《交通管理与控制》第12章-干线交叉口交通信号联课件.ppt
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- 交通管理与控制 交通管理 控制 12 干线 交叉口 交通信号 课件
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1、1第十二章第十二章 干线交叉口交通信号联动控制干线交叉口交通信号联动控制 2当协调控制的范围扩大到一个区域时,就形成了区域交通协调控制,简当协调控制的范围扩大到一个区域时,就形成了区域交通协调控制,简称面控制。称面控制。在分布式区域交通控制中,把控制区域分为若干控制子区,划分出的控在分布式区域交通控制中,把控制区域分为若干控制子区,划分出的控制子区往往由若干条交通干线组成,因此干线交通控制成为分布式区制子区往往由若干条交通干线组成,因此干线交通控制成为分布式区域交通控制系统的一个单元。域交通控制系统的一个单元。线控是面控的一种组成部分、也可以说是面控的一种简化的特殊形式。线控是面控的一种组成部
2、分、也可以说是面控的一种简化的特殊形式。 31、 孤立交叉口的信号配时设计仅考虑了该交叉口的交通情况及几何孤立交叉口的信号配时设计仅考虑了该交叉口的交通情况及几何尺寸,并没有考虑其相邻交叉口的交通情况对该交叉口的影响。尺寸,并没有考虑其相邻交叉口的交通情况对该交叉口的影响。2、 将本来存在内在联系的相邻交叉口孤立起来设计,尽管各个交叉将本来存在内在联系的相邻交叉口孤立起来设计,尽管各个交叉口的控制是最佳的,但他们之间没有任何联系,使得整个干道或口的控制是最佳的,但他们之间没有任何联系,使得整个干道或区域的交通运行效果未必就好。区域的交通运行效果未必就好。3、 因此,提出把城市主干道(区域)的交
3、叉口看成一个系统,把一因此,提出把城市主干道(区域)的交叉口看成一个系统,把一条干道上一批相邻的交通信号连接起来,用某种参数建立信号配条干道上一批相邻的交通信号连接起来,用某种参数建立信号配时间的联系,使各交叉口之间控制信号运行不再是孤立的,而是时间的联系,使各交叉口之间控制信号运行不再是孤立的,而是相互间存在内在(时间)联系,这就是相互间存在内在(时间)联系,这就是干道(区域)协调控制的干道(区域)协调控制的基本思想基本思想。4、 干道协调控制的早期,国外专家就注意到:由于下游的车流会影干道协调控制的早期,国外专家就注意到:由于下游的车流会影响上游交叉口,因此在进行上游交叉口信号配时设计时,
4、要根据响上游交叉口,因此在进行上游交叉口信号配时设计时,要根据下游的绿灯起步时间来定。这实际上就是早期的下游的绿灯起步时间来定。这实际上就是早期的“相位差相位差”的概的概念。念。概述概述 4干道协调控制是指将干道上的干道协调控制是指将干道上的多个路口多个路口以一定方式以一定方式(各个信号交叉口间各个信号交叉口间的相位差)联结起来作为研究对象,同时对各个路口进行相互协调的配时的相位差)联结起来作为研究对象,同时对各个路口进行相互协调的配时方案设计,使得干道上按规定车速(通过带速度)行驶的车辆获得尽可能方案设计,使得干道上按规定车速(通过带速度)行驶的车辆获得尽可能不停顿的通行权。干道协调控制也可
5、称之为不停顿的通行权。干道协调控制也可称之为“线控线控”或或“绿波控制绿波控制”。干道协调控制也可以描述为:通过调节主干道路上各个信号交叉口之干道协调控制也可以描述为:通过调节主干道路上各个信号交叉口之间的相位差,使干道上按规定车速行驶的车辆获得尽可能不停顿的通行权。间的相位差,使干道上按规定车速行驶的车辆获得尽可能不停顿的通行权。第一节第一节 干线交通信号定时式联动控制干线交通信号定时式联动控制干道协调控制定义干道协调控制定义 5(1)联动控制)联动控制对对23个相邻交叉口的信号机实行系统控制,多数是通过定周期个相邻交叉口的信号机实行系统控制,多数是通过定周期信号机附加联动装置组成。信号机附
6、加联动装置组成。(2)单系统控制)单系统控制对线路上的对线路上的520个信号交叉口,各交叉口的信号机使用一个个信号交叉口,各交叉口的信号机使用一个统一的信号周期,然后按所规定的统一行车速度和相邻交叉口的距离确定各相邻交统一的信号周期,然后按所规定的统一行车速度和相邻交叉口的距离确定各相邻交叉口之间的相位差。有有线线控信号机和无线线控信号机。叉口之间的相位差。有有线线控信号机和无线线控信号机。(3)多段系统控制)多段系统控制为了适应交通流在一天中的变化,把控制方案根据交通流为了适应交通流在一天中的变化,把控制方案根据交通流变化分成几组参数(比如高峰、平峰、低峰等),不同时段采用不同控制参数,以变
7、化分成几组参数(比如高峰、平峰、低峰等),不同时段采用不同控制参数,以利于提高信号控制效率。利于提高信号控制效率。干道协调控制方式干道协调控制方式 61周期时长周期时长在线控系统中,为使干道上各交叉口的交通信号能够取得协调,要求各个交叉口在线控系统中,为使干道上各交叉口的交通信号能够取得协调,要求各个交叉口交通信号的周期时长必须相等。利用单点定时信号的配时设计方法,计算出各个交通信号的周期时长必须相等。利用单点定时信号的配时设计方法,计算出各个交叉口交通信号所需的周期时长,然后从中选出最大的周期时长作为线控系统的交叉口交通信号所需的周期时长,然后从中选出最大的周期时长作为线控系统的周期时长,并
8、把所需周期时长最大的这个交叉口称之为关键交叉口。周期时长,并把所需周期时长最大的这个交叉口称之为关键交叉口。 注:双周期交叉口注:双周期交叉口2绿信比绿信比在线控系统中,各个交叉口交通信号的绿信比是根据其各相位交通流量比来确定在线控系统中,各个交叉口交通信号的绿信比是根据其各相位交通流量比来确定的,因此各个交叉口交通信号的绿信比不一定相同。的,因此各个交叉口交通信号的绿信比不一定相同。3时差(相位差)时差(相位差)绝对时差:绝对时差:是指各个交叉口交通信号的绿灯(或红灯)的起点(或终点)相对于是指各个交叉口交通信号的绿灯(或红灯)的起点(或终点)相对于某一个标准交通信号的绿灯(或红灯)的起点(
9、或终点)的时间差。某一个标准交通信号的绿灯(或红灯)的起点(或终点)的时间差。相对时差:相对时差:是指两个相邻交叉口交通信号的绿灯(或红灯)的起点(或终点)之是指两个相邻交叉口交通信号的绿灯(或红灯)的起点(或终点)之间的时间差。间的时间差。 注:相对时差等于两个信号绝对时差之差。注:相对时差等于两个信号绝对时差之差。一、一、 干道协调控制基本参数干道协调控制基本参数 7(一)单向交通街道(优先相位差)(一)单向交通街道(优先相位差)单向交通街道,或者双向交通量相差十分悬殊时,只要照顾单向信号协调的单向交通街道,或者双向交通量相差十分悬殊时,只要照顾单向信号协调的街道,是最容易实施交通信号协调
10、控制的街道。相邻各交叉口交通信号间的街道,是最容易实施交通信号协调控制的街道。相邻各交叉口交通信号间的相对时差相对时差Of(秒)可按下式确定:(秒)可按下式确定:(12-1) 其中,其中,s为相邻交叉口的间距(公里),为相邻交叉口的间距(公里),v为线控系统所要求的车辆通行速度为线控系统所要求的车辆通行速度(公里(公里/小时)。小时)。二、定时式线控制系统的协调方式二、定时式线控制系统的协调方式 8(二)双向交通街道(均衡相位差)(二)双向交通街道(均衡相位差)双向交通街道的信号协调控制,在双向交通街道的信号协调控制,在各交叉口间距相等各交叉口间距相等时,比较容易实现,时,比较容易实现,且当且
11、当交叉口间的车辆行驶时间正好等于线控系统周期时长一半的整数倍交叉口间的车辆行驶时间正好等于线控系统周期时长一半的整数倍时,可时,可以获得最理想的效果。以获得最理想的效果。各交叉口间距参差不齐各交叉口间距参差不齐时,双向交通街道的信号协调控制比较难于实现,时,双向交通街道的信号协调控制比较难于实现,必须采取试探与折中方法求得信号协调。必须采取试探与折中方法求得信号协调。二、定时式线控制系统的协调方式二、定时式线控制系统的协调方式 91同步式信号协调控制同步式信号协调控制在同步式协调系统中,连接在一个系统中的全部信号在在同步式协调系统中,连接在一个系统中的全部信号在同一时刻对干道车同一时刻对干道车
12、流显示完全相同的灯色流显示完全相同的灯色。当相邻各交叉口的间距符合下面的关系式时,即车辆在相邻交叉口间的行当相邻各交叉口的间距符合下面的关系式时,即车辆在相邻交叉口间的行驶时间等于信号周期时长整数倍时,适宜将这些交叉口组成同步式协调系统。驶时间等于信号周期时长整数倍时,适宜将这些交叉口组成同步式协调系统。相邻交叉口间距满足:相邻交叉口间距满足:(12-2) 其中,其中,C为系统周期时长,为系统周期时长,k为整数。为整数。同步式协调系统具有很大的局限性。例如,同步式协调系统具有很大的局限性。例如,绿灯有效利用率绿灯有效利用率可能不高(下可能不高(下游交叉口绿灯启亮时刻应该滞后于上游交叉口绿灯启亮
13、时刻一段车辆行驶时游交叉口绿灯启亮时刻应该滞后于上游交叉口绿灯启亮时刻一段车辆行驶时间)、由于前方交叉口干道方向全是亮绿灯因而容易导致间)、由于前方交叉口干道方向全是亮绿灯因而容易导致司机加速赶绿灯司机加速赶绿灯从而从而引起交通事故等。引起交通事故等。同步式协调控制的两种特殊情况:同步式协调控制的两种特殊情况:(1)交叉口间距相当短、且干线方向的交通量远大于交叉方向交通量。)交叉口间距相当短、且干线方向的交通量远大于交叉方向交通量。(2)干线方向交通量接近通行能力,下游交叉口红灯车辆排队有可能越过上游)干线方向交通量接近通行能力,下游交叉口红灯车辆排队有可能越过上游交叉口。交叉口。二、定时式线
14、控制系统的协调方式二、定时式线控制系统的协调方式 102交互式信号协调控制交互式信号协调控制在交互式协调系统中,连接在一个系统中相邻交叉口的信号在交互式协调系统中,连接在一个系统中相邻交叉口的信号在同一时刻显示在同一时刻显示完全相反的灯色完全相反的灯色。当相邻各交叉口的间距符合下面关系式时,即车辆在相邻交叉口间的行驶时当相邻各交叉口的间距符合下面关系式时,即车辆在相邻交叉口间的行驶时间等于信号周期时长一半的奇数倍时,适宜将这些交叉口组成交互式协调系统。间等于信号周期时长一半的奇数倍时,适宜将这些交叉口组成交互式协调系统。相邻交叉口间距满足:相邻交叉口间距满足:(12-3)成对交互式协调控制成对
15、交互式协调控制一对信号同相邻的另一对信号组成交互式协调控制。在成对交互式协调控制一对信号同相邻的另一对信号组成交互式协调控制。在成对交互式协调控制系统中,车辆能连续通行的车速为:系统中,车辆能连续通行的车速为:(12-4)与同步系统一样,这种系统的适用性不大,与同步系统一样,这种系统的适用性不大,实践中很少单独采用实践中很少单独采用。 36004Csv二、定时式线控制系统的协调方式二、定时式线控制系统的协调方式 11同步式协调控制与交互式协调控制范例同步式协调控制与交互式协调控制范例 123续进式信号协调控制续进式信号协调控制续进式协调系统是指根据干道所要求的车速和交叉口之间的距离,确定合适的
16、续进式协调系统是指根据干道所要求的车速和交叉口之间的距离,确定合适的时差,用以协调各相邻交叉口上绿灯的启亮时刻,尽量使得在上游交叉口绿灯启亮时差,用以协调各相邻交叉口上绿灯的启亮时刻,尽量使得在上游交叉口绿灯启亮后开出的车辆,以适当的车速行驶,可正好在下游交叉口绿灯启亮前后到达。与同后开出的车辆,以适当的车速行驶,可正好在下游交叉口绿灯启亮前后到达。与同步式协调系统和交互式协调系统相比,续进式协调系统更具实际意义。步式协调系统和交互式协调系统相比,续进式协调系统更具实际意义。续进式协调系统可分为简单续进系统和多方案续进系统两种。多方案续进系统续进式协调系统可分为简单续进系统和多方案续进系统两种
17、。多方案续进系统可适应于交通流状况发生变化的场合。可适应于交通流状况发生变化的场合。(1)简单续进系统)简单续进系统只使用一个系统周期时长和一套配时方案,车辆可以按设计车速连续通行,对只使用一个系统周期时长和一套配时方案,车辆可以按设计车速连续通行,对不同的路段,设计车速可随交叉口间距变化。不同的路段,设计车速可随交叉口间距变化。(2)多方案续进系统)多方案续进系统适用交通流变化情况,一个配时方案对应一组给定的交通条件。适用交通流变化情况,一个配时方案对应一组给定的交通条件。交通流发生变化的可能类型:交通流发生变化的可能类型:A:单个路口的交通流发生变化:系统中一个或几个信号点上交通量增加或减
18、单个路口的交通流发生变化:系统中一个或几个信号点上交通量增加或减少,这些变化能改变所需的周期时长或绿信比。少,这些变化能改变所需的周期时长或绿信比。B:交通流方向发生变化:在双向干线上,交通流方向发生变化:在双向干线上,“入境入境”交通量和交通量和“出境出境”交通量交通量可能变化。可能变化。 a)入境交通量大于出境交通量。入境交通量大于出境交通量。 b)入境交通量大体等于出境交通量。入境交通量大体等于出境交通量。 c)出境交通量大于入境交通量。出境交通量大于入境交通量。二、定时式线控制系统的协调方式二、定时式线控制系统的协调方式 13三、定时式线控制系统的配时设计方法三、定时式线控制系统的配时
19、设计方法定义定义:描述信号交叉口配时和交叉口间距的关系图形。在时距图中,横坐标:描述信号交叉口配时和交叉口间距的关系图形。在时距图中,横坐标表示干道各个交叉口间的距离,纵坐标表示时间。表示干道各个交叉口间的距离,纵坐标表示时间。注注:纵坐标所代表的时间是表示车辆以某一均匀速度从某交叉口到达其它交:纵坐标所代表的时间是表示车辆以某一均匀速度从某交叉口到达其它交叉口所用时间,也即车辆以不受干扰的速度行驶所需的理想时间。叉口所用时间,也即车辆以不受干扰的速度行驶所需的理想时间。1、时间、时间距离图距离图 14通过带:通过带: 在时在时距图中,连接各个信号交叉口绿灯时间始端和终端的平行线间的时间。距图
20、中,连接各个信号交叉口绿灯时间始端和终端的平行线间的时间。 从通过带的定义可知,无论哪个信号交叉口,只要车辆在通过带内的时刻到达从通过带的定义可知,无论哪个信号交叉口,只要车辆在通过带内的时刻到达交叉口,并以该通过带所界定的速度行驶就可以顺利地通过该交叉口而不会受到信交叉口,并以该通过带所界定的速度行驶就可以顺利地通过该交叉口而不会受到信号等阻滞。号等阻滞。通过带宽度:通过带宽度: 在时在时距图中,两平行车辆行驶速度线间以纵坐标时间表示的宽度。距图中,两平行车辆行驶速度线间以纵坐标时间表示的宽度。 如果车辆在通过带以外的时间到达交叉口,则会受到红灯信号的阻滞。因此,如果车辆在通过带以外的时间到
21、达交叉口,则会受到红灯信号的阻滞。因此,通过带宽度就是绿灯时间。通过带宽度就是绿灯时间。通过带速度:通过带速度: 在时在时距图中,两条平行的位于各交叉口绿灯时间始端和终端的直线斜率的倒距图中,两条平行的位于各交叉口绿灯时间始端和终端的直线斜率的倒数恰好是车辆行驶的速度,称为通过带速度。数恰好是车辆行驶的速度,称为通过带速度。 其代表在干道交通协调控制设计中所采用的理想速度。其代表在干道交通协调控制设计中所采用的理想速度。时间时间距离图中的关键参数距离图中的关键参数三、定时式线控制系统的配时设计方法三、定时式线控制系统的配时设计方法 15(1)交叉口间距交叉口间距:相邻两交叉口停车线到停车线之间
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