第十章 单个交叉口交通信号控制教材.ppt

交通管理与控制,第十章 单个交叉口交通信号控制,第十章 单个交叉口交通信号控制,第一节 定时信号控制,第二节 交通感应信号控制,第一节 定时信号控制,交叉口的道路条件 交叉口各进口道到达交通的流向与流量,定时信号的配时方案,定时信号控制,1 信号相位方案 2 信号基本控制参数（重点,3 交叉口交通效益评价指标,4 定时信号配时的基本方法（重点,定时信号控制,在一个信号周期内，一股或几股交通流，不管任何瞬间都获得完全相同的信号灯色显示，那么就把它们获得不同灯色的连续时序称作一个信号相位,信号相位,南北路,东西路,红灯,黄灯,绿灯,黄灯,红灯,绿灯,信号相位,第一相位,第二相位,常见信号相位图,这些信号相位及其顺序统称为相位方案,相位方案常用相位图来表示,基本相位方案,相位方案相位数、相位类型、相位次序,通行权”的每一次转换就称为一个信号阶段。 一个信号周期是由几个信号阶段循环构成的,把每一种控制状态，即对各进口道不同方向所显示的不同灯色的组合，称为一个信号阶段,信号阶段,信号配时方案用信号配时图表达,2 信号基本控制参数,1）周期时长 （2）绿信比,1）周期时长,定义 周期时长是信号灯各种灯色轮流显示一次所需的时间，即各种灯色显示时间之总和；或从某主要相位的绿灯启亮开始到下次该绿灯再次启亮之间的一段时间。用C表示，单位为秒s。 周期时长为各个信号阶段时间之和,信号周期的表达形式 信号配时方案图,2）绿信比,绿信比是一个信号相位的有效绿灯时长与周期时长之比，一般用 表示。 有几个相位，就存在几个绿信比,相位1绿信比35/110； 相位2绿信比18/110,绿信比,通行能力及饱和度 车辆延误 停车次数 停车率 油耗,寻求综合指标最优 通常用延误表达,3 交叉口交通效益评价指标,信号控制交叉口的信号配时，应在一定的道路条件下，配以适当的周期时长，让通行能力稍高于交通需求而使延误、停车、油耗等指标达到最小，这样，既能保证车辆的畅通又能降低运行费用。因此，现在一般都以延误、停车、油耗等作为信号控制交叉口的交通效益评价指标,目的交叉口交通效益最高,4 定时信号配时的基本方法,TRRL法，WEBSTER法（英国方法） ARRB法（澳大利亚方法） HCM法（美国方法） “停车线”法（中国城市道路规范） “冲突点”法（杨佩昆） 上海方法,英国TRRL法,英国TRRL（Transport and Road Research Lab）法由韦伯斯特（Webster）提出。 目前定时信号配时方法大部分都是在英国方法的基础上加以改进，所以我们重点介绍它。 先说明这种方法有关的术语及其参数，再叙述确定信号基本控制参数及配时的方法,1确定最佳周期时长,信号控制交叉口上,能使通车效益指标最佳的交通信号周期时长。 以延误作交通效益指标，用Webster定时信号交叉口延误公式优化，可得定时信号（近似）最佳周期时长,韦伯斯特（Webster）延误公式,每辆车的平均延误（s,周期时长（s,有效绿灯时间（s,饱和度,到达率（veh/s,则总延误为 若使总延误最小，则 用近似解法，可得定时信号近似最佳周 期时长,定时信号最佳周期时长,式中,每个周期总损失时间 绿灯间隔时间 一个周期内的绿灯间隔数 组成周期的全部信号相位的 各个最大流量比y值之和,增大周期时长，可提高通行能力，但周期时长达到120s后，通行能力提高缓慢，而延误却增长很快。所以，一般周期时长不宜超过120s。 周期时长也不宜过短，最短周期时长按所需的最短绿灯时间确定，一般定为40s,2）信号总损失时间,在一次信号周期内，任何方向车辆实际上都不能通行的时间，属于信号损失时间，包括,绿初损失时间 清车时间,绿初损失时间相位绿灯初期，车辆因起动而实际并未用于通车的一段绿灯时间,黄末损失时间黄灯初期可有车辆通行，而后期不能通车的一段黄灯末尾时间,实际清车时间黄末损失时间与全红时间之和,全红时间绿灯间隔时间中，所有相位信号灯全部是红灯的时间,起动损失时间绿初损失时间和黄末损失时间之和,起动损失3秒,A黄灯时间（后补偿）3秒,起动损失时间，无实测数据时可取3s,黄灯时长,绿灯间隔时间（s,k 个周期内的绿灯间隔数,从失去通行权的相位的绿灯结束到得到通行权的相位的绿灯开始所用的时间。 绿灯间隔时间为避免下一相位头车与上一相位尾车在交叉口内相撞所必须,3）绿灯间隔时间,条件间隔时间长短取决于交叉口几何尺寸 设置太短则不安全，太长则增大损失时间。 构成黄灯、全红构成（3秒为临界,停止线位置、潜在冲突点距离,图例避免A最后一辆车与B第一辆车相撞,绿灯间隔时间I（清车时间,按上一相位尾车从停车线到两向车辆冲突点之间的行驶时间计算，即绿灯间隔时间为,式中 绿灯间隔时间（s）； 从停车线到冲突点的距离（m）； 车辆在进口道上的行驶车速ms； 车辆制动时间（s,信号总损失时间并非真正无用，它对于信号显示的安全更迭、确保绿灯阶段通过停车线的尾车真正通过交叉口（潜在冲突点）是必不可少的,4）流量比总和Y,式中 组成周期的全部信号相位的各个最大流量比y值之和； 一个周期内的相位数； 第j相的各类车道流量比； 设计交通量（pcu/h）； 设计饱和流量pcu/h,当计算的Y值大于0.9时，需改进进口道设计或信号相位方案，并进行重新设计,5）进口车道流量比（y,流量比是到达流量同饱和流量之比。 进口车道流量比即为进口道上各条车道的到达流量同该车道饱和流量之比,i车道流量比； i车道到达流量Veh/h； i车道饱和流量Veh/h,式中,6）饱和流量（S,进口道饱和流量的定义是在一次连续的绿灯时间内，交叉口进口道上一列连续车队能够通过进口道停车线的最大流量，单位pcu/绿灯小时,饱和流量，无论在信号灯配时中或估算信号交叉口的通行能力中，都十分重要,分别计算各条进口车道的饱和流量，然后再把各条车道的饱和流量累计成进口道的饱和流量,进口车道的估算饱和流量pcuh； 第i条进口车道基本饱和流量pcu/h，i取T、L或R，分别表示相应的直行、左转或右转； 各类进口车道各类校正系数,式中,1）周期总有效绿灯时间（Ge,2）各相位有效绿灯时间（gej,按各相位的最大流量比值进行分配,各相位信号配时绿信比,3）各相位绿信比（,4）各相位显示绿灯时间（,第j相位起动损失时间,黄灯时长,总结,求解信号配时题一般步骤,周期总有效绿灯时间（Ge,各相位有效绿灯时间（gej,按各相位的最大流量比值进行分配,各相位绿信比（,各相位显示绿灯时间（,第j相位起动损失时间,信号配时设计结果，用信号配时图表达,工程应用,例题1（哈工大06年考研试题,某两相位信号交叉口，各进口的饱和流量均为1800辆/h，各进口流量为南进口600辆/h，北进口700辆/h，东进口700辆/h，西进口800辆/h。每个周期总损失时间为8s，黄灯时间3s，启动损失时间2s。欲使车辆总延误最小，试求 （1）最短信号周期 （3）绿信比 （2）最佳周期 （4）各相位实际显示绿灯时间,解答,解 1.周期长度 a. y值的计算 由公式 ，得各进口道流量比为 b 每个相位的y最佳计算 c每周期总损失时间 8s,d 计算y值 e . 最短周期长Co的计算 2. 最佳周期时长,3）绿信比,有效绿灯时间,绿信比,4）各相位实际显示绿灯时间,一个两相位信号控制交叉口，各进口道的交通量和饱和流量如下表，绿灯间隔时间为7s，黄灯时间为3s，起动损失时间为3s，试计算信号配时,例题2,解答,解 1.周期长度 a. y值的计算 由公式 ，得各进口道流量比为 b 每个相位的y最佳计算 c每周期总损失时间,d 计算y值 e . 最佳周期长Co的计算 2. 有效绿灯时间 3. 显示绿灯时间长,最短绿灯时间（gmin,式中,行人过街道长度m,行人过街步速，取1.2m/s,绿灯间隔时间s,计算的显示绿灯时间小于相应的最短绿灯时间时，应延长计算周期时长以满足最短绿灯时间为度，重新计算,第二节 交通感应信号控制,交通感应信号控制,1 基本工作原理,2 感应控制参数,3 半感应控制,4 全感应控制,5 定时信号与感应信号的选择,交通感应信号是通过车辆检测器测定到达进口道的交通需求，使信号显示时间适应测得交通需求的一种控制方式,交通感应信号 1 全感应控制 2 半感应控制,交通感应信号,1928年由Baltimore首先引入，通过设在路口检测器接受车流信息，使信号时间随流量自动改变配时方案。最初为机械触点形式，现大多为线圈形式，埋于路面下面,1 基本工作原理,1）初期绿灯时间gi,2 基本的控制参数,给每个相位初期预先设置一段绿灯时间，不管本相位或其他相位是否有车，对本相位必须保证放完这段绿灯时间,保证检测器与停车线之间的车辆排队消散 保证同向的非机动车与行人安全过街,点式检测器,初期绿灯时间gi,随检测器位置而定的机动车初期绿灯时间,2）单位绿灯延长时间g0,初期绿灯时间结束后，在一定时间间隔内，测得有后续车辆到达时所延长的绿灯时间,2）单位绿灯延长时间g0,1保证车辆从检测器位置开出停止线。 2尽可能不产生绿灯时间损失。 3注意被检测的车道数,与检测器的位置有关,3）最短绿灯时间,最短绿灯时间gmingig0,gmin,任一信号相位放行车辆的最短时间,4）绿灯极限延长时间,gmax,为了保持最佳绿信比而对各相位规定的绿灯时间的延长限度,实际上就是按定时信号最佳周期时长及绿信比分配到各个相位的绿灯时间，此极限时间一般定为3060s,120s,gmax,3 半感应控制,定义只在部分进口道上设置检测器的感应控制,适用条件 半感应控制适用于主次道路相交且交通量变化较大的交叉口上,半感应控制 检测器在次路上 平时主路上总是绿灯，对次路预置最短绿灯时间。 在某些特殊需要的地方才需要 不利于行人非机动车过街,半感应控制 检测器在主路上 主路总是绿灯， 当检测器在一段时间内测不到主路有车辆时才换相位让次路通车；主路上测得车辆到达时，通车相位返回主路,这种控制方式可避免主路车流被次路车辆打断，且有利于次路上自行车的通行,4 全感应控制 定义和适用条件 所有进口道上都设置检测器的感应控制称全感应控制。 适用于相交道路等级相当、交通量相仿且变化较大的交叉口上,5 定时信号与感应信号的选择,降低延误和减少停车的控制方式，既有较好的交通效益又有较高的经济效益,郊外道路单个交叉口,没有半感应控制最优的独立交叉口； 用全感应控制最为有效的交叉口范围最大； 定时控制只在接近交叉口通行能力时才有其优越性,各类信号控制的优点,1）定时控制的优点 有利于信号协调控制 检测精度高 更适于行人交通较大的地方 价格低，安装、维护方便,交通量变化大而不规则，降低对主干道干扰 不宜处于联动定时系统中的交叉口 一天的部分时间需要信号控制的地方 适用于轻交通交叉口或期间 几个流向的交通量多变 半感应信号通用于检测器设在次要道路上的交叉口上,2）感应控制的优点,在环形交叉口上，交通信号灯是用来组织入环车辆与环内车辆之间的交织，而不是两个不同方向车流的交叉。 所以在信号灯的配置、信号灯头的面对方向、停止线位置的画法及信号控制方式上，同十字形交叉口都有所不同,2.信号灯的配置,环形交叉口的每一个进口端上，应有两组信号灯 一组面对进口道上的入环车辆，叫入口灯； 另一组面对这一进口道与上游进口道之间环道上行驶的车辆，称为环道灯。 由这两组灯轮流给入环车辆与环内车辆分配通行权，使它们有条件以多股车流分时交织通过环道交织段,3.停止线,相应于上述两组信号灯，在每一进口端也有两条停止线 一条画在进口道的入口端，在进口导向岛的角顶，作入环车流的停止线； 另一条画在这个进口道上游方向的环道上，近右侧导向岛的前端角顶，作环内车流的停止线