道路交叉口信號(hào)控制優(yōu)化設(shè)計(jì)

1、jinbindadao與taichanglu交叉口信號(hào)控制優(yōu)化設(shè)計(jì)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(hào)燈管理交通， 信號(hào)交叉口的通行能力與信號(hào)控制設(shè)計(jì)有密切關(guān)系。選擇優(yōu)化的方案來(lái)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(wèn)題。信號(hào)控制交叉口的交通設(shè)計(jì)方案較為復(fù)雜，為了對(duì)信號(hào)控制交叉口進(jìn)行快速評(píng)價(jià)，可以通過(guò)實(shí)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(jì)人員進(jìn)行交叉口設(shè)計(jì)時(shí)作為

2、參考。本文主要對(duì)天津xx大道和xx路交叉口進(jìn)行交通渠化和配時(shí)設(shè)計(jì)，進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，在理論上解決其交通瓶頸問(wèn)題。關(guān)鍵詞：交叉口；交通信號(hào)控制；配時(shí)設(shè)計(jì)；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目錄目錄第1章 緒論11.1 平面交叉口存在的主要問(wèn)題11.1.1 交叉口信號(hào)配時(shí)缺乏科學(xué)性11.1.2 交叉口信號(hào)配時(shí)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(shì)31.3.1 交通信號(hào)控制的研究方向41.3.2 交通信號(hào)控制相關(guān)系統(tǒng)的研究介紹51.4 城市交通信號(hào)控制的研究意義6第2章 城市交通信號(hào)控制

6、的基本理論72.1 信號(hào)燈的含義及燈序安排72.1.1 信號(hào)燈的含義72.1.2 各式信號(hào)燈的次序安排82.2 交叉口交通信號(hào)燈設(shè)置依據(jù)92.2.1 交叉口設(shè)置信號(hào)控制的利弊92.2.2 設(shè)置交通信號(hào)控制的理論分析方法92.2.3 設(shè)置交通信號(hào)控制的依據(jù)92.3 交通信號(hào)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(hào)控制的主要參數(shù)及主要性能指標(biāo)122.4.1 信號(hào)基本控制參數(shù)132.4.2 評(píng)價(jià)信號(hào)控制交叉口的交通效益的指標(biāo)14第3章 單交叉口定時(shí)信號(hào)配時(shí)設(shè)計(jì)163.1 定時(shí)信號(hào)控制配時(shí)設(shè)計(jì)流程163.2 信號(hào)相位基本方案163.2.1 信號(hào)相位的確定原則

7、163.2.2 信號(hào)相位相序設(shè)計(jì)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(píng)價(jià)194.1 設(shè)計(jì)對(duì)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(shí)距的調(diào)查374.2.4 信號(hào)控制狀況394.3 交通現(xiàn)狀和問(wèn)題分析40第5章 交叉口信號(hào)控制概略設(shè)計(jì)445.1 問(wèn)題對(duì)策及概略設(shè)計(jì)445.1.1 機(jī)動(dòng)車道的設(shè)計(jì)445.1.2 非機(jī)動(dòng)車道的設(shè)計(jì)465.1.3 信號(hào)控制方案465.2 信號(hào)配時(shí)的初步檢驗(yàn)46第6章 交叉口信號(hào)控制詳細(xì)設(shè)計(jì)556.1 進(jìn)出口道空間設(shè)計(jì)556.1.1 進(jìn)出口道設(shè)計(jì)556.1.2

8、行人過(guò)街橫道設(shè)計(jì)556.2 信號(hào)控制方案的確定556.3 設(shè)計(jì)方案評(píng)價(jià)57致謝61參考文獻(xiàn)62英文翻譯原文63英文翻譯702第1章 緒論第1章 緒論1.1平面交叉口存在的主要問(wèn)題在我國(guó)，由于近年來(lái)機(jī)動(dòng)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(yán)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(duì)于一個(gè)大城市，加強(qiáng)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(jì)、改建和管理工作無(wú)疑是具有及其重要的意義。平面交叉口問(wèn)題主要在于交叉

9、口信號(hào)配時(shí)缺乏科學(xué)性，不夠人性化。1.1.1 交叉口信號(hào)燈配時(shí)缺乏科學(xué)性1、相位放行時(shí)間不合理目前交叉口信號(hào)相位放行時(shí)間存在一下問(wèn)題：一是一些交叉口的相位多采用簡(jiǎn)單的二相位進(jìn)行控制，交叉口沖突點(diǎn)較多，存在交通安全隱患；二是某個(gè)方向的交通信號(hào)綠燈時(shí)間設(shè)置過(guò)短，許多駕駛?cè)诉€沒(méi)反應(yīng)過(guò)來(lái)，時(shí)間就過(guò)去了；三是某個(gè)方向車道上的車流還在源源不斷地駛進(jìn)路口，同相位相對(duì)進(jìn)口的車道早已車去路空，綠燈時(shí)間浪費(fèi)嚴(yán)重。2、綠燈間隔時(shí)間設(shè)置不合理綠燈間隔時(shí)間也叫交叉口清空時(shí)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(shí)間，一般表現(xiàn)為黃燈時(shí)間加全紅時(shí)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

10、設(shè)置大小的恰當(dāng)與否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(jì)時(shí)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(shí)間，但是并沒(méi)有根據(jù)交叉口的實(shí)際情況進(jìn)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(hào)配時(shí)缺乏協(xié)調(diào)性，交警部門在對(duì)交叉口信號(hào)燈進(jìn)行配時(shí)時(shí)，往往只考慮單個(gè)交叉口的流量，而沒(méi)有與相鄰的交叉口進(jìn)行協(xié)調(diào)控制，結(jié)果是該路口交通擁堵問(wèn)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(wèn)題還是沒(méi)有解決。4、信號(hào)燈放行順序不統(tǒng)一在我國(guó)很多城市中，同一條道路的不同交叉口，信號(hào)相位的放行順序經(jīng)常不

11、一致，有的路口直行信號(hào)先放行，有的路口左轉(zhuǎn)彎信號(hào)先放行。這種情況下，對(duì)一些不熟悉路況的駕駛?cè)?，增加了行車的?fù)擔(dān)，有的時(shí)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(hào)配時(shí)不夠人性化 1、行人過(guò)街時(shí)間配置不合理如今新建的道路又寬又平，但市民在通過(guò)交叉口時(shí)，卻感到越來(lái)越困難。很多地方的老百姓反映，由于路口的行人過(guò)街時(shí)間較短，行人在過(guò)馬路時(shí)，往往只走到一半，就被擋在路中間，進(jìn)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(hào)燈和行人沖突嚴(yán)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(guò)右轉(zhuǎn)機(jī)動(dòng)車而無(wú)法通行，只有等少數(shù)駕

12、駛?cè)俗屄坊虼笠?guī)模的行人強(qiáng)行前進(jìn)時(shí)才能通過(guò)。這種情況下，機(jī)動(dòng)車和行人經(jīng)常會(huì)發(fā)生交通事故，行人過(guò)街很不安全。1.2交通控制的發(fā)展歷程先進(jìn)的城市交通控制系統(tǒng)，投資少、見(jiàn)效快，是改善城市交通運(yùn)行狀況的重要途徑之一，同時(shí)，它也是城市現(xiàn)代化的重要標(biāo)志。早在100多年前，人們就開(kāi)始了交通信號(hào)控制的研究，控制車輛進(jìn)入交叉口的次序。1868年，英國(guó)倫敦燃?xì)庑盘?hào)燈的問(wèn)世，標(biāo)志著城市交通信號(hào)的正式使用。1913年，在美國(guó)的俄亥俄州的 cleveland市出現(xiàn)了世界上最早的交通信號(hào)控制裝置。1926年，美國(guó)的芝加哥采用了交通燈控制方案，在每個(gè)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

13、術(shù)、相關(guān)控制算法的發(fā)展，逐漸改善了控制的安全性、有效性和對(duì)環(huán)境的影響。交通信號(hào)機(jī)由手動(dòng)到自動(dòng)，交通信號(hào)周期又固定周期到可變周期，控制系統(tǒng)方式由點(diǎn)控制到線控制再到區(qū)域控制，從車輛檢測(cè)器的出現(xiàn)，交通信號(hào)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(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行集中協(xié)調(diào)感應(yīng)控制的交通信號(hào)控制系統(tǒng)，引領(lǐng)著城市道路交通信號(hào)控制系統(tǒng)進(jìn)入了一個(gè)新的發(fā)展階段。城市交通信號(hào)控制的發(fā)展?fàn)顩r如表1-1所示。表1-1 城市交通信號(hào)控制的發(fā)展?fàn)顩r形式時(shí)間國(guó)別城市名稱控制路口數(shù)信號(hào)周期檢測(cè)器控制方式點(diǎn)控1868英國(guó)倫敦燃?xì)馍珶魡?1913美國(guó)克利夫蘭電力色燈單/1926英國(guó)各城市單點(diǎn)定周期自動(dòng)信號(hào)機(jī)

14、單定/自動(dòng)1928美國(guó)各城市感應(yīng)式自動(dòng)信號(hào)機(jī)單定氣壓式自動(dòng)線控1917美國(guó)鹽湖城手控干道協(xié)調(diào)控制6定/人工1922美國(guó)休斯敦電子計(jì)時(shí)干道協(xié)調(diào)控制12定/電動(dòng)1928美國(guó)各城市步進(jìn)式定時(shí)干道協(xié)調(diào)控制多個(gè)變/電動(dòng)面控1952美國(guó)丹佛模擬計(jì)算機(jī)交通信號(hào)控制系統(tǒng)多個(gè)（網(wǎng)）變氣壓式計(jì)算機(jī)1963加拿大多倫多數(shù)字計(jì)算機(jī)集中協(xié)調(diào)感應(yīng)控制信號(hào)系統(tǒng)多個(gè)（網(wǎng)）變電磁式計(jì)算機(jī)1968英國(guó)各城市transyt系統(tǒng)路網(wǎng)變計(jì)算機(jī)70年代末澳大利亞悉尼scat系統(tǒng)路網(wǎng)變電磁式計(jì)算機(jī)1980英國(guó)各城市scoot系統(tǒng)路網(wǎng)電磁式計(jì)算機(jī)我國(guó)在交通信號(hào)控制系統(tǒng)研究方面工作起步較晚，解放前后很長(zhǎng)一段時(shí)間，只有少數(shù)幾座發(fā)城市有為數(shù)不多的

15、單點(diǎn)定周期控制的交叉口。直到20世紀(jì)70年代，有關(guān)單位才開(kāi)始這方面的研究，陸續(xù)開(kāi)始進(jìn)行了感應(yīng)式、定周期信號(hào)控制。但是，由于我國(guó)的開(kāi)發(fā)能力相對(duì)落后，機(jī)動(dòng)車、非機(jī)動(dòng)車混行等因素，導(dǎo)致引進(jìn)的系統(tǒng)多數(shù)只能執(zhí)行單點(diǎn)多時(shí)段控制，很少能夠進(jìn)行干線協(xié)調(diào)控制。而檢測(cè)設(shè)備損壞和系統(tǒng)維護(hù)工作的滯后，也在一定程度上影響了控制效果。今年來(lái)，為了解決日益突出的城市交通問(wèn)題，我國(guó)出現(xiàn)了一批專業(yè)從事交通控制系統(tǒng)研究開(kāi)發(fā)的公司。他們通過(guò)自行研究，或與清華大學(xué)、吉林大學(xué)、同濟(jì)大學(xué)等高等院校合作，相繼研究開(kāi)發(fā)了一些具有自主知識(shí)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(gè)城市得到使用。1.3 交通控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)城市道路網(wǎng)絡(luò)上的交

16、通容量依然不斷增加著，這表明車輛對(duì)道路容量的需求仍然很高，短時(shí)期內(nèi)還不能得到徹底改變。自從開(kāi)始使用計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)以后，不論是在硬件設(shè)施取得了什么樣的實(shí)際進(jìn)展，交通控制領(lǐng)域的控制邏輯方面始終沒(méi)有取得重大的成就。對(duì)于減輕交通擁擠機(jī)器副作用特別是對(duì)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(jì)算機(jī)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(shí)現(xiàn)的。在少數(shù)的幾個(gè)例子中，一些新的控制策略確實(shí)能夠得以實(shí)現(xiàn)，但是它們卻不能對(duì)早期的控制策略進(jìn)行改進(jìn)。因?yàn)槿狈δ軌蛱岣呓煌顩r，特別是缺乏阻塞網(wǎng)絡(luò)交通狀況實(shí)時(shí)控制策略，所以說(shuō)，真正成熟的控制策略仍然是不存在的。另一方

17、面，對(duì)于交通內(nèi)部工作機(jī)理的理解和研究仍然沒(méi)有很大的突破。因此，我們沒(méi)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(dòng)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(lái)的交通信號(hào)控制仍然將是以點(diǎn)、線、面控制共存的模式存在。對(duì)于中小城市，將更多的仍然是以點(diǎn)、線控制相結(jié)合的控制方式存在。而對(duì)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(hào)控制的研究方向具體發(fā)展方向可分為一下四點(diǎn)：（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(lái)劃分，城市交通

18、控制系統(tǒng)可以分為被動(dòng)式控制和主動(dòng)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(dòng)式控制，無(wú)論是從集合特性劃分的點(diǎn)、線、面控制，還是按照控制原理劃分的定時(shí)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(guò)事先進(jìn)行人工調(diào)查或者進(jìn)行實(shí)時(shí)的自動(dòng)檢測(cè)的方法，了解道路交通流的變化規(guī)律和實(shí)時(shí)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(jī)生成控制方案和控制參數(shù)，而實(shí)質(zhì)上，交通信號(hào)的設(shè)置是依據(jù)交通需求的變化而采取動(dòng)態(tài)設(shè)置的，也就是說(shuō)，交通信號(hào)是被動(dòng)式的控制交通流的變化。從系統(tǒng)設(shè)計(jì)的根本出發(fā)點(diǎn)看來(lái)，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)

19、更多的是被動(dòng)控制的思想；而主動(dòng)式智能控制體系體現(xiàn)的卻是從系統(tǒng)的主動(dòng)思維，希望采取幾級(jí)的主動(dòng)控制策略來(lái)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(shí)現(xiàn)城市交通智能化管理控制的目標(biāo)。這個(gè)系統(tǒng)主要實(shí)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(shí)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(lái)的各種損失。（2） 開(kāi)放式交通信號(hào)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(hào)控制通信的封閉性嚴(yán)重阻礙了交通控制系統(tǒng)開(kāi)放式的實(shí)施，也使得城市交通管理部門無(wú)法通過(guò)競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制購(gòu)

20、置交通信號(hào)控制機(jī)。城市交通控制系統(tǒng)對(duì)通信寬帶的要求其實(shí)很低，通信系統(tǒng)的費(fèi)用在整個(gè)系統(tǒng)中所占的比例也應(yīng)該較低，但是，實(shí)際上，大量投資都用在了電纜鋪設(shè)和通信線路租用費(fèi)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(wèn)題的一個(gè)重要手段和途徑，這對(duì)于改善城市交通狀況的作用已經(jīng)得到普遍認(rèn)同。對(duì)于高速干道，在周期性轉(zhuǎn)換交通信號(hào)上沒(méi)有必要關(guān)系，因而目前，我國(guó)高架道路信號(hào)控制的主要工作是車流狀況檢測(cè)和誘導(dǎo)。平面交通則將交通信號(hào)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(lái)，平面與高架自成系統(tǒng)，相互獨(dú)立，在信號(hào)控制上沒(méi)有必然直接聯(lián)系，但是實(shí)際上，高架道路一

21、般位于交通繁忙路段上，交通流間的相互制約性很強(qiáng)，特別是對(duì)于匝道的影響，直接關(guān)系到整個(gè)路段的暢通。尤其是下匝道對(duì)相鄰路口的影響，更需要交通信號(hào)控制系統(tǒng)的輔助，根據(jù)各方向的具體交通流進(jìn)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(hào)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)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(yùn)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(yùn)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(shí)現(xiàn)優(yōu)先控制方案，通過(guò)合理設(shè)計(jì)影響輕軌運(yùn)行的各種參數(shù)，例如信號(hào)燈紅、綠燈開(kāi)放時(shí)間、路口渠化方案、車輛折返點(diǎn)

22、和車站設(shè)置點(diǎn)、各站點(diǎn)停車時(shí)間、車輛運(yùn)輸間隔時(shí)間設(shè)定等。并且對(duì)高峰時(shí)段，需要實(shí)施特殊“綠波”控制，結(jié)合路口渠化和車站設(shè)計(jì)，進(jìn)一步縮短軌道交通的運(yùn)行時(shí)間，提高軌道交通的運(yùn)行速度和效率。目前這種控制模式已經(jīng)在大連市得到實(shí)施。1.3.2 交通信號(hào)控制相關(guān)系統(tǒng)的研究介紹交通信號(hào)控制不能單獨(dú)解決城市交通擁擠問(wèn)題，即使交通信號(hào)控制采用綠波方法進(jìn)行影響交通流分布時(shí)，交通管理的失控及其對(duì)環(huán)境的破壞仍然讓人無(wú)法接受。因此，在實(shí)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(hào)控制系統(tǒng)配合使用可以獲得重大的效益。（1）自動(dòng)收費(fèi)系統(tǒng)影響出行者出行行為的方法之一是定點(diǎn)、定時(shí)在道路使用上進(jìn)行收費(fèi)(其中包括

23、停車場(chǎng)收費(fèi))。自動(dòng)收費(fèi)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(guò)收費(fèi)，出行者會(huì)選擇旅程的最短行程時(shí)間和最低花費(fèi)的方案，交通擁擠程度和旅行時(shí)間的最新信息，這些信息又可用來(lái)確定出行者選擇路徑時(shí)所需花費(fèi)的代價(jià)。（2）動(dòng)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(dòng)態(tài)路徑引導(dǎo)系統(tǒng)隨時(shí)將道路情況向外界傳播出去。每一個(gè)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(guò)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(duì)最優(yōu)路徑上。（3）公交運(yùn)輸?shù)膬?yōu)先權(quán)交通信號(hào)控制下的公共交通車輛優(yōu)先控制

24、是公共交通科學(xué)管理的重要手段之一。在一些西方發(fā)達(dá)國(guó)家，十分重視在信號(hào)控制的交叉口給予公交車輛優(yōu)先權(quán)。這是因?yàn)楣步煌ㄜ囕v運(yùn)輸量大，平均載客量大，相對(duì)平均給每個(gè)乘車人所占用的道路面積小。大力發(fā)揮公共交通運(yùn)輸?shù)奶攸c(diǎn)，提高公共車輛的運(yùn)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(shì)。1.4 城市交通信號(hào)控制的研究意義交通是城市經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的命脈，對(duì)提高人民生活水平、加快發(fā)展城市經(jīng)濟(jì)有著十分重要的作用。20世紀(jì)以來(lái)，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?。汽車工業(yè)給人們帶來(lái)各種便利的同時(shí)，也帶來(lái)了一些令人困擾的問(wèn)題，如環(huán)境污染、交通擁擠、交通事故頻發(fā)

25、，給人們的生命財(cái)產(chǎn)帶來(lái)了很大的安全隱患。城市交通問(wèn)題是阻礙城市發(fā)展、制約城市經(jīng)濟(jì)建設(shè)的重要因素，人們對(duì)交通有效控制的意識(shí)越來(lái)越強(qiáng)烈。我國(guó)在1988年頒布了“中華人民共和國(guó)道路交通管理?xiàng)l例”，其主要內(nèi)容是對(duì)人、車、路、環(huán)境四者的管理規(guī)則。它以法律的形式維護(hù)基本交通秩序，保障了交通安全、舒適與暢通。59第2章 城市交通信號(hào)控制的基本理論第2章 城市交通信號(hào)控制的基本理論世界各國(guó)交通管理的經(jīng)驗(yàn)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(hào)控制。因此，交通信號(hào)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(hào)控制主要指城市各個(gè)交叉口的交通信號(hào)燈控制，通過(guò)控制交叉口信號(hào)燈燈色、燈時(shí)變化，實(shí)現(xiàn)合

26、理指揮交通流通行和停止，達(dá)到疏散交通流，減少交通擁堵，保證城市道路的暢通，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(hào)燈的概念和燈色控制方案。隨后介紹城市交通信號(hào)控制系統(tǒng)的一些基本概念，其中包括信號(hào)相位、信號(hào)周期、綠信比、相位差等。2.1 信號(hào)燈的含義及燈序安排2.1.1 信號(hào)燈的含義交通信號(hào)燈及其控制技術(shù)隨著社會(huì)的發(fā)展而發(fā)展著。交通信號(hào)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(guò)人工控制，對(duì)先來(lái)車的道路亮綠燈，指揮來(lái)車通過(guò)，同時(shí)給相交的道路亮紅燈，指揮該路上來(lái)車暫停，等待綠燈啟亮再通行，以維持相沖突車輛先后通過(guò)交叉口的秩序。后來(lái)，隨著車輛的不

27、斷增多，駕駛員為減少出行時(shí)間開(kāi)始爭(zhēng)道，于是出現(xiàn)了紅、黃、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(duì)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(jìn)。隨著交通事業(yè)的不斷發(fā)展，在交叉口各個(gè)方向的車-車沖突、人-車沖突問(wèn)題越來(lái)越嚴(yán)重，于是要求在時(shí)間上將車流、人流嚴(yán)格分離。為適應(yīng)這種發(fā)展要求，信號(hào)配時(shí)技術(shù)的研究也不斷進(jìn)步著，相繼出現(xiàn)各種時(shí)間分離方法。同時(shí)，電子技術(shù)的發(fā)展也為設(shè)計(jì)適合需求的交通信號(hào)控制機(jī)和車輛檢測(cè)器提供了有利條件。機(jī)械控制器、電機(jī)控制器、電子控制和計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)相繼出現(xiàn)。相應(yīng)產(chǎn)生了符合多種時(shí)間分離方法的、多樣化的現(xiàn)代化信號(hào)燈。除了紅、黃、綠三種燈色的信號(hào)燈，現(xiàn)

28、在還出現(xiàn)了可以標(biāo)示方向的箭頭燈、閃爍燈和倒計(jì)時(shí)指示燈等。隨著信號(hào)燈種類的不斷發(fā)展，各國(guó)使用信號(hào)燈的方法差異也越來(lái)越大，賦予給信號(hào)燈的含義也各不相同，使國(guó)際間交通往來(lái)發(fā)生很多混亂。在各方呼吁下，1968年，聯(lián)合國(guó)總和各國(guó)對(duì)交通信號(hào)燈含義的規(guī)定，曾討論頒布過(guò)道路交通標(biāo)志和交通信號(hào)協(xié)議，對(duì)各種交通信號(hào)的定義，做了一個(gè)基本的統(tǒng)一規(guī)定。1974年，歐洲各國(guó)交通部長(zhǎng)聯(lián)席會(huì)議又協(xié)定商定了歐洲道路交通標(biāo)志和信號(hào)協(xié)定。協(xié)定將信號(hào)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(duì)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

29、行的方向上，交通非常擁堵，以至進(jìn)入路口的車輛，在燈色改變之后，還是通不過(guò)，這時(shí)，即使亮綠燈，車輛也不得通行。紅燈:表示不許車輛通行，面對(duì)紅燈的車輛不能超過(guò)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(wú)法安全制動(dòng)的車輛，可以開(kāi)出停止線。（2）閃燈閃紅燈:警告車輛不許通行。閃黃燈或兩個(gè)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(duì)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(hào)燈應(yīng)在信號(hào)燈上加有自行車的圖案。（5）專用于行人的信號(hào)燈應(yīng)在信號(hào)燈上加有人的圖案。我國(guó)對(duì)信號(hào)燈含

30、義的規(guī)定在中華人民共和國(guó)道路交通安全法實(shí)施條例中做了詳細(xì)規(guī)定，基本上與國(guó)際規(guī)定一致，僅對(duì)黃燈的含義與國(guó)際略有差別。交通控制信號(hào)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(guò)交叉口。當(dāng)一個(gè)交叉口的車流量較小時(shí)，通過(guò)設(shè)置停車或者讓路標(biāo)志就可以解決交通分離問(wèn)題。若當(dāng)一個(gè)交叉口的交通量接近其設(shè)計(jì)通行能力時(shí)，就必須設(shè)置交通信號(hào)燈進(jìn)行交通控制，否則車流的不暢通會(huì)大大增加車輛的停車次數(shù)和延誤時(shí)間。因而，正確設(shè)計(jì)、合理設(shè)置交通控制信號(hào)，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(hào)燈的次序安排各種信號(hào)燈的裝置次序也有統(tǒng)一規(guī)定，以便于駕駛?cè)朔直妗４?/p>

31、序安排的原則是將重要的燈色放在重要的位置。信號(hào)燈的次序安排分為豎式和橫式兩種。1）豎式（1）普通的信號(hào)燈的次序，國(guó)際規(guī)定，自上而下為紅、黃、綠燈。（2）帶有箭頭燈時(shí)，安排次序如下：?jiǎn)闻攀剑鹤陨隙?，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(shí)裝有直行、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)三個(gè)箭頭燈時(shí)，可省掉普通綠箭頭燈。雙排式：一般在普通信號(hào)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(gè)箭頭燈。2）橫式（1） 普通信號(hào)燈的次序，國(guó)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(shí)的安排次序?yàn)椋簡(jiǎn)闻攀剑鹤钥?/p>

32、近路中心線向路邊緣，一般分為紅、黃、左箭頭、直箭頭、右箭頭燈；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(shí)，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(hào)燈設(shè)置依據(jù)2.2.1交叉口設(shè)置信號(hào)控制的利弊一般來(lái)說(shuō)，當(dāng)交通量增加到接近停車或讓路標(biāo)志交叉口所能處理的能力時(shí)，考慮在這種交叉口上加設(shè)交通信號(hào)控制。由于設(shè)有停車標(biāo)志和上路標(biāo)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(hào)燈，才能夠更好的發(fā)揮信號(hào)燈的交通效益；當(dāng)設(shè)置不當(dāng)時(shí)，不但浪費(fèi)設(shè)備和安裝的費(fèi)用

33、，而且會(huì)對(duì)交通造成不良的后果。合理設(shè)置信號(hào)控制系統(tǒng)的交叉口，其所能提供的通行能力比設(shè)有停車或讓路標(biāo)志的交叉口大。當(dāng)設(shè)有停車或讓路標(biāo)志的交叉口的實(shí)際交通量接近其通行能力時(shí)，車流就不能暢通的通過(guò)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(yán)重。這時(shí)，將設(shè)有停車標(biāo)志和讓路標(biāo)志的交叉口改為信號(hào)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(huì)出現(xiàn)次要道路上沒(méi)有車輛通過(guò)卻亮綠燈，主要道路上車輛卻在排隊(duì)等待綠燈，這種主路車輛的被動(dòng)停車導(dǎo)致了無(wú)謂的能源消耗和運(yùn)行費(fèi)用的浪費(fèi)。交通信號(hào)是在道路空間上無(wú)法實(shí)現(xiàn)分離原則的地方，主要是在平面交叉口上，

34、用來(lái)在時(shí)間上給交通流分配通行權(quán)的一種交通指揮手段，。交通信號(hào)燈用輪流顯示不同的燈色來(lái)指揮交通的通行或停止。但是在實(shí)際應(yīng)用中，交通信號(hào)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(wèn)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(gè)重要目標(biāo)，但是它并不是交通控制的主要目標(biāo)。交通信號(hào)控制的主要目標(biāo)是使各類、各向交通有秩序、高效率的運(yùn)行。2.2.2設(shè)置交通信號(hào)控制的理論分析方法將停車、讓路標(biāo)志控制交叉口改為信號(hào)控制交叉口，主要考慮的兩個(gè)因素是停車、讓路標(biāo)志控制交叉口的通行能力和延誤。1.停車、讓路標(biāo)志控制交叉口的通行能力根據(jù)停車、讓路標(biāo)志控制交叉口的通車規(guī)則，次要道路上的車輛必

35、須等主要道路車流間出現(xiàn)足夠的可穿越空當(dāng)時(shí)，才能通過(guò)。因此，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(rèn)為主要道路在這種交叉口進(jìn)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(jì)合作和發(fā)展組織（oecd）的報(bào)告，認(rèn)為目前計(jì)算停車、讓路標(biāo)志控制交叉口通行能力最簡(jiǎn)便而又較可靠的方法是德國(guó)所采用的方法。2.停車、讓路標(biāo)志控制交叉口的延誤次要道路交通量增長(zhǎng)到一定程度時(shí)，車輛延誤增加非?？?。此時(shí)，若改為信號(hào)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(guò)對(duì)比改用信號(hào)控制前后主次道路上車輛總延誤的大小，來(lái)決定是否實(shí)行信號(hào)

36、控制。確定停車、讓路標(biāo)志控制交叉口的延誤十分困難，這方面的研究成果雖然不少，但能真正實(shí)用的似乎還沒(méi)有，主要研究方法是通過(guò)理論分析、計(jì)算機(jī)仿真或兩者相結(jié)合進(jìn)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(shí)際工作中還需根據(jù)當(dāng)?shù)氐木唧w條件進(jìn)行綜合分析才能得出正確的決策。2.2.3設(shè)置交通信號(hào)控制的依據(jù)設(shè)置交通控制信號(hào)雖有理論分析的依據(jù)，但尚未成為公認(rèn)的有效方法。加上世界各國(guó)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(shí)際交通狀況后制定出各自的依據(jù)。美國(guó)統(tǒng)一交通控制設(shè)施手冊(cè)所制定的依據(jù)較為詳細(xì)，下面主要介紹該手冊(cè)所

37、定的依據(jù)。1、 設(shè)置交通信號(hào)須做的調(diào)查工作在考慮要把某個(gè)標(biāo)志控制的交叉口改為信號(hào)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(jìn)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(hào)的依據(jù)（1）機(jī)動(dòng)車流量依據(jù)。交叉口任意若干小時(shí)（4h，8h，或12h）中主要道路進(jìn)口道車流量，次要道路進(jìn)口道車流量，交叉口總流量，以及未來(lái)幾年機(jī)動(dòng)車流量。（2）停車延誤依據(jù)。主要是高峰小時(shí)次路進(jìn)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(guò)街學(xué)童的批數(shù)和人

38、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)。考慮相鄰交叉口協(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(cái)產(chǎn)損失的交通事故次數(shù)，并綜合考慮信號(hào)控制對(duì)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(guó)于1994年頒布實(shí)施的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)道路交通信號(hào)燈安裝規(guī)范（gb 148861994），對(duì)我國(guó)各道路交叉口和路段上交通信號(hào)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(duì)于信號(hào)燈的安裝規(guī)定了如下的依據(jù)：（1）當(dāng)進(jìn)入同一交叉口高峰小時(shí)及12h交通流量超過(guò)表21所列數(shù)值及有特別要求的交叉口可設(shè)置機(jī)動(dòng)車信號(hào)燈。（2）設(shè)置機(jī)動(dòng)車道信號(hào)燈的交叉口，當(dāng)?shù)缆肪哂袡C(jī)動(dòng)車、非機(jī)

39、動(dòng)車分道線且道路寬度大于15m時(shí)，應(yīng)設(shè)置非機(jī)動(dòng)車道信號(hào)燈。（3）設(shè)置機(jī)動(dòng)車道信號(hào)燈的交叉口，當(dāng)通過(guò)行人橫道的行人高峰小時(shí)流量超過(guò)500人次時(shí)，應(yīng)設(shè)置人行橫道信號(hào)燈。（4）實(shí)行分道控制的交叉口應(yīng)設(shè)置車道信號(hào)燈。（5）在交叉口間距大于500m、高峰小時(shí)流量超過(guò)750輛以及12h流量超過(guò)8000輛的路段上，當(dāng)通過(guò)人行橫道的行人高峰小時(shí)流量超過(guò)500人次時(shí)，可設(shè)置人行橫道信號(hào)燈及相應(yīng)的機(jī)動(dòng)車道信號(hào)燈。表21交叉口設(shè)置信號(hào)燈的交通流量標(biāo)準(zhǔn)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(shí)12h高峰小時(shí)12h小于10750800035038008009000270210012001

40、30001902000大于109001000039041001000120003002800140015000210220018002000015015002.3 交通信號(hào)控制的基本概念2.3.1 定義交通信號(hào)是在道路空間上無(wú)法實(shí)現(xiàn)分離原則的地方，主要是在平面交叉口上，用來(lái)在時(shí)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(jìn)行時(shí)間分離，使車輛能安全、迅速地通過(guò)交叉口。交通信號(hào)控制參數(shù)分為時(shí)間參數(shù)和交通流參數(shù)，時(shí)間參數(shù)有信號(hào)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(gè)交叉口的交通控制（點(diǎn)控，isola

41、ted intersection control）每個(gè)交叉口的交通信號(hào)控制只按照該交叉口的交通狀況獨(dú)立運(yùn)行， 不與其相鄰交叉口的控制信號(hào)有任何關(guān)系，成為單個(gè)交叉口交通控制，也稱單點(diǎn)信號(hào)控制，俗稱“點(diǎn)控制”。是交叉口交通信號(hào)控制中最基本的形式。（2）干道交叉口信號(hào)聯(lián)動(dòng)控制（線控，arterial intersection control）把干道上若干連續(xù)交叉口的交通信號(hào)通過(guò)一定的方式聯(lián)結(jié)起來(lái)，同時(shí)對(duì)各個(gè)交叉口進(jìn)行一些相互協(xié)調(diào)的配時(shí)設(shè)計(jì)方案，讓各個(gè)交叉口的配時(shí)信號(hào)燈按此協(xié)調(diào)方案聯(lián)合運(yùn)行，使車輛通過(guò)這些交叉口時(shí)不經(jīng)常遇到紅燈，減少停車次數(shù)，稱為干道信號(hào)聯(lián)動(dòng)控制，也叫“綠波”信號(hào)控制，俗稱“線控制”。

42、這種控制的原始思路是：希望使車輛通過(guò)第一個(gè)交叉口后，按一定的車速行駛， 到達(dá)以后的交叉口時(shí)就不再遇見(jiàn)紅燈。但是，實(shí)際上，由于各車在道路上行駛的車速不盡相同，且隨時(shí)變化，交叉口同時(shí)受左、右轉(zhuǎn)車輛進(jìn)出的干擾，所以很難碰到一路都是綠燈的巧遇，但是，確實(shí)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(hào)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(jī)或計(jì)算機(jī)通過(guò)傳輸線路操縱各信號(hào)燈間的協(xié)調(diào)作用。b、無(wú)電纜線控：通過(guò)電源頻率及控制機(jī)內(nèi)的計(jì)時(shí)裝置來(lái)操縱各信號(hào)燈按時(shí)協(xié)調(diào)運(yùn)行。（3）區(qū)域交通信號(hào)控制系統(tǒng)（面控，areawide control）以某個(gè)區(qū)域中所有信號(hào)控制交叉口作

43、為協(xié)調(diào)控制的對(duì)象，稱為區(qū)域交通信號(hào)控制系統(tǒng)，俗稱“面控制”?？刂茀^(qū)內(nèi)受控交通信號(hào)都受交通控制中心的集中控制。對(duì)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(jí)控制。分區(qū)的結(jié)果往往使面控制成為一個(gè)由幾條線控制組成的分級(jí)集中控制系統(tǒng)，這時(shí)，可認(rèn)為各線控制是面控制中的一個(gè)單元，有時(shí)分區(qū)成為一個(gè)點(diǎn)、線、面控制的綜合性分級(jí)控制系統(tǒng)。2、按控制方法分類（1）定時(shí)控制交叉口交通信號(hào)控制機(jī)均按事先設(shè)定好的配時(shí)方案運(yùn)行，也稱定周期控制。一天只用一種配時(shí)方案的稱為單段式定時(shí)控制；一天按不同時(shí)段的交通量采用幾個(gè)配時(shí)方案稱為多段式定時(shí)控制。（2）感應(yīng)控制感應(yīng)控制是在交叉口進(jìn)口到上設(shè)置車輛檢測(cè)器，信號(hào)燈配

44、時(shí)方案由計(jì)算機(jī)或智能化信號(hào)控制機(jī)計(jì)算，可隨檢測(cè)器檢測(cè)到的車流信息而隨時(shí)改變的一種控制方式。感應(yīng)控制的基本方式是單個(gè)交叉口的感應(yīng)控制，簡(jiǎn)稱單點(diǎn)感應(yīng)控制。單點(diǎn)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(gè)不確定系統(tǒng)，能夠連續(xù)測(cè)量其狀態(tài)，如車流量，、停車次數(shù)、延誤時(shí)間、排隊(duì)長(zhǎng)度等，逐漸了解和掌握對(duì)象，把它們與希望的動(dòng)態(tài)特性進(jìn)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(gè)控制，從而保證不論環(huán)境如何變化，均可使控制效果達(dá)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(hào)控制范圍劃分按信號(hào)控制原理劃分點(diǎn)控線控面控定時(shí)控制感應(yīng)控制自適應(yīng)控制圖2-1

45、 交通控制系統(tǒng)的分類圖2-1 交通信號(hào)控制的分類2.4 交通信號(hào)控制的主要參數(shù)及主要性能指標(biāo)2.4.1信號(hào)基本控制參數(shù)平面交叉口的信號(hào)控制的配時(shí)基本參數(shù)包括：周期時(shí)長(zhǎng)、相位（相序、相位數(shù)）、綠信比等。1）周期時(shí)長(zhǎng)周期時(shí)長(zhǎng)是對(duì)應(yīng)于某一進(jìn)口道信號(hào)燈各種燈色輪流顯示一次所需的時(shí)間，即各種燈色顯示時(shí)間之和；或是某主要相位的綠燈啟亮開(kāi)始到下次該綠燈再次啟亮之間的一段時(shí)間，見(jiàn)圖2-2。用c表示，單位為秒（s）。一般信號(hào)燈的最短周期時(shí)長(zhǎng)不少于36s，否則就不能保證幾個(gè)方向的車輛順利通過(guò)交叉口。最長(zhǎng)周期時(shí)長(zhǎng)一般不超過(guò)120s，否則，可能引起等待的司機(jī)煩躁或誤以為燈色控制已經(jīng)失靈。2）相位差在信號(hào)控制交叉口，其

46、每一種控制狀態(tài)（一種通行權(quán)），即對(duì)各進(jìn)口道不同方向所顯示的不同燈色的組合，稱為一個(gè)信號(hào)相位。所有這些信號(hào)相位及其順序統(tǒng)稱為相位。對(duì)于一個(gè)多方向交通流而言，一組互不沖突的交通流即可稱為一個(gè)相位。相位差則是相鄰路口同一相位綠燈或紅燈起始時(shí)間之差。圖2-2 兩相位信號(hào)配時(shí)圖3）綠信比綠信比是一個(gè)信號(hào)相位的有效綠燈時(shí)長(zhǎng)和周期時(shí)長(zhǎng)之比，一般用 表示：式中：綠信比； 周期時(shí)長(zhǎng)（s）； 有效綠燈時(shí)長(zhǎng)（s）。2.4.2評(píng)價(jià)信號(hào)控制交叉口的交通效益的指標(biāo)交通效益的評(píng)價(jià)指標(biāo)一般有一下幾個(gè)：通行能力或飽和度（實(shí)際到達(dá)交通量與通行能力之比）、行程時(shí)間、延誤、停車次數(shù)、停車率、排隊(duì)長(zhǎng)度、燃油消耗、廢氣排放、交通噪音等。

47、在一定的道路條件下，信號(hào)控制交叉口的通行能力受信號(hào)周期時(shí)長(zhǎng)的影響。在正常的周期時(shí)長(zhǎng)范圍內(nèi)，周期時(shí)長(zhǎng)越長(zhǎng)，通行能力越大，但是車輛延誤和油耗等也隨之增長(zhǎng)。信號(hào)交叉口當(dāng)延長(zhǎng)周期時(shí)長(zhǎng)所提高的通行能力遠(yuǎn)大于交通需求時(shí)，即飽和度相當(dāng)小時(shí)，對(duì)通車狀況并沒(méi)有太大好處，卻會(huì)增加無(wú)謂的車輛延誤和油耗。所以，這種情況下，通行能力過(guò)大，對(duì)信號(hào)控制的交叉口的交通效益并沒(méi)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(biāo)并以選定的指標(biāo)為依據(jù)確定信號(hào)配時(shí)，使得交通效益達(dá)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(hào)控制條件下，在一定時(shí)間內(nèi)通過(guò)進(jìn)口道停車線的最大車輛數(shù)叫做路口通行能力，它是信號(hào)控制效果的重要評(píng)價(jià)

48、指標(biāo)之一。路口通行能力的計(jì)算可以表示為飽和流量與對(duì)應(yīng)綠信比的乘積，它是在飽和流量的基礎(chǔ)上進(jìn)行計(jì)算的。交通量一定，通行能力與飽和度成反比，二者對(duì)于信號(hào)控制路口的評(píng)價(jià)有相同的效應(yīng)。2、延誤時(shí)間車輛在交叉口入口引道處被阻礙下行走所需時(shí)間和無(wú)阻礙行走所需時(shí)間之差叫做延誤時(shí)間，它有平均延誤和總延誤兩個(gè)評(píng)價(jià)尺度。3、飽和度進(jìn)口道飽和度是指某個(gè)交叉口進(jìn)口道的車流量與可從該進(jìn)口通過(guò)交叉口的最大流量的比值，即實(shí)際到達(dá)交通量與通行能力之比。4、停車率停車率指每個(gè)周期停駛的車輛數(shù)占整個(gè)周期所到達(dá)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(fèi)用等幾方面反映了信號(hào)控制的合理性?？傆幸徊?/p>

49、分車輛在信號(hào)交叉口行駛時(shí)，在到達(dá)停車線之前會(huì)由于紅燈或排隊(duì)，而不得不減速甚至停車。5、平均排隊(duì)長(zhǎng)度在信號(hào)一個(gè)周期內(nèi)各條車道排隊(duì)最長(zhǎng)的長(zhǎng)度平均值叫做平均排隊(duì)長(zhǎng)度。各條車道最長(zhǎng)排隊(duì)長(zhǎng)度一般是指該車道的綠燈相位起始時(shí)的長(zhǎng)度。第3章 單交叉口定時(shí)信號(hào)配時(shí)設(shè)計(jì)第3章 單交叉口定時(shí)信號(hào)配時(shí)設(shè)計(jì)現(xiàn)代交通信號(hào)控制樣式繁多，但是，單個(gè)交叉口的定時(shí)信號(hào)控制還是一種最基本的控制方式。在實(shí)際應(yīng)用中，由于其設(shè)備簡(jiǎn)單、投資節(jié)約、維護(hù)方便，現(xiàn)在仍是在被廣泛應(yīng)用的控制信號(hào)，在技術(shù)上，定時(shí)信號(hào)配時(shí)技術(shù)的基本原理是其他控制方式配時(shí)的基礎(chǔ)。本章主要介紹單點(diǎn)定時(shí)配時(shí)設(shè)計(jì)的基本方法和設(shè)計(jì)流程、設(shè)計(jì)原則。3.1定時(shí)信號(hào)控制配時(shí)設(shè)計(jì)流程單

50、個(gè)交叉口的定時(shí)交通信號(hào)控制配時(shí)設(shè)計(jì)，按不同的流量時(shí)段來(lái)劃分信號(hào)配時(shí)的時(shí)段，在同一時(shí)段內(nèi)確定相應(yīng)的配時(shí)方案。改建、改造交叉口，具有各流向設(shè)計(jì)交通流量數(shù)據(jù)時(shí)，信號(hào)配時(shí)流程如圖3-1所示（見(jiàn)下頁(yè)）。3.2信號(hào)相位基本方案3.2.1信號(hào)相位的確定原則在設(shè)定交通信號(hào)相位時(shí)，應(yīng)遵循以下原則：（1）信號(hào)相位必須同交叉口進(jìn)口道車道渠化（車道功能劃分）方案同時(shí)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(hào)相位對(duì)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(shí)，根據(jù)左轉(zhuǎn)流向設(shè)計(jì)交通量計(jì)算的左轉(zhuǎn)車每周期平均到達(dá)3輛時(shí)，宜用左轉(zhuǎn)專用相位。（4）同一相位各相關(guān)進(jìn)口道左轉(zhuǎn)

51、車每周期平均到達(dá)量相近時(shí)，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(hào)相位相序設(shè)計(jì)考慮因素信號(hào)配時(shí)初選完成后，要對(duì)各參數(shù)進(jìn)行試算評(píng)價(jià)，對(duì)相位進(jìn)行必要的修正調(diào)整，完成評(píng)估，直至滿足設(shè)計(jì)要求，形成最終的設(shè)計(jì)方案。確定信號(hào)相位時(shí)應(yīng)該考慮一下幾點(diǎn)：（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(gè)重要原因，一般來(lái)說(shuō)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(jì)就是要提高交叉口的時(shí)間和空間資源的利用率。過(guò)多的相位數(shù)會(huì)導(dǎo)致相位交替次數(shù)增加，即損失時(shí)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(huì)使交叉口因混亂而降低效率。

52、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(hào)配時(shí)設(shè)計(jì)流程（3）交通狀況交通狀況包括機(jī)動(dòng)車交通量、左右轉(zhuǎn)率、車道飽和流率、大型車混入率、非機(jī)動(dòng)車流量流向、橫過(guò)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(jìn)口道車道數(shù)、交叉口擴(kuò)展車道的展寬長(zhǎng)度、行人和自行車過(guò)街的組織形式（如是否采用二次過(guò)街的組織方式）。這些因素影響機(jī)動(dòng)車左轉(zhuǎn)專用相位的設(shè)置、車輛排隊(duì)長(zhǎng)度等。3.2.3相序安排信號(hào)相位設(shè)計(jì)不但要考慮相位組合，還要考慮相位的銜接問(wèn)題。通常需要考慮以下幾點(diǎn)：（1）對(duì)同一個(gè)交通流設(shè)置兩個(gè)以上信號(hào)階段時(shí)，在時(shí)間上應(yīng)盡可能保證連續(xù)性，對(duì)于行人信號(hào)可不局限于此原則。（2）對(duì)同一進(jìn)口道車流中不同流向交通流在不同信號(hào)相位放行時(shí)，盡可能保證它們所在信號(hào)相位的連續(xù)顯示。（