交通信號控制

1、交通信號控制主要內(nèi)容一、交通信號控制概論二、單個交叉口交通信號控制三、干線交叉口交通信號協(xié)調(diào)控制四、交通感應(yīng)信號五、區(qū)域信號協(xié)調(diào)控制（一）交通信號一、定義：是在空間上無法實現(xiàn)分離的地方（主要是在平面交叉口處）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二、種類：基本信號燈；箭頭信號燈；閃爍燈三、信號燈含義 我國條例對信號燈的含義做了詳細的規(guī)定，基本上與國際規(guī)定一致，僅對黃燈的含義與國際規(guī)定略有差別四、信號燈的次序安排 顏色起亮順序：綠、黃、紅一、交通信號控制概論 （二）信號燈的設(shè)置依據(jù) 當交通量發(fā)展到超過停車或讓路標志交叉口所能處理的能力時才加設(shè)交通信號控制。 目前，決定停車標志交叉口改為

2、信號控制交叉口時，主要應(yīng)考察：停車標志交叉口的通行能力和延誤。 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，所以各國制訂依據(jù)的具體數(shù)字不盡相同，但原則上大多根據(jù)以上兩條分析依據(jù)，考慮各自的交通實際狀況后制訂出各自的標準。一、交通信號控制概論 （三）信號控制類別一、根據(jù)所采用的控制裝置的不同，交通信號控制可以劃分為如下三種類型：1)定周期信號控制 在定周期信號控制中，配時方案包括周期長度、相位次序、綠信比和相位轉(zhuǎn)換時間都是根據(jù)歷史的交通數(shù)據(jù)事先確定的。在事先確定的配時方案中，綠燈時間的長短、信號周期長度以及每個相位上的綠燈起止時間都是相對固定的

3、，亦即在某一確定的時間段上，上述配時參數(shù)保持不變?？筛鶕?jù)一天中交通量的波動情況，劃分若干時間區(qū)段，對應(yīng)于每一時間區(qū)段的平均交通量制定相應(yīng)的配時方案。一、交通信號控制概論 （三）信號控制類別 2)半感應(yīng)式信號控制 半感應(yīng)式信號控制主要用在主次干道相交的交叉口，在這種信號控制中，主干道總是保持綠燈。當埋設(shè)在次干道上的檢測器檢測到車輛到達時，經(jīng)過一個適當?shù)男盘栟D(zhuǎn)換間隔后，信號狀態(tài)發(fā)生變化，主干道信號燈變?yōu)榧t燈而讓次干道變?yōu)榫G燈。該綠燈將持續(xù)到次干道上的車輛全部通過交叉口或直到規(guī)定的最大綠燈時間為止。該控制方式的周期長度和綠燈時間可根據(jù)實際需要隨時進行調(diào)整，當次干道沒有車輛時，主干道總保持常綠，分配到

4、次干道的綠燈時間被充分利用，所有“多余”綠燈時間都分配給主干道。一、交通信號控制概論 （三）信號控制類別3) 全感應(yīng)式信號控制 在全感應(yīng)工作方式下，所有的相位配時都是由檢測器檢測的車流量來控制。通常，相位的順序是事先規(guī)定好的，此外每個相位的最大和最小綠燈時間也是事先確定好的。在這種控制方式下，信號周期長度和綠燈時間可根據(jù)實際的交通狀況作很大的變化。全感應(yīng)式信號控制的另一大優(yōu)點是可以設(shè)置可選相位，在此相位中，如果沒有檢測到車輛的到達，那么就可以跳過該相位，繼續(xù)運行其它的相位。一、交通信號控制概論 （三）信號控制類別二、就控制范圍而言，信號控制策略可以分為以下三種類型：1）單點信號控制 交叉口的單

5、點信號控制，又稱“點控”，用于單個信號交叉口，屬于孤立交叉口的信號控制。根據(jù)交叉口各個入口的交通流量，確定最佳信號配時，可以保證最大通行能力及最小停車延誤。交叉口的單點信號控制有定周期控制和感應(yīng)控制兩大類。而感應(yīng)控制又包括全感應(yīng)式信號控制和半感應(yīng)式信號控制兩種。 一、交通信號控制概論 （三）信號控制類別2）干線協(xié)調(diào)控制（又叫綠波協(xié)調(diào)控制） 主干道信號協(xié)調(diào)控制是一維信號控制，又稱“線控制”，主要用于城市的主干道上，它把主干路上相鄰的交叉口協(xié)調(diào)控制，以提高整個主干道的通行能力。參與協(xié)調(diào)控制的交叉口采用相同的信號周期， 但各個信號交叉口參考相位的綠燈開始時刻錯開一定的時間差。線控制往往是面控制系統(tǒng)的

6、一種簡化形式，控制參數(shù)基本相似。根據(jù)道路交叉口所采用的信號燈控制方式的不同，線控制也可以分為干線交通信號定時式協(xié)調(diào)控制及干道交通信號感應(yīng)式協(xié)調(diào)控制。較為普遍的是交通信號定時式協(xié)調(diào)控制。一、交通信號控制概論 （三）信號控制類別3）區(qū)域信號協(xié)調(diào)控制（也叫面控制） 區(qū)域信號協(xié)調(diào)控制把整個區(qū)域中的所有信號交叉口作為協(xié)調(diào)控制的對象，控制區(qū)內(nèi)各受控交通信號都受中心控制室的集中控制。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)分級管理，分區(qū)的結(jié)果往往成為一個由幾條線控制和點控制組成的分級集中控制系統(tǒng)。區(qū)域控制系統(tǒng)按控制策略可以分為定時脫機控制系統(tǒng)及感應(yīng)式聯(lián)機控制系統(tǒng)兩種. 一、交通信號控制概

7、論 （四）交通信號控制設(shè)備檢測器：壓力式、線圈、紅外、超聲波信號機：數(shù)據(jù)處理，固定方案或人為輸入指令進行調(diào)整控制中心:交通指揮中心，主要起協(xié)調(diào)作用，可分主控中心及區(qū)域控制中心一、交通信號控制概論 單個交叉口點控制的定時信號是最基本的控制方式，由于它設(shè)備簡單、投資最省、維護方便，仍是被廣泛采用的一種控制方式；另外，定時信號配時技術(shù)的基本原理還是其他控制方式配時的基礎(chǔ)。二、單個交叉口交通信號控制 （一）定時信號配時方案的基本內(nèi)容1.信號相位方案 在一個信號周期內(nèi)，信號機按照預(yù)設(shè)的相位方案輪流開放不同的信號顯示，對各向車輛和行人給予通行權(quán)，此時各進口道不同方向所顯示的不同燈色的組合稱為一個信號相位。

8、（通行權(quán)改變，相位改變）二、單個交叉口交通信號控制 兩相位信號配時圖東西路第一相位南北路第二相位南北路東西路南 北 路東 西 路綠 燈 間 隔 時 間第 一 相 位 時 間綠 燈 間 隔 時 間通 行 間 隔 時 間 ( 第 二 相 位 )周 期 時 長綠黃紅具有專用左轉(zhuǎn)相位的三相位方案東 西 路第 一 相 位第 三 相 位南 北 路第 二 相 位八相位信號控制方案南 北 直 行南 北 左 轉(zhuǎn) 彎東 西 左 轉(zhuǎn) 彎東 西 直 行（一）定時信號配時方案的基本內(nèi)容2.信號基本控制參數(shù)周期長度：信號周期是指信號燈燈色任何一個完整的循環(huán)。周期長度是指信號燈運行一個循環(huán)所需的時間，等于綠燈、黃燈、紅燈時

9、間之和。信號燈最短周期長度不要小于36秒，否則不能滿足各個車流方向的交通需求；周期長度也不要太長（不超過150秒），否則車輛在交叉口的延誤急劇增加。適當?shù)闹芷陂L度對減少車輛延誤和改變交叉口的擁擠程度具有重要作用。二、單個交叉口交通信號控制 （一）定時信號配時方案的基本內(nèi)容信號損失時間：一次信號周期內(nèi)，任何方向車輛都不能通行的時間啟動損失時間：每個相位綠燈初期車輛因啟動而實際并未用于通車的一段時間黃燈末損失時間：黃燈初期車輛可以通行而黃燈末期車輛不能通行的那段時間綠燈間隔時間：從上一相位綠燈結(jié)束到下一相位綠燈開始之間的一段時間二、單個交叉口交通信號控制 有效綠燈時間：實際上用來通車的綠燈時間綠信

10、比：一個周期時間內(nèi)有效綠燈時間與信號周期的比值。周期相同，各相位的綠信比不一定相等相位差（又叫綠時差或綠燈起步時距）：相位差是針對兩個信號交叉口而言，是指兩個相鄰交叉口它們同一相位綠燈（或紅燈）開始時間之差。相位差是系統(tǒng)聯(lián)動控制中的一個重要參數(shù)，當對一條干線上的交通流或一個網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的交通流進行控制時，通過調(diào)節(jié)各個路口的相位差，可以使一串路口的信號燈形成綠波帶，車輛通過這些交叉口時暢通無阻。（一）定時信號配時方案的基本內(nèi)容二、單個交叉口交通信號控制 通過停車線的駛出率的變化起始遲滯a有效綠燈時間g前損失時間后損失時間終止遲滯b飽和流量S綠燈期間完全飽和的車流放行流率時間綠燈間隔I黃燈紅燈全紅燈某相

11、位i與相位i沖突的相位G綠燈eef f有效綠燈時間實際綠燈時間黃燈時間損失時間（二） 定時信號配時的基本方法 到目前為止，定時信號的配時方法在國際上主要有英國的TRRL(Transport and Road Research Laboratory)法（也稱Webster法）、澳大利亞的ARRB(Australian Road Research Board)法以及美國的HCM（Highway Capacity Manual）法等。在我國有“停車線法”和“沖突點法”等。交通信號相位設(shè)定（1）信號相位必須同交叉口進口道車道渠化（即車道功能劃分）方案同時設(shè)定；（2）信號相位對應(yīng)于左、右轉(zhuǎn)彎交通量及其專

12、用車道的布置，常用基本方案如下圖所示：二、單個交叉口交通信號控制 （二） 定時信號配時的基本方法二、單個交叉口交通信號控制 （二） 定時信號配時的基本方法 （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)車每周期平均流量達到一定程度，以致完全不能利用沖突車流（對向直行車流）的間隙完成左轉(zhuǎn)時，宜設(shè)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。二、單個交叉口交通信號控制 確定設(shè)計交通量時，應(yīng)按交叉口每天交通量的時變規(guī)律，分時段并按交叉口各進口道不同流向分別確定。其計算公式如下：式中：q配時時段中，某進口道某流向的設(shè)計

13、交通量（pcu/h） Q15配時時段中，某進口道某流向的高峰小時中最高15min的流率（pcu/15min）（三） 確定設(shè)計交通量二、單個交叉口交通信號控制 154 Qq 無最高15min流率的實測數(shù)據(jù)時，可按下式估算：式中：Q配時時段中，某進口道某流向的實際高峰小時交通量（pcu/h） PHF配時時段中，某進口道某流向的高峰小時系數(shù)；主要進口道可取0.75，次要進口道可取0.8。（三） 確定設(shè)計交通量二、單個交叉口交通信號控制 PHFQq （四） 飽和流量的確定飽和流量：在一次連續(xù)的綠燈時間內(nèi)，交叉口進口道上車隊能夠連續(xù)通過停車線的折算為轎車的最多車輛數(shù)。飽和流量的獲得可以通過現(xiàn)場調(diào)查或計算

14、得到。實地觀測可以得到精確的飽和流量值，但會耗費過多的人力、物力，不是實用的方法；計算的方法因涉及到較多影響因素的校正系數(shù)，計算結(jié)果會帶有較大誤差。但在精度要求不是很高的情況下，采用估算方法比較經(jīng)濟。二、單個交叉口交通信號控制 （四） 飽和流量的確定HCM中飽和流量模型涉及到了“車道組”這一概念。它是將交叉口的各車道根據(jù)交叉口的幾何形狀幾個方向流量的分配將所有車道分成幾組。 要對每個車道組計算其飽和流量。再實際計算中，先選用理想飽和流率，一般取1900輛/綠燈小時，然后對該值做各種修正。二、單個交叉口交通信號控制 bLTRTabbpgHVWofffffffffssN（四） 飽和流量的確定其中，

15、 車道組飽和流率； 車道組在理想條件下的飽和流率； 車道組中車道數(shù)； 車道寬度修正系數(shù)； 交通流中大-中型修正系數(shù)； 引道坡度修正系數(shù)； 停車修正系數(shù)； 公交車（站臺）阻塞系數(shù)； 地區(qū)類型修正系數(shù)； 右轉(zhuǎn)修正系數(shù)（包括行人流的影響）； 左轉(zhuǎn)修正系數(shù)。 自行車修正系數(shù)。 以上系數(shù)可參考美國交通工程教科書，或交通管理與控制等資料。二、單個交叉口交通信號控制 ssoNfwfHVfgfpfbbfafRTfLTbf1 1、相位轉(zhuǎn)換時間和交叉口清空時間 顯示黃燈的目的是為了警告相關(guān)車流本相位即將結(jié)束或此后立即顯示紅燈信號，因此黃燈時間又稱為相位轉(zhuǎn)換時間。在黃燈期間車輛可以合法的進入交叉口。為了避免不同相位

16、的車流發(fā)生沖突，在新的相位車流放行前，需要對交叉口的車輛進行清空，這段時間稱為清空時間。交叉口清空時間一般以全紅方式出現(xiàn)。目的是為黃燈期間進入交叉口的車輛，提供絕對必要的時間在改變通行權(quán)之前安全駛離交叉口。相位轉(zhuǎn)換時間與交叉口清空時間之和為相位間隔時間。具體的計算公式如下。二、單個交叉口交通信號控制 （五） 配時參數(shù)的確定2、信號交叉口黃燈時間美國運輸工程師學會推薦的黃燈時間計算公式如下： 式中：y 黃燈時間（秒）； t 駕駛員知覺/反應(yīng)時間（秒）； v 車輛的行駛速度（米/秒）； a 減速度（米/秒2）； G 重力加速度（米/秒2）； g 進口道坡度（%）。推薦使用的數(shù)值如下： t = 1.

17、0秒 a = 3米/秒 G = 9.8米/秒2 Ggavty22 二、單個交叉口交通信號控制 （五） 配時參數(shù)的確定上述公式主要依據(jù)是車輛從初速v 到完全停止所需的時間時，同時也考慮到駕駛員的反應(yīng)遲滯時間（t秒）。下表列出了不同坡度不同行駛速度情況下，計算出的交叉口的黃燈時間。速度坡度-2%0%2%48km/h3.4sec3.2sec3.1sec64km/h4.1sec3.9sec3.8sec二、單個交叉口交通信號控制 （五） 配時參數(shù)的確定 一般來說使用的速度是85%位速度。如果標準的限值車速比較合理，也可以采用限制車速。對于轉(zhuǎn)彎車流來說，為了選擇一個有代表性的速度，有必要進行實地測量。3、

18、信號交叉口清空時間 眾所周知，清空交叉口時必須全部是紅燈，它的作用是在下個相位開始前清除交叉口沖突區(qū)的車輛?；居嬎愎饺缦拢憾?、單個交叉口交通信號控制 （五） 配時參數(shù)的確定式中：r 紅燈清空時間（秒）； w 交叉口的寬度（從停車線到最遠沖突車道的軌跡）； P 交叉口的寬度（從離開停車線到與最遠人行橫道沖突點的軌跡）； L 車輛長度（一般用6米） V 通過交叉口的車輛速度（米/秒）行人信號燈）（行人交通流較大或有（有行人交通流）（沒有行人交通流）vLPvPvLwvLwr),max(二、單個交叉口交通信號控制 （五） 配時參數(shù)的確定 （a）直行車 （b）左轉(zhuǎn)車 W P W P 兩股不同車流長度

19、圖示二、單個交叉口交通信號控制 （五） 配時參數(shù)的確定4、交叉口困境區(qū)的產(chǎn)生及其消除方法信號交叉口困境區(qū)的產(chǎn)生與交叉口黃燈時間、車輛速度以及交叉口的幾何尺寸有著密切的關(guān)系。黃燈開始時要求所有車輛在黃燈結(jié)束時駛離交叉口的沖突區(qū)，這就需要每輛車在黃燈期間在停車線之前停住，如果不能，則要求車輛在黃燈結(jié)束前必須駛離交叉口。二、單個交叉口交通信號控制 （五） 配時參數(shù)的確定（a）交叉口清空時段期間能安全停車的情況 車輛剎車時間，單位：秒 車輛剎車距離，單位：米 到xdLdw否有無是否燈時間？到最大綠是燈時間？到最小綠主干道有車嗎？次干道有車嗎？次干道綠無有主干道綠是有到最大綠燈時間？否有無無是否燈時間？

20、到最小綠次干道有車嗎？主干道有車嗎？無是間時綠燈次路綠燈結(jié)束次路綠燈主干道有車嗎？末有無最短綠燈時間到？次路有車嗎？到初期綠燈時間主路綠燈次路綠燈次路有車嗎？有主路綠燈無是有否最大到否=vov=v=voxvv= 0ov)(00atvv)/(0avt )/)(2/(00avvx 二、單個交叉口交通信號控制 （五） 配時參數(shù)的確定（b）交叉口清空時段期間不能決定停車的情況TIME=(d+w+L)/v0 如果dx,則存在困境區(qū)，在此區(qū)域的車輛既不能安全停車也不能安全通過交叉口到xdLdw否有無是否燈時間？到最大綠是燈時間？到最小綠主干道有車嗎？次干道有車嗎？次干道綠無有主干道綠是有到最大綠燈時間？否

21、有無無是否燈時間？到最小綠次干道有車嗎？主干道有車嗎？無是間時綠燈次路綠燈結(jié)束次路綠燈主干道有車嗎？末有無最短綠燈時間到？次路有車嗎？到初期綠燈時間主路綠燈次路綠燈次路有車嗎？有主路綠燈無是有否最大到否=vov=v=voxvv=0ov二、單個交叉口交通信號控制 （五） 配時參數(shù)的確定 上面的圖中說明了這樣兩種情況。速度為v的一輛車以a米/秒2的恒定減速度剎車，則需要行駛距離x后才能完全停車。在黃燈期間內(nèi)如果車輛以恒定速度前進的話，將走過（d+w+L）的距離，其中d是上游停車線到交叉口的距離?？梢酝瞥鲆韵聨讉€結(jié)論： 1.在黃燈開始時，如果車輛離停車線的距離大于x， 那么它將安全停車。 2.在黃燈

22、開始時，如果車輛離停車線的距離小于d， 那么它將安全駛離交叉口。 3在dx的情況下，當黃燈開始時，如果車輛位置在d和x之間（最后一個圖），無論車輛以減速度a剎車，還是繼續(xù)前進，黃燈結(jié)束時，車輛將處在交叉口中央，既不能安全停車，也不能駛出交叉口。x-d之間的區(qū)域就是交叉口的困境區(qū)。二、單個交叉口交通信號控制 （五） 配時參數(shù)的確定因此，為了消除交叉口困境區(qū)的出現(xiàn)，就要避免dx時存在一個“可選擇區(qū)”，處于此區(qū)域的車輛可以選擇停車或繼續(xù)前進穿過交叉口。二、單個交叉口交通信號控制 （五） 配時參數(shù)的確定5、 信號周期的計算 交叉口信號周期的選擇非常重要，它不僅影響交叉口的通行能力，而且也對車輛延誤以及

23、交叉口排隊長度至關(guān)重要。信號周期越長，交叉口的通行能力也就越大，但是車輛延誤以及車輛排隊也就越大。反之，選擇較小的信號周期，可以減少車輛延誤以及車輛排隊的長度，但是交叉口的通行能力有所下降。因此，我們必須找到一個比較合理的信號周期。二、單個交叉口交通信號控制 （五） 配時參數(shù)的確定（1）根據(jù)車流通過交叉口的流量圖示確定信號周期通常信號周期可寫成：通常信號周期可寫成：式中：式中： II綠燈間隔時間；綠燈間隔時間； GG實際綠燈顯示時間；實際綠燈顯示時間； 根據(jù)流量圖示，有效綠燈時間為：根據(jù)流量圖示，有效綠燈時間為：二、單個交叉口交通信號控制 （五） 配時參數(shù)的確定)(GICiiiilfGg各相位

24、損失時間為：各相位損失時間為： 則總損失時間為：則總損失時間為： 所以，周期公式為：所以，周期公式為： 即：即：二、單個交叉口交通信號控制 （五） 配時參數(shù)的確定iiiiiiflIfaLniiniiniiflIL111niiniiniiniiflIgC1111niiLgC1（2 2）利用）利用v/cv/c計算信號周期計算信號周期 根據(jù)通行能力預(yù)飽和流量的關(guān)系可得：根據(jù)通行能力預(yù)飽和流量的關(guān)系可得： 則：則：式中：式中： x xi i流向流向i i的實際流量（的實際流量（v v）與通行能力（）與通行能力（c c）的比值，即）的比值，即飽和度；飽和度； g gi i相位相位i i的有效綠燈時間；的

25、有效綠燈時間； y yi i實際流量實際流量v vi i與飽和流量與飽和流量S Si i的比值，即的比值，即 ； CC信號周期信號周期二、單個交叉口交通信號控制 （五） 配時參數(shù)的確定iiiiCgSvcvx/iiiiiiyxCSvxCgiiiSvy對于整個交叉口有：對于整個交叉口有： 即：即： 所以：所以：式中：式中： x xc c關(guān)鍵相位的實際流量與通行能力的比值，即飽和度；關(guān)鍵相位的實際流量與通行能力的比值，即飽和度； LL整個周期總的損失時間；整個周期總的損失時間； YY交叉口總的流量比；交叉口總的流量比； CC信號周期信號周期二、單個交叉口交通信號控制 （五） 配時參數(shù)的確定iiici

26、yxCgYxCLCcYxLxCcc 上面公式中，當飽和度xc等于1時，即得最短信號周期 信號周期的長短，直接影響交叉口的通過能力和車輛的延誤時間。就通過能力而言，信號周期應(yīng)有個最起碼的低限，即信號周期無論如何不能低于這個限值，否則將不能滿足通過能力的要求。我們把上述最低限值稱作“最短信號周期”(以Cm表示)。采用最短信號周期Cm時，在一個周期內(nèi)，到達交叉口的車輛恰好在一個周期內(nèi)被放行完，既無滯留車輛，信號周期時間也無富余。二、單個交叉口交通信號控制 YLCm1（五） 配時參數(shù)的確定（3 3）WebsterWebster最佳信號周期值公式最佳信號周期值公式: : 不論在什么樣的交叉口，能使車輛延

27、誤時不論在什么樣的交叉口，能使車輛延誤時間最少的最佳信號周期間最少的最佳信號周期C C0 0可按下式計算可按下式計算: :其中：其中： LL各相位總的延誤時間；各相位總的延誤時間； YY各向總的流量比各向總的流量比: : 二、單個交叉口交通信號控制 )(155 . 10sYLC（五） 配時參數(shù)的確定nnnSvSvSvyyyY221121 在利用上式確定信號周期時，還應(yīng)考慮到一在利用上式確定信號周期時，還應(yīng)考慮到一天中交通量的變化。若交通量的波動幅度比較天中交通量的變化。若交通量的波動幅度比較大，即存在明顯的交通量高峰階段和非高峰階大，即存在明顯的交通量高峰階段和非高峰階段時，應(yīng)根據(jù)不同時段的典

28、型交通量分別確定段時，應(yīng)根據(jù)不同時段的典型交通量分別確定相應(yīng)的不同周期時間，不能籠統(tǒng)地采用一個固相應(yīng)的不同周期時間，不能籠統(tǒng)地采用一個固定的平均信號周期。對于交通量波動幅度較小定的平均信號周期。對于交通量波動幅度較小的路口，可不必分時段確定信號周期，而選用的路口，可不必分時段確定信號周期，而選用一共用的平均周期長度。一共用的平均周期長度。二、單個交叉口交通信號控制 （五） 配時參數(shù)的確定（4 4）澳大利亞（）澳大利亞（ARRBARRB）方法最佳信號周期值公式）方法最佳信號周期值公式: : 不論在什么樣的交叉口，能使車輛延誤時間不論在什么樣的交叉口，能使車輛延誤時間最少的最佳信號周期最少的最佳信

29、號周期C C0 0可按下式計算可按下式計算: :其中：其中： LL各相位總的延誤時間；各相位總的延誤時間； YY各向總的流量比率；各向總的流量比率； SS關(guān)鍵流向的最小飽和流量關(guān)鍵流向的最小飽和流量 二、單個交叉口交通信號控制 )(1/2 . 20sYSLLC（五） 配時參數(shù)的確定6 6、 最短綠燈時間的計算最短綠燈時間的計算 最短綠燈時間根據(jù)過街行人確定。行人需要有足夠的綠燈時間通過交叉口，或行至最遠車道的中間帶，所以綠燈時間應(yīng)根據(jù)交叉口寬度和行人步速（通常取1.2米/秒）計算。另外研究表明當每周期行人流量小于10ped/cycle，行人綠燈間隔時間為4秒即可滿足要求，當行人流量為1020p

30、ed/cycle，綠燈間隔時間需要7秒。由此綠燈時間的計算公式為： 二、單個交叉口交通信號控制 （五） 配時參數(shù)的確定式中： w交叉口寬度，即從路邊到最遠車道中心的距離,有些書中指該相位中最長的人行橫道長度（m）； 1.2行人平均過街步速（m/s）； Y總的轉(zhuǎn)換時間（黃燈加全紅）（s）。 二、單個交叉口交通信號控制 （五） 配時參數(shù)的確定YwGGp2 . 1)0 . 70 . 4(min7 7、 有效綠燈時間的計算有效綠燈時間的計算 與信號周期的確定一樣，在各相位之間，綠燈時間的分配也是以車輛阻滯延誤最少為原則。按照這一原則，綠信比應(yīng)該與相位的交通流量比率大致成正比，即: 式中:g1和g2分別

31、為第一和第二信號相位的有效綠燈時間。y1和y2則分別為這兩個相位的流量比率。 二、單個交叉口交通信號控制 2121yygg（五） 配時參數(shù)的確定 上式可進一步引伸，用于多相位的交叉口。即: 由此可求出每一相位的綠燈時間： 二、單個交叉口交通信號控制 YyLCgyyggiiniinii011或)(0LCYygii（五） 配時參數(shù)的確定 信號交叉口設(shè)計與交通信號配時的服務(wù)水平，根據(jù)計算的平均信號控制延誤確定。用作交叉口服務(wù)水平評價的延誤是15min分析期間的平均每車信號控制延誤（簡稱信控延誤）。 信號交叉口延誤是反映車輛在信號交叉口上受阻、行駛時間損失的評價指標。1.延誤估算方法 須對交叉口各進口

32、道分別估算各車道的每車平均信控延誤；進口道每車平均延誤是進口道中各車道延誤之加權(quán)平均值；整個交叉口的每車平均延誤是各進口道延誤之加權(quán)平均值。 二、單個交叉口交通信號控制 （六） 服務(wù)水平評估（1）各車道延誤估算公式：式中：d各車道每車平均信控延誤（s/pcu）；d1均衡延誤，即車輛均勻到達所產(chǎn)生的延誤（s/pcu）；d2隨機附加延誤，即車輛隨機到達并引起超飽和周期所產(chǎn)生的附加延誤（s/pcu）；d3初始排隊附加延誤，即再延誤分析期初停有上 一時段留下積余車輛的初始排隊使后續(xù)車輛經(jīng)受的附加延誤（s/pcu）二、單個交叉口交通信號控制 （六） 服務(wù)水平評估321dddd對于設(shè)計交叉口式中： C周期

33、時長（s）； 所計算車道的綠信比； x所計算車道的飽和度； CAP所計算車道的通行能力（pcu/h）； T分析時段的持續(xù)時長（h），取15min； e單個交叉口信號控制類型校正系數(shù)，定時信號取0.5；感應(yīng)信號隨飽和度與綠燈延長時間而變。二、單個交叉口交通信號控制 （六） 服務(wù)水平評估8) 1() 1(900, 1min1)1 (5 . 02221CAPexTxxTdxCd對于原有交叉口飽和延誤：不飽和延誤：積余車輛的持續(xù)時間：Qb分析期初始積余車輛數(shù)；fa綠燈期車流到達率校正系數(shù)，P綠燈期到達車輛占整周期到達量之比，可實地觀測。二、單個交叉口交通信號控制 （六） 服務(wù)水平評估TtTdfTtdd

34、uuaus1), 1min(1,min, 1min1)1(5.0)1(5.02xCAPQTtxCdCdbuus11Pfa（2）各進口道的平均信控延誤，按該進口道中各車道延誤的加權(quán)平均數(shù)估算：二、單個交叉口交通信號控制 （六） 服務(wù)水平評估TtCAPTtQTtxTCAPQdCAPexTxxTduubub若若1800), 1min(1 180036008)1()1(900322iiiiiAqqdd/式中：dA進口道A的平均信控延誤（s/pcu）；di進口道A中第i車道的平均信控延誤（s/pcu）；qi進口道A中第i車道的小時交通量換算為其中高峰15min的交通流率（輛/15min）。（3）整個交叉

35、口的平均信控延誤，按該交叉口中各進口道延誤的加權(quán)數(shù)估算：式中：dI交叉口每車的平均信控延誤（s/pcu）；qA進口道A的高峰15min交通流率（輛/15min）。二、單個交叉口交通信號控制 （六） 服務(wù)水平評估AAAAAIqqdd/2.服務(wù)水平 每車平均信控延誤數(shù)值與信號交叉口服務(wù)水平的對應(yīng)關(guān)系如下表 新建、改建交叉 口設(shè)計服務(wù)水平 宜取B級，治理交 叉口宜取C級。服 務(wù)水平不合格時， 須改變各進口道 設(shè)計或/和信號相 位方案，重新設(shè)計。二、單個交叉口交通信號控制 （六） 服務(wù)水平評估服務(wù)水平每車信控延誤（s）A80(一)控制參數(shù) 1.周期：計算各交叉口的周期；選其中最大者作為公用周期；協(xié)調(diào)各

36、交叉口的周期（考慮如何把公用周期分配到各交叉口） 2.綠信比（split）：根據(jù)各交叉口各向交通量的流量比確定 3.時差（offset）:也叫綠時差、相位差，分為絕對時差和相對時差 （1）絕對時差：指定的參照路口與協(xié)調(diào)路口相位的綠燈起步時間（或結(jié)束時間）之差 （2）相對時差：相鄰兩信號的綠燈起始時間之差三、干線交叉口交通信號協(xié)調(diào)控制 也就是說，相位差由上游交叉口與下游交叉口信號綠燈起始時間之差決定。如下圖所示，上游關(guān)鍵交叉口綠燈起始時刻為t1，下游協(xié)調(diào)交叉口A信號綠燈起始時刻為t2，則t2-t1即為這兩個交叉口的信號相位差。三、干線交叉口交通信號協(xié)調(diào)控制t1t2（二）協(xié)調(diào)方式1.單向交通（包括

37、上行優(yōu)先和下行優(yōu)先，即雙向交通但只照顧一向車流） 通常情況下，理想的相位差使得上游交叉口的車輛到達下游交叉口時，下游交叉口信號恰巧變?yōu)榫G燈顯示，由此，理想的相位差可以表示為： O-相鄰信號間的相位差（s）； S-相鄰交叉口間的間距（m）； v-線控系統(tǒng)車輛可連續(xù)通行的車速（m/s）。vSO 三、干線交叉口交通信號協(xié)調(diào)控制 若考慮在交叉口有車輛排隊的情況，理想的相位差可以表示成：式中： Q每車道車輛排隊數(shù)； h排隊車輛的車頭時距（s/veh）； L車輛啟動損失時間。三、干線交叉口交通信號協(xié)調(diào)控制）（LQhvSO2.雙向交通（1）同步式（同起同一燈色） 車輛在相鄰交叉口間的行駛時間等于信號周期時長

38、 C系統(tǒng)周期時長（s）（2）交互式（路口燈色交錯起亮） 車輛在相鄰交叉口間的行駛時間等于信號周期時長的一半。n 相位差等于周期的一半vSC 三、干線交叉口交通信號協(xié)調(diào)控制2vSC 在這種情況下，每個方向的理想起步時距均為S/v，則雙向起步時距之和為 若一對相鄰的信號與另一對相鄰的信號組成交互式協(xié)調(diào)控制，則稱為雙交互式協(xié)調(diào)系統(tǒng)。在這種情況下，每個方向的理想起步時距為2S/v，所以雙向起步時距之和為三、干線交叉口交通信號協(xié)調(diào)控制CvSvSvS2CvSvSvS422雙交互式協(xié)調(diào)系統(tǒng)單交互式協(xié)調(diào)系統(tǒng)（二）協(xié)調(diào)方式（3）續(xù)進式 根據(jù)路上的要求車速與交叉口的間距，確定合適的起步時距，用以協(xié)調(diào)各相鄰交叉口上

39、的綠燈啟亮時刻，使在上游交叉口上綠燈啟亮后開出的車輛，以適當?shù)能囁傩旭?，可正好在下游交叉口綠燈啟亮時到達。如此，使進入系統(tǒng)的車輛可連續(xù)通過若干個交叉口。 簡單續(xù)進式 多方案續(xù)進式：單個路口交通流發(fā)生變化；交通流方向發(fā)生變化三、干線交叉口交通信號協(xié)調(diào)控制（三）線控交叉口配時設(shè)計1.配時數(shù)據(jù)：交叉口間間距；交叉口布局；車輛到達率；車速；交通管理規(guī)則2.計算步驟： （1）各交叉口配時 （2）選擇關(guān)鍵交叉口 （3）確定公用周期 （4）按等飽和度確定關(guān)鍵交叉口各相綠燈時間 （5）協(xié)調(diào)非關(guān)鍵交叉口各相位綠燈時間三、干線交叉口交通信號協(xié)調(diào)控制（四）（四）公共汽車優(yōu)先的問題公共汽車優(yōu)先的問題 如果沿主要控制路

40、線有公共汽車行駛，并打算如果沿主要控制路線有公共汽車行駛，并打算在信號控制方案中對公共汽車行駛給予一定的優(yōu)在信號控制方案中對公共汽車行駛給予一定的優(yōu)先權(quán)，那么，就可以設(shè)計一種照顧公共汽車行駛先權(quán)，那么，就可以設(shè)計一種照顧公共汽車行駛特點的綠波配時方案。特點的綠波配時方案。 公共汽車有別于其它機動車輛的行駛特點，主公共汽車有別于其它機動車輛的行駛特點，主要有兩點要有兩點: :一是車速較低；二是沿途要?？空窘铀鸵皇擒囁佥^低；二是沿途要?？空窘铀统丝?。這兩個特點在乘客。這兩個特點在”行駛距離一時間行駛距離一時間”圖可以圖可以很清楚地反映出來很清楚地反映出來 三、干線交叉口交通信號協(xié)調(diào)控制三、干線交叉

41、口交通信號協(xié)調(diào)控制公共汽車的行使軌跡（四）（四）公共汽車優(yōu)先的問題公共汽車優(yōu)先的問題 如果不照顧公共汽車行駛特點，按照所有車輛的平均速度設(shè)計綠波，則會使公共汽車受到紅燈信號阻滯的頻率大大高于一般車輛，而且受阻延誤時間也會大大超過其它車輛。從運輸經(jīng)濟角度來說，這種控制對策顯然是不足取的。三、干線交叉口交通信號協(xié)調(diào)控制（四）公共汽車優(yōu)先的問題（四）公共汽車優(yōu)先的問題 為了安排便于公共汽車行駛的綠議，必查搜集如下幾項基本資料：(l)一個信號周期內(nèi)到達停車線的公共汽車平均數(shù)；(2)每一區(qū)間路段上，公共汽車平均行駛時間；(3)公共汽車停車站設(shè)置情況(在每一區(qū)間路段有幾次停車；(4)在每一個停車站公共汽車

42、平均停車時間。 三、干線交叉口交通信號協(xié)調(diào)控制（四）公共汽車優(yōu)先的問題（四）公共汽車優(yōu)先的問題 根據(jù)以上各項調(diào)查資料，在“距離一時間”軌跡圖上，繪出公共汽車的行駛過程線，據(jù)此安排一個初始的綠波方案。為了檢驗方案的可行性，把其它車流在初始綠波方案控制下的行駛過程也繪在同一張“距離一時間”圖上，并計算出它們在沿線各個交叉口受阻平均延誤時間總和。利用某種目標函數(shù)，可以對這一初始方案的經(jīng)濟效益作出估價。若認為是經(jīng)濟的，便可不再對此方案進行調(diào)整。否則，應(yīng)當調(diào)整綠波方案，并重復(fù)上述步驟，直到得出滿意的方案為止。 三、干線交叉口交通信號協(xié)調(diào)控制（四）（四）公共汽車優(yōu)先的問題公共汽車優(yōu)先的問題 目標函數(shù)可根據(jù)

43、當?shù)鼐唧w情況擬定，通常與下式的形式類似：式中：Wi除公共汽車以外，其它車輛在第i個交叉口受阻延誤時間總和； di公共汽車延誤時間加權(quán)系數(shù)； Bi公共汽車在第i個交叉口的延誤時間總和； N綠波控制范圍內(nèi)交叉口總數(shù)。三、干線交叉口交通信號協(xié)調(diào)控制niiiiiBKdWPI1)(（五）（五）其它問題 除了前面談到的幾個問題之外，在設(shè)計綠波信號配時方案時還應(yīng)注意以下幾點:轉(zhuǎn)彎車流處理: 沿控制路線的各個交叉口上，主路車流中可能會有部分車輛轉(zhuǎn)彎離開主要路線，轉(zhuǎn)到支路上。同樣，沿途也可能有若干車流從支路上轉(zhuǎn)彎匯入主要路線車流中。這樣，沿主要控制路線，車流的流量將不是一個恒定的數(shù)值，綠波帶寬度也就不應(yīng)該是一個

44、不變的定值。綠波帶寬度只要與每一區(qū)間段上的實際流量（把轉(zhuǎn)彎駛?cè)肱c駛出的流量考慮在內(nèi)）相適應(yīng)即可。 三、干線交叉口交通信號協(xié)調(diào)控制（五）（五）其它問題 有了綠波帶寬度B，就不難確定每一個交叉口沿主路方向的“最低”和“最高”限度的綠燈長度。需要說明的是:從支珞上駛?cè)胫髀返能嚵骱椭髀飞显械能嚵?，它們在“流量一時間”圖式上可能有一個時距差，因此，到達下游停車線的時間就不一致，在安排下游交叉口的綠燈起迄時間時。應(yīng)該充分考慮到這一點。但是，這并不等于在任何情況下都要照顧支路上駛?cè)氲能嚵鳎淳唧w情況而定，即支路上車流量大小，與主路車流的時距差大小等等。處理這類問題的唯一原則，還是應(yīng)該使目標函數(shù)PI值最小

45、。 三、干線交叉口交通信號協(xié)調(diào)控制（五）（五）其它問題交通量波動問題 對于控制路線上交通量的波動應(yīng)該有充分的認識；一月中交通量的早晚高峰時段和平峰時段，它們不僅在交通量上可能會有較犬的差別，平均車速也可能很不相同。因此，在進行一條路線的綠波配時設(shè)計時，應(yīng)該認真地調(diào)查一日中交通狀況(流量及平均車速等)變化規(guī)律 ，甚至對不同周日乃至不同季節(jié)的交通變化也應(yīng)有較詳細了解，以便制訂適應(yīng)不同季節(jié)不同日子調(diào)整前和不同時段的綠波配時方案。 三、干線交叉口交通信號協(xié)調(diào)控制（五）（五）其它問題 此外，綠波方案付諸實施以后，應(yīng)當實地驗證方案的效率，即:車輛平均延誤時間、排隊長度等。若發(fā)現(xiàn)效率不夠理想，應(yīng)及時調(diào)整配時

46、設(shè)計，這要根據(jù)現(xiàn)場重新調(diào)查的各項參數(shù)(平均車速、主路與支路上的交通量、每一股車流的“流量一時間”圖式等等)重新計算每個交叉口的綠燈起迄時間。 三、干線交叉口交通信號協(xié)調(diào)控制（五）（五）其它問題信號階段的次序問題 信號階段的先后次序，往往也會直接影響綠波配時方案的實際效果。所以，在設(shè)計綠波時，不妨多考慮幾種比較方案，尤其是一些多相位的復(fù)雜交叉口，應(yīng)當變換信號階段的排列次序，經(jīng)過反復(fù)比較，選擇一個最經(jīng)濟的方案，下圖給出了一個實例，說明如何變換信號階段次序，以求得PI值最小的綠波方案。 三、干線交叉口交通信號協(xié)調(diào)控制三、干線交叉口交通信號協(xié)調(diào)控制信號階段的次序?qū)G波配時的影響（六）綠燈起步時距的優(yōu)選

47、（六）綠燈起步時距的優(yōu)選 每一信號周期內(nèi)，對控制子區(qū)內(nèi)的每一交叉口都要做一次綠燈起步時距的優(yōu)選，即確定是否要把該交叉口所有各信號階段的開始時間同時提前或向后順延一段時間。一個交叉口的綠燈起步時距調(diào)整變化，意味著它與相鄰交叉口之間的綠燈起步時距差全部改變了。所以，就一對相鄰的交叉口而言，它們之間的綠燈起步時距差在一個信號周期內(nèi)可能要改變兩次，而每次調(diào)整量只有幾秒鐘。三、干線交叉口交通信號協(xié)調(diào)控制（六）綠燈起步時距的優(yōu)選（六）綠燈起步時距的優(yōu)選 在此過程中，每一個交叉口都在調(diào)整完綠信比后開始優(yōu)選和調(diào)整綠燈起步時距。每到這一時間，綠燈起步時距的優(yōu)選程序便根據(jù)實時“流量時間”周期圖式所提供的數(shù)據(jù)信息來

48、估量綠燈起步時距調(diào)整的必要性。綠燈起步時距的調(diào)整步距為4秒鐘。估量的依據(jù)是與該交叉口直接關(guān)聯(lián)的路段上車輛延誤時間及停車次數(shù)。 三、干線交叉口交通信號協(xié)調(diào)控制（六）綠燈起步時距的優(yōu)選（六）綠燈起步時距的優(yōu)選 例如：要對交叉口“N”（見下圖）的綠燈起步時距調(diào)整方案作出評價，就要比較兩種調(diào)整方案（把“現(xiàn)行”綠燈起步時距提前4秒和延遲4秒）及“現(xiàn)行”方案控制下，所有各條進出該交叉口的連線（圖中以實線表示）上的車輛延誤時間和停車次數(shù)總和，或者確切地說，比較它們的 值。 值最小的方案即被認為是應(yīng)當采用的最佳方案。如果綠燈起步時距需要調(diào)整，則通過改變下一周期的周期時長來實施優(yōu)選的結(jié)果。 三、干線交叉口交通信

49、號協(xié)調(diào)控制PIPI（六）綠燈起步時距的優(yōu)選（六）綠燈起步時距的優(yōu)選三、干線交叉口交通信號協(xié)調(diào)控制 綠燈起步時距優(yōu)選納入的連線圖 （六）綠燈起步時距的優(yōu)選（六）綠燈起步時距的優(yōu)選 如上所述，系統(tǒng)在運行過程中始終尋求使每一個交叉口 值最小的控制方案。英國運輸與道路研究所（TRRL）的研究表明，只要圍繞每一個交叉口的小區(qū)域（如圖所示），能夠取得一個接近整體最小值的 值，那么整個路網(wǎng)范圍的 值也是接近其整體最小值的。這里所說的“整體最小值”是相對于“局部最小值”而言的，亦即真正最小值。 對于某一個交叉口，有些連線的現(xiàn)行綠燈起步時距差并非真正的最佳。但對整個“優(yōu)化單元”而言，現(xiàn)行綠燈起步時距差方案卻是最佳方案。三、干線交叉口交通信號協(xié)調(diào)控制PIPIPI（六）綠燈起步時距的優(yōu)選（六）綠燈起步時距的優(yōu)選 和綠信比的優(yōu)選一樣，在進行各個交叉口的綠燈起步時距優(yōu)選時除了要考慮“優(yōu)化單元”之內(nèi)的各條連線上車輛排隊長度之外，還要考慮每條連線的擁擠程度。這樣做的目的，仍然是為防止產(chǎn)生過長的車輛排隊，以致阻塞上游交叉口。在其它條件相近的情況下，交通阻塞更容易發(fā)生在較短的連線上，即相距很近的兩個交叉口之間。三、干線交叉口交通信號協(xié)調(diào)控制（六）綠燈起步時距的優(yōu)選（六）綠燈起步時距的優(yōu)選 一旦在這些連線上，出現(xiàn)明顯的交通擁擠情況，系統(tǒng)在作綠燈起步時距優(yōu)選時，將首先以改善這些連線的車輛行駛連續(xù)性為主要目標