交通信號(hào)控制

第七章 交通信號(hào)控制 n 第 一 節(jié) 概 述n 第 二 節(jié) 單 點(diǎn) 信 號(hào) 控 制n 第 三 節(jié) 主 干 路 信 號(hào) 協(xié) 調(diào) 控 制n 第 四 節(jié) 區(qū) 域 信 號(hào) 控 制 n 一 交 通 信 號(hào) 控 制n 二 信 號(hào) 控 制 參 數(shù) 與 基 本 概 念 n 1.交 通 信 號(hào) 控 制 的 作 用n 從 時(shí) 間 上 將 相 互 沖 突 的 交 通 流 予 以 分 離 ,使 其 在 不 同 時(shí) 間通 過 ,以 保 證 行 車 安 全n 對(duì) 于 組 織 、 指 揮 和 控 制 交 通 流 的 流 向 、 流 量 流 速 、 維 護(hù) 交通 秩 序 等 均 有 重 要 的 作 用n 迫 使 車 流 有 序 地 通 過 路 口 ,提 高 了 路 口 效 率 和 通 過 能 力 n 減 輕 了 噪 聲 ,降 低 了 汽 車 廢 氣 的 污 染 n 2.交 通 信 號(hào) 控 制 的 分 類 1） 按 控 制 范 圍 分 類n 單 點(diǎn) 交 叉 口 交 通 信 號(hào) 控 制 （ 點(diǎn) 控 ）n 主 干 路 交 通 信 號(hào) 協(xié) 調(diào) 控 制 （ 線 控 ） n 區(qū) 域 交 通 信 號(hào) 系 統(tǒng) 控 制 （ 面 控 ） n 2.交 通 信 號(hào) 控 制 的 分 類 2） 按 控 制 方 法 分 類n 定 時(shí) 控 制n 感 應(yīng) 控 制 n 交 叉 口 的 信 號(hào) 控 制 按 事 先 設(shè) 定 的 配 時(shí) 方 案 運(yùn) 行 即 為定 時(shí) 控 制 ， 亦 稱 定 周 期 控 制 。n 適 合 于 那 些 交 通 量 不 大 、 變 化 較 穩(wěn) 定 、 相 鄰 交 叉 口距 離 較 遠(yuǎn) 的 交 叉 口 。n 根 據(jù) 一 天 內(nèi) 采 用 配 時(shí) 方 案 的 多 少 ， 分 ：n 單 點(diǎn) 定 周 期 控 制 ： 一 天 只 有 一 種 配 時(shí) 方 案 n 多 段 定 周 期 控 制 ： 一 天 按 不 同 時(shí) 段 的 交 通 量 采 用 幾 種 配 時(shí)方 案 n 定 時(shí) 控 制 的 基 本 方 式 是 單 個(gè) 交 叉 口 的 定 時(shí) 控 制 。n 線 控 、 面 控 也 都 可 以 采 用 定 時(shí) 控 制 方 式 ， 稱 為 靜態(tài) 線 控 、 靜 態(tài) 面 控 系 統(tǒng) n 在 交 叉 口 進(jìn) 口 道 上 設(shè) 置 車 輛 檢 測 器 ， 信 號(hào) 燈 配 時(shí) 方案 可 隨 檢 測 器 檢 測 到 的 車 流 信 息 而 隨 時(shí) 改 變 的 一 種控 制 方 式 。n 根 據(jù) 檢 測 器 設(shè) 置 方 式 的 不 同 ， 可 分 為 ：n 半 感 應(yīng) 控 制 ： 只 在 部 分 進(jìn) 口 道 設(shè) 檢 測 器n 全 感 應(yīng) 控 制 ： 在 全 部 進(jìn) 口 道 設(shè) 置 檢 測 器n 感 應(yīng) 控 制 的 基 本 方 式 是 單 個(gè) 交 叉 口 的 感 應(yīng) 控 制 。 線控 、 面 控 采 用 感 應(yīng) 控 制 方 式 則 稱 動(dòng) 態(tài) 線 控 和 動(dòng) 態(tài) 面控 系 統(tǒng) 。 （ 一 ） 信 號(hào) 相 位n 是 一 股 或 多 股 交 通 流 在 一 周 期 時(shí) 間 內(nèi) 不 管 任 何 瞬 間 都 獲 得 完 全 相 同的 信 號(hào) 燈 色 顯 示n 施 用 于 在 周 期 時(shí) 間 內(nèi) 同 時(shí) 獲 得 相 同 信 號(hào) 顯 示 的 一 個(gè) 或 多 個(gè) 交 通 流 的信 號(hào) 狀 態(tài) 的 序 列 。n 信 號(hào) 相 位 是 按 路 口 車 流 獲 得 信 號(hào) 顯 示 的 時(shí) 序 來 劃 分 的 ， 有 多 少 種 不同 顯 示 時(shí) 序 排 列 就 有 多 少 個(gè) 信 號(hào) 相 位 。 n 一 個(gè) 信 號(hào) 相 位 通 常 包 括 若 干 個(gè) 交 通 流 。n 信 號(hào) 階 段 是 根 據(jù) 路 口 通 行 權(quán) 在 一 個(gè) 周 期 時(shí) 間 內(nèi) 的 變 更 次 數(shù) 來 劃 分 的 ，一 個(gè) 信 號(hào) 周 期 內(nèi) 通 行 權(quán) 有 幾 次 更 迭 就 有 幾 個(gè) 信 號(hào) 階 段 。 （ 從 一 個(gè) 綠燈 亮 起 到 下 一 個(gè) 綠 燈 亮 起 ）n 通 行 權(quán) 的 順 序 構(gòu) 成 相 序 。 n 在 一 個(gè) 信 號(hào) 周 期 內(nèi) ， 包 含 有 多 個(gè) 不 同 的 信 號(hào) 相 位 。最 基 本 的 控 制 是 兩 相 位 信 號(hào) 控 制 。 （ 二 ） 信 號(hào) 綠 燈 (G)n 表 示 車 輛 可 以 通 行 ， 可 直 行 、 左 轉(zhuǎn) 或 右 轉(zhuǎn)n 左 、 右 轉(zhuǎn) 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n 綠 色 箭 頭 燈 表 示 車 輛 只 允 許 沿 箭 頭 所 指 的 方 向 通 行 。 （ 三 ） 信 號(hào) 紅 燈 (R)n 不 允 許 車 輛 通 行n 面 對(duì) 紅 燈 車 輛 不 得 超 過 停 車 線n 箭 頭 紅 燈 僅 對(duì) 箭 頭 所 指 方 向 起 紅 燈 作 用 （ 四 ） 信 號(hào) 黃 燈 (A)n 即 將 亮 紅 燈n 面 對(duì) 黃 燈 車 輛 應(yīng) 依 次 停 在 各 進(jìn) 口 道 停 車 線 以 外 。n 黃 燈 起 亮 ， 已 進(jìn) 入 交 叉 口 （ 即 通 過 或 部 分 通 過 停車 線 ） 的 車 輛 可 以 繼 續(xù) 通 行 ， 駛 離 路 口 （ 四 ） 信 號(hào) 黃 燈 (A)n 黃 燈 時(shí) 間 的 設(shè) 置 ， 是 基 于 交 叉 口 交 通 安 全 方 面 的 考 慮 ， 時(shí) 長考 慮 因 素 ：n 提 醒 駕 駛 員 綠 燈 信 號(hào) 時(shí) 段 就 要 結(jié) 束 ， 通 行 權(quán) 時(shí) 間 即 將 結(jié) 束 ， 使車 輛 在 停 車 線 安 全 停 下 來n 對(duì) 于 已 進(jìn) 入 交 叉 口 的 車 輛 ， 能 在 下 一 個(gè) 相 位 綠 燈 起 亮 前 ， 安 全駛 離 沖 突 區(qū) n 為 滯 留 在 沖 突 區(qū) 內(nèi) 的 車 輛 提 供 清 路 口 的 時(shí) 間n 黃 燈 時(shí) 間 一 般 取 值 35秒 。 不 宜 較 長 ， 黃 燈 時(shí) 間 大 于 5秒 時(shí) ，超 出 部 分 通 常 用 全 紅 時(shí) 間 代 替 。 （ 五 ） 全 紅 時(shí) 間 (r)n 四 面 全 是 紅 燈n 任 意 進(jìn) 口 道 車 輛 均 不 得 進(jìn) 入 停 車 線n 為 滯 留 在 沖 突 區(qū) 內(nèi) 的 車 輛 提 供 清 路 口 的 時(shí) 間n 提 供 較 大 的 安 全 余 地 （ 六 ） 信 號(hào) 周 期 (C)n 信 號(hào) 燈 各 種 燈 色 輪 流 顯 示 一 次 所 需 的 時(shí) 間n 不 同 信 號(hào) 相 位 所 需 時(shí) 間 之 和 （ 各 個(gè) 信 號(hào) 階 段 時(shí) 間之 和 ）n 信 號(hào) 配 時(shí) 圖 n 無 全 紅 時(shí) 間 的 兩 相 位 配 時(shí) 圖 （ 繪 ）n 有 全 紅 時(shí) 間 的 兩 相 位 配 時(shí) 圖 （ 繪 ） n 無 全 紅 時(shí) 間 的 兩 相 位 配 時(shí) 圖 （ 繪 ）信號(hào)周期表達(dá)式：C=G1+A+R1,C=R2+G2+A C=G1+A+G2+A=G+2AE ECC相位A相位B G1 G2R1AR2 A n 有 全 紅 時(shí) 間 的 兩 相 位 配 時(shí) 圖 （ 繪 ）r rE rECC相位A相位B G1 G2R1AR2 A信號(hào)周期表達(dá)式：C=G1+A+R1,C=R2+G2+A C=G1+A+r+G2+A+r=G+2(A+r) C=G1+E+G2+E=G+2E n PS.如 何 理 解 相 位 時(shí) 間 和 信 號(hào) 階 段 時(shí) 間 ?n 相 位 時(shí) 間 =Gi+A+rn 信 號(hào) 階 段 時(shí) 間 =從 一 個(gè) 綠 燈 亮 起 到 下 一 個(gè) 綠 燈 亮 起n 二 者 是 一 樣 的 （ 七 ） 綠 燈 間 隔 時(shí) 間 （ E）n 一 個(gè) 信 號(hào) 相 位 綠 燈 時(shí) 間 結(jié) 束 ， 到 下 一 個(gè) 信 號(hào) 相 位 綠 燈 時(shí)間 開 始 之 間 的 時(shí) 間 間 隔n 條 件 ： E的 大 小 取 決 于 交 叉 口 幾 何 尺 寸n 設(shè) 置 ： 太 短 不 安 全 ， 太 長 增 大 損 失 時(shí) 間n 構(gòu) 成 ： 黃 燈 、 全 紅 、 紅 黃 構(gòu) 成 (八 )綠 燈 信 號(hào) 時(shí) 段 (Ti)n 給 予 通 行 權(quán) 的 時(shí) 間n 包 括 實(shí) 際 綠 燈 時(shí) 間 與 黃 燈 時(shí) 間 （ 過 停 車 線 的 車 輛 繼 續(xù) 通行 ） 之 和 （ 九 ） 有 效 綠 燈 時(shí) 間 與 綠 信 比n 綠 燈 信 號(hào) 時(shí) 段 內(nèi) 能 充 分 被 利 用 的 時(shí) 間n 理 想 狀 況 下 ， 信 號(hào) 給 予 多 少 通 行 時(shí) 間 希 望 能 夠 全 部 被 利用 ， 車 輛 密 集 通 過 路 口n 實(shí) 際 上 ， 這 個(gè) 信 號(hào) 給 予 的 通 行 權(quán) 的 時(shí) 間 不 可 能 被 充 分 利用n 存 在 著 起 動(dòng) 停 車 損 失 時(shí) 間 (l=l1+l2) （ 九 ） 有 效 綠 燈 時(shí) 間 與 綠 信 比n 相 位 有 效 綠 燈 時(shí) 間 Gei等 于 綠 燈 信 號(hào) 時(shí) 段 減 去 相 位 前后 損 失 時(shí) 間 （ Gei=Gi+A-l）n 前 后 損 失 時(shí) 間 即 為 起 動(dòng) 停 車 損 失 時(shí) 間 （ 詳 細(xì) 分 析 ） n 起 動(dòng) 損 失 時(shí) 間 l1： 綠 燈 剛 剛 顯 亮 時(shí) ， 排 隊(duì) 車 輛 從 零 開 始 加 速 ， 車 流 難于 以 飽 和 狀 態(tài) 進(jìn) 入 交 叉 口 ， 理 想 中 我 們 希 望 車 輛 在 綠 燈 一 亮 起 就 能 以最 大 密 度 通 過 交 叉 口 ， 但 實(shí) 際 上 存 在 起 動(dòng) 加 速 時(shí) 間 ， 損 失 了 一 部 分 本應(yīng) 該 有 通 行 權(quán) 的 時(shí) 間 ， 也 叫 綠 前 損 失 。n 停 車 損 失 時(shí) 間 l2： 因 嚴(yán) 禁 闖 紅 燈 ， 黃 燈 結(jié) 束 前 ， 越 過 停 車 線 的 車 流 不再 密 集 ， 已 是 非 飽 和 車 流 ， 黃 燈 也 屬 于 給 予 通 行 權(quán) 的 時(shí) 間 ， 這 樣 損 失一 部 分 通 行 權(quán) 時(shí) 間 ， 也 叫 黃 后 損 失 時(shí) 間 。 n 若 綠 燈 信 號(hào) 時(shí) 段 ， 車 輛 時(shí) 時(shí) 以 飽 和 狀 態(tài) 運(yùn) 行 則 不 會(huì) 有 損 失 了 ， 實(shí) 際 上存 在 著 起 動(dòng) 停 車 損 失 。 n 相 位 有 效 綠 信 比 ui等 于 相 位 有 效 綠 燈 時(shí) 間 與 信 號(hào) 周期 之 比n 相 位 損 失 時(shí) 間n 指 一 個(gè) 信 號(hào) 相 位 時(shí) 間 內(nèi) ， 不 能 被 充 分 利 用 的 時(shí) 間n 相 位 時(shí) 間 =Gi+A+rn 全 紅 時(shí) 間 r無 法 被 利 用 n 綠 燈 信 號(hào) 階 段 內(nèi) 存 在 著 起 動(dòng) 停 車 損 失 時(shí) 間 l， 無 法 被 利 用n l+r n 周 期 有 效 綠 燈 時(shí) 間 Ge和 周 期 （ 有 效 ） 綠 信 比 Un 一 個(gè) 信 號(hào) 周 期 內(nèi) ， 總 有 效 綠 燈 時(shí) 間 稱 為 周 期 有 效 綠 燈 時(shí) 間 ，等 于 各 相 位 有 效 綠 燈 時(shí) 間 之 和n U= Ge/C= uin 周 期 損 失 時(shí) 間 Ln 一 個(gè) 信 號(hào) 周 期 內(nèi) 總 損 失 時(shí) 間 ,等 于 各 相 位 損 失 時(shí) 間 之 和 ，與 相 位 數(shù) 成 正 比 n L=n(l+r)n Ge=C-L n 在 上 述 概 念 中 一 定 要 注 意 周 期 和 相 位 兩 種 情 況不 要 混 淆 n 飽 和 流 率 Sn 進(jìn) 口 道 飽 和 流 率 ： 在 一 次 連 續(xù) 的 綠 燈 時(shí) 間 內(nèi) ， 交 叉 口 進(jìn)口 道 上 車 隊(duì) 能 夠 通 過 停 車 線 的 折 算 為 小 汽 車 的 小 時(shí) 最 大車 輛 數(shù) 。 （ 輛 /綠 燈 小 時(shí) /車 道 ）n 與 道 路 條 件 、 交 通 條 件 、 渠 化 條 件 、 信 號(hào) 條 件 、 環(huán) 境 條件 有 關(guān) n 飽 和 流 率 Sn 道 路 條 件 指 車 道 寬 度 、 車 道 坡 度 、 轉(zhuǎn) 彎 半 徑 、 視 距 等n 交 通 條 件 指 車 輛 組 成 、 車 流 分 布 、 行 人 與 自 行 車 交 通 量n 渠 化 條 件 是 指 機(jī) 動(dòng) 車 與 非 機(jī) 動(dòng) 車 的 隔 離 、 專 用 車 道 的 設(shè) 置n 信 號(hào) 條 件 指 相 位 組 成 n 環(huán) 境 條 件 指 交 叉 口 所 處 的 地 區(qū) 是 市 區(qū) 或 心 或 非 市 區(qū) 中 心 n 飽 和 流 率 的 測 量n 出 現(xiàn) 飽 和 流 率 時(shí) 的 車 流 特 征 ？n 此 時(shí) 車 頭 時(shí) 距 有 什 么 特 征 ？n S=3600/ 0h n 流 量 比 yin 到 達(dá) 流 量 與 飽 和 流 量 之 比 。n 車 道 流 量 比 即 為 進(jìn) 口 道 上 各 條 車 道 的 到 達(dá) 流 量 同 該 車 道飽 和 流 量 之 比 ， 即 ： iiSqiy yi車道流量比；qii車道到達(dá)流量；Sii車道的飽和流量。 n 交 叉 口 交 通 運(yùn) 行 狀 態(tài) 及 車 輛 受 阻 描 述n 在 信 號(hào) 控 制 下 ， 車 輛 在 紅 燈 期 間 受 阻 ， 產(chǎn) 生 排 隊(duì) ， 在 綠燈 期 間 放 行 ， 疏 散 車 隊(duì) 。n 三 種 情 況 ： 欠 飽 和 ， 臨 界 飽 和 ， 過 飽 和n 三 種 交 通 運(yùn) 行 狀 態(tài) 的 描 述n Gei*S和 q*C的 大 小 n Gei與 ts（ 車 隊(duì) 疏 散 時(shí) 間 也 叫 飽 和 綠 燈 時(shí) 間 ） 的 大 小PS.對(duì) 于 欠 飽 和 Qm=q*Reits=Qm/（ S-q） ； Gei=ts+自 由 流 時(shí) 間 n 關(guān) 鍵 車 道n 交 叉 口 有 多 個(gè) 進(jìn) 口 道 ， 每 個(gè) 進(jìn) 口 道 又 有 著 一 條 或 者 多條 車 道 。n 對(duì) 于 信 號(hào) 配 時(shí) 的 確 定 ， 不 是 所 有 的 進(jìn) 口 車 道 都 起 著 決定 作 用 ， 只 有 部 分 車 道 的 交 通 需 求 起 著 決 定 作 用 ， 這就 是 關(guān) 鍵 車 道 n 把 關(guān) 鍵 車 道 作 為 確 定 信 號(hào) 配 時(shí) 的 依 據(jù) 。 n 關(guān) 鍵 車 道 的 確 定 方 法 （ 以 兩 相 位 為 例 ） 對(duì) 于 每 一 個(gè) 信 號(hào) 相 位 ， 均 有 兩 方 向 的 車 道 放 行 ， 而 每 一個(gè) 車 道 有 其 各 自 的 流 率 比 ， 取 其 中 流 率 比 值 高 的 車 道 ，作 為 各 自 相 位 的 關(guān) 鍵 車 道 。n 直 、 左 、 右 合 用 車 道 （ 整 體 ）n 直 、 左 和 直 、 右 合 用 車 道 （ 整 體 ） n 直 、 右 合 用 車 道 與 左 轉(zhuǎn) 專 用 車 道 （ 重 點(diǎn) 分 析 ） 交 叉 口 關(guān) 鍵 車 道 的 概 念 現(xiàn) 有 一 兩 相 位 信 號(hào) 控 制 交 叉 口 ，其 東 、 西 進(jìn) 口 道 上 為 左 轉(zhuǎn) 流 向 設(shè)有 左 轉(zhuǎn) 專 用 車 道 。 q1=432輛 /小時(shí) ， q2=504輛 /小 時(shí) ， q3=120輛 /小 時(shí) ， q4=96輛 /小 時(shí) ， q5=300輛 /小 時(shí) ， q6=360輛 /小 時(shí) 。 S1= S2=1440輛 /小 時(shí) ， S3=S4=1200輛 /小 時(shí) ， S5=S6。 交 叉 口 各 進(jìn) 口 道 車流 情 況 如 圖 所 示 。 試 求 ： 交 叉 口關(guān) 鍵 車 道 。 解 ：（ 1） 東 西 方 向 相 位 關(guān) 鍵 車 道 由 于 設(shè) 置 左 轉(zhuǎn) 專 用 車 道 ， 故 東 西 方 向 相 位 關(guān) 鍵 車 道 有 兩 種 組 合 ： 東 直 、 右 +西 左 + =432/1440+96/1200=0.38 西 直 、 右 +東 左 + =504/1440+120/1200=0.45 比 較 以 上 兩 種 組 合 可 知 ， 后 者 的 流 率 比 大 ， 因 此 判 定 東 西 方 向 相 位 關(guān) 鍵 車 道 為 西 直 、 右+東 左 。（ 2） 南 北 方 向 相 位 關(guān) 鍵 車 道 南 進(jìn) 口 道 q5=300輛 /小 時(shí) ， 北 進(jìn) 口 道 q6=360輛 /小 時(shí) 。 由 于 S5= S6， 因 此 判 定 南 北 方 向相 位 關(guān) 鍵 車 道 為 北 進(jìn) 口 道 。 （ 3） 交 叉 口 關(guān) 鍵 車 道 交 叉 口 關(guān) 鍵 車 道 為 以 上 兩 個(gè) 相 位 關(guān) 鍵 車 道 的 組 合 ， 即 東 西 方 向 相 位 關(guān) 鍵 車 道 （ 西 直 、 右 合 用 車 道 +東 左 轉(zhuǎn) 專 用 車 道 ） +南 北 方 向 相 位 關(guān) 鍵 車道 （ 北 直 、 左 、 右 合 用 車 道 ） 。 11Sq 44Sq22Sq 33Sq 解 ：（ 1） 東 西 方 向 相 位 關(guān) 鍵 車 道 由 于 設(shè) 置 左 轉(zhuǎn) 專 用 車 道 ， 故 東 西 方 向 相 位 關(guān) 鍵 車 道 有 兩 種 組 合 ： 東 直 、 右 +西 左 + =432/1440+96/1200=0.38 西 直 、 右 +東 左 + =504/1440+120/1200=0.45 比 較 以 上 兩 種 組 合 可 知 ， 后 者 的 流 率 比 大 ， 因 此 判 定 東 西 方 向 相 位 關(guān) 鍵 車 道 為 西 直 、 右+東 左 。（ 2） 南 北 方 向 相 位 關(guān) 鍵 車 道 南 進(jìn) 口 道 q5=300輛 /小 時(shí) ， 北 進(jìn) 口 道 q6=360輛 /小 時(shí) 。 由 于 S5= S6， 因 此 判 定 南 北 方 向 相 位 關(guān) 鍵 車 道 為 北 進(jìn) 口 道 。（ 3） 交 叉 口 關(guān) 鍵 車 道交 叉 口 關(guān) 鍵 車 道 為 以 上 兩 個(gè) 相 位 關(guān) 鍵 車 道 的 組 合 ， 即 東 西 方 向 相 位 關(guān) 鍵 車 道 （ 西 直 、 右 合 用 車 道 +東 左 轉(zhuǎn) 專 用 車 道 ） +南 北 方 向 相 位 關(guān) 鍵 車道 （ 北 直 、 左 、 右 合 用 車 道 ） 。 11Sq 44Sq22Sq 33Sq n 信 號(hào) 控 制 交 叉 口 通 行 能 力 （ Pi）n 相 位 能 行 能 力 ： 是 指 一 個(gè) 相 位 關(guān) 鍵 車 道 在 單 位 時(shí) 間 內(nèi) 通 過 的 車 輛總 數(shù) ， 或 關(guān) 鍵 車 道 在 整 個(gè) 信 號(hào) 周 期 所 能 提 供 的 最 大 平 均 流 率n 指 相 位 關(guān) 鍵 車 道 運(yùn) 行 在 臨 界 飽 和 狀 況 時(shí) 的 疏 導(dǎo) 能 力Pi=Si*Gei/C=Si*uin 交 叉 口 通 行 能 力 是 交 叉 口 關(guān) 鍵 車 道 的 通 行 能 力P= Pi n 飽 和 度n 相 位 飽 和 度 ： 關(guān) 鍵 車 道 或 車 道 組 的 飽 和 度xi=qi/pi=qi/Si*ui=yi/uin 交 叉 口 飽 和 度 ： X=max xi n 為 了 保 證 交 叉 口 有 足 夠 的 通 行 能 力 ， 在 進(jìn) 行 信 號(hào) 配 時(shí) 設(shè) 計(jì) 時(shí) ，必 須 滿 足 交 叉 口 飽 和 度 小 于 1， 即 各 個(gè) 相 位 的 飽 和 度 都 小 于 1 n 飽 和 度 的 實(shí) 用 范 圍 通 常 為 0.750.90， 個(gè) 別 情 況 可 達(dá) 0.95 n 交 叉 口 的 單 點(diǎn) 信 號(hào) 控 制 ， 又 稱 點(diǎn) 控 ， 用 于 單 個(gè) 有信 號(hào) 的 路 口 ， 屬 于 孤 立 交 叉 口 的 信 號(hào) 控 制n 根 據(jù) 交 叉 口 的 流 量 和 流 向 ， 確 定 最 佳 配 時(shí) 方 案 ，可 保 證 最 大 通 行 能 力 或 最 小 延 誤 。n 本 節(jié) 主 要 介 紹 最 基 本 的 。 n 單 交 叉 口 控 制 的 步 驟n 車 道 劃 分 、 渠 化 設(shè) 計(jì)n 相 位 方 案 預(yù) 選 擇n 交 叉 口 信 號(hào) 配 時(shí) 設(shè) 計(jì) （ 配 時(shí) 方 案 的 生 成 ） n 配 時(shí) 方 案 的 生 成n 確 定 周 期 時(shí) 間n 將 綠 燈 時(shí) 間 分 配 給 各 相 位 n 信 號(hào) 周 期n 確 定 周 期 考 慮 兩 方 面 的 要 求 ： 一 方 面 使 交 叉 口 具 有 足 夠 的通 行 能 力 ； 另 一 方 面 應(yīng) 使 交 叉 口 具 有 較 小 的 車 輛 延 誤n 信 號(hào) 周 期 過 短 或 過 長 ， 對(duì) 交 叉 口 的 正 常 運(yùn) 行 都 不 利 通行能力P周期C延誤D C0Cm0.75C0 1.5C0 信號(hào)周期過短，周期損失時(shí)間所占比例增加，通行能力下降，車輛延誤急劇增加信號(hào)周期過長，通行能力提高不明顯，但車輛延誤急劇增加對(duì)應(yīng)最小車輛延誤下的信號(hào)周期C0，為最佳周期當(dāng)C取0.75C01.5C0時(shí)，車輛延誤幅度為1520%當(dāng)C取值接近最短周期時(shí)， 車輛延誤急劇增加。 信號(hào)周期與通行能力和延誤 n 2.最 小 周 期 時(shí) 間 Cmn 采 用 Cm時(shí) ， 在 一 個(gè) 周 期 內(nèi) 到 達(dá) 的 車 輛 恰 好 全 部 被 放 行 ，無 滯 留 車 輛 ， 信 號(hào) 周 期 也 無 富 余 。n 飽 和 度 等 于 1 最小周期時(shí)長的計(jì)算 n 將 綠 燈 時(shí) 間 分 配 給 各 相 位 綠 信 比 與 綠 信 比 分 配n 總 有 效 綠 燈 時(shí) 間 Ge=C-Ln L值 的 計(jì) 算n 周 期 有 效 綠 信 比 U=Ge/C n 有 效 綠 燈 時(shí) 間 （ 周 期 有 效 綠 信 比 ） 的 分 配n 有 兩 種 常 用 方 法n F.韋 伯 斯 特 法n 飽 和 度 法 n F.韋 伯 斯 特 法n 利 用 在 F.韋 伯 斯 特 法 計(jì) 算 信 號(hào) 周 期 得 到 最 佳 周 期 ， 此 周期 下 的 車 輛 延 誤 最 小n 同 時(shí) ， 在 F.韋 伯 斯 特 法 中 ， 也 給 出 了 綠 信 比 的 分 配 原 則 ，即 各 相 位 綠 信 比 按 各 相 位 關(guān) 鍵 車 道 流 率 比 之 間 的 比 例 進(jìn)行 分 配 ， 這 樣 可 以 獲 得 在 給 定 信 號(hào) 周 期 下 最 小 的 車 輛 延誤 n F.韋 伯 斯 特 法n 分 配 系 數(shù) 對(duì) 于 兩 相 位 控 制 交 叉 口 ， 設(shè) 兩 相 位 關(guān) 鍵 車 道 流 率 比 分 別 為y1,y2,則 分 配 系 數(shù) k1,k2為 k1=y1/(y1+y2)=y1/Y k2=y2/(y1+y2)=y2/Y 分 配 系 數(shù) k1,k2是 對(duì) 周 期 （ 有 效 ） 綠 信 比 或 周 期 有 效 綠 燈 時(shí)間 進(jìn) 行 分 配 的 。 n F.韋 伯 斯 特 法n 分 配 相 位 有 效 綠 信 比 u1=k1xU u2=k2xU u1+u2=Un 分 配 相 位 有 效 綠 燈 時(shí) 間 Ge1=k1xGe Ge 2=k2xGe Ge1+Ge2=Ge n F.韋 伯 斯 特 法n 實(shí) 際 顯 示 的 綠 燈 時(shí) 間 Gei=Gi+A-l Gi=Gei+l-A n 飽 和 度 法n 等 飽 和 度 法n 不 等 飽 和 度 法 n 等 飽 和 度 法n 證 明 F.韋 伯 斯 特 法 是 等 飽 和 度 法 n 不 等 飽 和 度 法n 當(dāng) 要 求 各 相 位 承 受 不 同 的 交 通 負(fù) 荷 及 車 輛 延 誤 時(shí) ， 按 著不 等 飽 和 度 分 配 綠 信 比 或 綠 燈 時(shí) 間n 對(duì) 于 主 要 道 路 與 次 要 道 路 相 交 的 交 叉 口 ， 通 常 以 加 大 次要 道 路 的 飽 和 度 來 減 低 主 要 道 路 的 飽 和 度 ， 以 滿 足 主 要著 道 路 的 交 通 需 求 。 n 以 兩 相 位 為 例 n 不 等 飽 和 度 法n 以 兩 相 位 為 例 ， 現(xiàn) 給 定 B相 位 飽 和 度 x2,求 相 位 綠 信 比u1,u2,相 位 A的 飽 和 度 x1 u2=y2/x2 u1=U-u2 x1=y1/u1 n 現(xiàn) 有 一 兩 相 位 信 號(hào) 控 制 交 叉口 ， 已 知 ： 相 位 A關(guān) 鍵 車 道 流率 比 y1=0.35， 相 位 B關(guān) 鍵 車道 流 率 比 y2=0.25， 信 號(hào) 周 期C=50s， 周 期 損 失 時(shí) 間 L=10s。試 求 綠 信 比 和 綠 燈 時(shí) 間 分 配 。（ 取 l=4s,A=3s） 例 題 n 線 控 制 又 稱 線 系 統(tǒng) 控 制 或 聯(lián) 動(dòng) 系 統(tǒng) ， 在 一 條 較 長 的 道 路 上 ， 有若 干 個(gè) 相 鄰 近 的 交 叉 口 ， 如 采 用 點(diǎn) 控 制 組 織 交 通 ， 則 各 交 叉 口的 綠 信 比 、 周 期 長 度 和 開 綠 燈 的 時(shí) 刻 互 不 協(xié) 調(diào) 。 這 樣 必 然 增 加停 車 次 數(shù) 。n 而 采 用 線 控 制 使 各 交 叉 口 取 統(tǒng) 一 周 期 長 度 。 變 動(dòng) 綠 信 比 ， 各 交叉 口 的 綠 燈 時(shí) 刻 按 行 車 路 線 方 向 錯(cuò) 開 一 定 的 時(shí) 間 ， 稱 為 相 位 差 。n 這 樣 只 要 車 輛 按 規(guī) 定 的 速 度 行 駛 ， 理 論 上 可 以 做 到 處 處 遇 到 綠燈 ， 從 而 減 少 停 車 次 數(shù) 與 時(shí) 間 延 誤 ， 縮 短 運(yùn) 行 時(shí) 間 ， 提 高 道 路通 行 能 力 。 n 這 種 控 制 方 法 稱 為 線 控 制 ， 亦 稱 綠 波 交 通 。 綠 波 有 三 種 控 制 方法 。 l 聯(lián) 動(dòng) 控 制 在 線 聯(lián) 動(dòng) 的 信 號(hào) 機(jī) 中 ， 有 一 個(gè) 信 號(hào) 機(jī) 為 主 機(jī) ， 統(tǒng) 一 控制 其 他 信 號(hào) 機(jī) ， 從 而 達(dá) 到 減 少 車 輛 延 誤 的 目 的 ， 這 是 定 時(shí)自 動(dòng) 信 號(hào) 燈 中 的 一 項(xiàng) 重 要 改 進(jìn) ， 整 個(gè) 系 統(tǒng) 使 用 同 一 周 期 長度 ， 各 聯(lián) 動(dòng) 的 路 口 其 最 大 距 離 一 般 取 800m較 為 合 適 。 超 過800m， 中 途 由 于 有 商 店 、 行 人 、 學(xué) 校 等 因 素 干 擾 ， 從 而 嚴(yán)重 影 響 聯(lián) 動(dòng) 的 效 果 。 線 聯(lián) 動(dòng) 信 號(hào) 系 統(tǒng) 的 三 個(gè) 要 素 是 ： 周 期 、 時(shí) 段 和 相 位 差 。 l 單 系 統(tǒng) 控 制 路 段 上 有 5-20個(gè) 相 鄰 的 交 叉 口 ， 預(yù) 先 確 定 一 種 控制 方 案 的 系 統(tǒng) 控 制 稱 為 單 系 統(tǒng) 控 制 。 單 系 統(tǒng) 控 制 一般 不 設(shè) 主 控 制 機(jī) ， 而 按 統(tǒng) 一 設(shè) 計(jì) 的 周 期 、 相 位 差 ，而 用 石 英 鐘 調(diào) 準(zhǔn) 各 交 叉 口 的 開 機(jī) 時(shí) 間 ， 而 達(dá) 到 系 統(tǒng)控 制 的 目 的 ， 這 樣 可 不 用 導(dǎo) 線 傳 遞 控 制 命 令 。 l 多 段 系 統(tǒng) 控 制 為 了 適 應(yīng) 交 通 運(yùn) 行 狀 況 的 變 化 ， 與 多 時(shí) 段 定 周期 控 制 系 統(tǒng) 一 樣 ， 把 控 制 參 數(shù) （ 周 期 、 綠 信 比 及相 位 差 ） ， 按 事 先 設(shè) 計(jì) 好 的 程 序 ， 在 不 同 的 時(shí) 間段 用 不 同 的 系 統(tǒng) 控 制 參 數(shù) 。 除 了 多 時(shí) 段 控 制 系 統(tǒng) 以 外 ， 還 有 自 動(dòng) 感 應(yīng) 系 統(tǒng)控 制 ， 這 種 控 制 機(jī) 要 使 用 電 子 模 擬 計(jì) 算 機(jī) 或 數(shù) 字計(jì) 算 機(jī) 。 l 城 市 里 縱 橫 交 錯(cuò) 的 道 路 網(wǎng) ， 特 別 是 大 城 市 ， 有 很 多 交 叉 口 相距 很 近 ， 將 城 市 里 某 一 地 區(qū) 很 多 的 交 叉 口 信 號(hào) 機(jī) ， 由 中 央 控制 室 幾 種 統(tǒng) 一 控 制 ， 這 種 地 區(qū) 行 集 中 控 制 稱 為 面 控 制 或 區(qū) 域控 制 。l 面 控 制 系 統(tǒng) 的 采 用 必 須 考 慮 一 下 幾 項(xiàng) 條 件 ： 控 制 性 能 發(fā) 展 性 ； 控 制 范 圍 由 擴(kuò) 大 的 可 能 ； 高 度 的 可 靠 性 ； 使 用 方 便 ； 在 我 國 現(xiàn) 實(shí) 交 通 條 件 下 ， 必 須 考 慮 自 行 車 交 通 的 合 理 處 理 問 題 。 （ 1） 定 義 將 某 一 地 區(qū) 很 多 的 交 叉 口 信 號(hào) 機(jī) ， 由 中 央 控 制 室 集中 統(tǒng) 一 控 制 。 （ 2） 分 類n 按 控 制 策 略 分 ： 定 時(shí) 式 脫 機(jī) 操 作 控 制 系 統(tǒng) 和 響 應(yīng) 式 脫 機(jī) 操 作 控 制 系 統(tǒng) 。 n 按 控 制 方 式 分 ： 方 案 選 擇 式 和 方 案 形 成 式 。n 按 控 制 結(jié) 構(gòu) 的 不 同 區(qū) 域 分 ： 集 中 式 計(jì) 算 機(jī) 控 制 系 統(tǒng) ； 分 層 式 計(jì) 算 機(jī) 控 制 系 統(tǒng) 。