽和流量的確定5、配時參數(shù)的計算6、信號交叉口通行能力與飽和度7、服務(wù)水平的評估三、定時信號配時的基本方法*6、信號交叉口通行能力與飽和度1）通行能力的一般表達式

(1)m進口道第i車道的通行能力Npi

Npi=Sfi.λi(可以求出各種車道的通行能力)

(2)m進口道的通行能力Nm

Nm=∑Npi

(對進口道各條車道求和）

(3)交叉口通行能力Ca

Na=∑Nm

(對交叉口所有進口道求和）*6、信號交叉口通行能力與飽和度2）飽和度

(1)車道的飽和度

Xpi

Xpi

=qdi/Npi=qdi/(sfi.λi)=yi

/λi

(2)進口道的飽和度Xm

Xm=qm/Nm(不為進口道各條車道飽和度之和）

(3)交叉口的飽和度Xa

Xa=

qa/Na(不為交叉口所有進口道飽和度之和）*1、設(shè)計流程2、信號相位基本方案3、設(shè)計交通量的確定4、飽和流量的確定5、配時參數(shù)的計算6、信號交叉口通行能力與飽和度7、服務(wù)水平的評估三、定時信號配時的基本方法*7、服務(wù)水平的評估用“信控延誤”指標(biāo)評價—15分鐘分析時段的平均每車信號控制延誤。

dj

≤[

d]

計算平均每車延誤某種服務(wù)水平允許的每車平均延誤*7、服務(wù)水平的評估

交叉口平均延誤:dj

=∑qmdm/

qa

qa=

∑qm

進口道平均延誤:dm

=∑qidi/

qm

qm=

∑qi

第m進口道i流向的平均延誤*7、服務(wù)水平的評估di

新交叉口di=

d1+d2均勻延誤隨機延誤原有交叉口di=

d1+d2+d3初始排隊延誤、過飽和延誤等*書中算例注意要點:(P162_171)1、渠化設(shè)計與相位設(shè)計的基本關(guān)系2、書中最佳周期公式的錯誤3、在分配直左、直右、直行車輛時采用了排隊車輛的等排隊長度的原理，即：車輛在選擇“左傳車道與直左車道”、“直左車道與直右車道”、“直右車道與右轉(zhuǎn)車道”，都是按照選擇車道的流向性質(zhì)，遵從在最短車道中排隊等待。（這是駕駛行為特征之一）。4、表格計算中的某些錯誤：*表11-9中的某些參數(shù)的取值*表11-10中“設(shè)計飽和流量”是根據(jù)表11-9來的，但存在一些誤差；北進口道直行車設(shè)計流量的值為648！*表11-11與表11-14右“轉(zhuǎn)校正系數(shù)”排錯行*單點交通信號控制的基本概念與參數(shù)總結(jié)信號相位周期長度C（顯示）綠燈時間g

有效綠燈時間ge

（顯示）紅燈時間r有效紅燈時間re

綠信比λ（=ge/c）黃燈時間A（=3秒）（I<A時，I=A）綠燈間隔I

（包括黃燈和全紅）損失時間L高峰小時系數(shù)PHF流量（流率）q飽和流量S流量（率）比y（=q/S）通行能力NPi（=λS）飽和度x（=q/N）信號配時圖相位圖延誤d、D

*一、基本原理

1928年由Baltimore首先引入，通過設(shè)在路口檢測器接受車流信息，使信號時間隨流量自動改變配時方案。最初為機械觸點形式，現(xiàn)大多為線圈形式，埋于路面下面?！?1.2感應(yīng)信號控制g

gig0gmaxgmin*

1、某相獲取通行權(quán)：

gi：初期綠燈時間

g0

：單位延長綠燈時間

gmin

：最短綠燈時間

gmax

：最長綠燈時間gmin=gi+g0

無后續(xù)車輛，則換相有后續(xù)車輛，則延長一個g0，但最多只延長到gmax

2、gmin

≤g≤gmax

*二、控制參數(shù)

1、初期綠燈時間gi

2、單位延長綠燈時間g0

3、最短綠燈時間gmin

4、最長綠燈時間gmax

**最短綠燈時間g