交通工程基础第21讲道路通行能力3交通信号控制.ppt

1、交通工程基础-第21讲道路通行能力3交通信号控制2四、信号交叉口通行能力（一）信号交叉口的通行能力 交叉口的通行能力是对每一进口道规定的。它是在现行的交通状况、车行道和信号设计条件下，某一指定进口道所能通过交叉口的最大流率。观测流率的间隔时间一般为15min。通行能力以辆/小时表示。信号交叉口的通行能力是以饱和流率的概念为基础的。饱和流率是指在现行的道路和交通条件下，指定的进口道或车道组能通过交叉口的最大流率。饱和流率的符号为S，其单位用有效绿灯小时通过的车辆数表示(辆绿灯小时)。3指定的车道组或进口道的通行能力可表示为：(62)iiicgSC)/(4（二）信号交叉口的服务水平 信号交叉口的服

2、务水平用延误来衡量。延误是反映驾驶员不舒适、受阻、油耗和行驶时间损失的指标。服务水平标准用15min分析期间内每辆车的平均停车延误来表示。5（三）我国使用的分析方法：停车线断面法：凡车辆通过停车线断面就认为车辆已经凡车辆通过停车线断面就认为车辆已经进入交叉口。进入交叉口。对于直行专用车道、右转专用车道、左转对于直行专用车道、右转专用车道、左转专用车道、不设左转专用车道的左转专用专用车道、不设左转专用车道的左转专用车道、直左混行车道、直右混行车道都有车道、直左混行车道、直右混行车道都有专门的计算公式。专门的计算公式。6 十字形交叉口设计通行能力等于十字形交叉口设计通行能力等于各进口道设计各进口道

3、设计通行能力之和通行能力之和；进口道设计通行能力等于进口道设计通行能力等于各车道设计通行能力各车道设计通行能力之和；之和；十字交叉口的设计通行能力十字交叉口的设计通行能力7 直行道的设计通行能力直行道的设计通行能力C Cs s一条直行车道的设计通行能力一条直行车道的设计通行能力(pcu(pcuh)h)T T信号灯周期信号灯周期(s)(s)t tg g信号每周期内的绿灯时间信号每周期内的绿灯时间(s)(s)t t0 0绿灯亮后，第一辆车启动、通过停车线的时间绿灯亮后，第一辆车启动、通过停车线的时间(s)(s)，如无本地实例数据，可采用如无本地实例数据，可采用2.3s2.3s；t ti i直行或右

4、行车辆过停车线的平均时间直行或右行车辆过停车线的平均时间(s(spcu)pcu)；折减系数，可用折减系数，可用0.90.9。)1(36000igstttTC8)21(/11ssCCssrCC 直右车道通行能力直右车道通行能力直左车道设计通行能力直左车道设计通行能力直左右车道设计通行能力直左右车道设计通行能力slslrCC直左车道中左转车所占比例直左车道中左转车所占比例9设专用左转专用右转车道时设专用左转专用右转车道时只设专用左转车道时只设专用左转车道时只设专用右转车道时只设专用右转车道时进口道的设计通行能力进口道的设计通行能力lsrseCCC11rlselrCC1sC1elrCrelrClel

5、CsCrslserCCC1rerCsCsrCslC10在一个信号周期内，对面到达的左转车超过在一个信号周期内，对面到达的左转车超过34pcu34pcu时，左转车时，左转车通过交叉口将影响本面直行车。因此，应折减本面各直行车道通过交叉口将影响本面直行车。因此，应折减本面各直行车道(包括直行、直左、直右、直左右车道包括直行、直左、直右、直左右车道)的设计通行能力。的设计通行能力。C Ce e进口道的设计通行能力进口道的设计通行能力(pcu/h)(pcu/h)；n ns s各种直行车道数；各种直行车道数；C C1e1e进口道左转车的设计通过量进口道左转车的设计通过量(pcu/h)(pcu/h)，等于

6、，等于C Ce el l C C1e1e不折减本面各种直行车道设计通行能力的对面不折减本面各种直行车道设计通行能力的对面左转车数左转车数(pcu/h)(pcu/h)；当交叉口小时为；当交叉口小时为3n3n，大时为，大时为4n4n，n n为每小时为每小时信号周期数。信号周期数。直行车道通行能力折减直行车道通行能力折减)(CCnCClelesee11例例已知某交叉口设计如图所示。东西已知某交叉口设计如图所示。东西干道一个方向有三条车道，南北支干道一个方向有三条车道，南北支路一个方向有一条车道。信号灯管路一个方向有一条车道。信号灯管制交通。信号配时：周期制交通。信号配时：周期T=120sT=120s

7、，绿灯绿灯t tg g=52s=52s。车种比例大车：小车为。车种比例大车：小车为2 2：8 8，东西方向左转车占该进口交，东西方向左转车占该进口交通量的通量的15%15%，右转车占该进口交通量，右转车占该进口交通量的的10%10%。南北方向左右转车占该进口。南北方向左右转车占该进口交通量的交通量的15%15%。求交叉口的设计通行。求交叉口的设计通行能力。能力。12解解 先计算东西方向干道。东进口有三条车道，区分为先计算东西方向干道。东进口有三条车道，区分为专用左转、直行和直右三种车道。专用左转、直行和直右三种车道。(1)(1)计算直行车道的设计通行能力计算直行车道的设计通行能力取 据车种比例

8、为据车种比例为2:82:8，查表，查表9 94343，得，得t ti i=2.65=2.65(2)2)计算直右车道的设计通行能力计算直右车道的设计通行能力)1(36000igstttTC02.3,0.9tshpcuCs/5339.0)165.23.252(1203600hpcuCCssr/53313(3)(3)东进口属于设有专用左转车道而未设右转专用车道类型东进口属于设有专用左转车道而未设右转专用车道类型(4)(4)该进口专用左转车道的设计通行能力该进口专用左转车道的设计通行能力(5)(5)验算是否需要折减验算是否需要折减当当 时，应当折减。时，应当折减。11()/(1)(533533)/(1

9、0.15)1254/essrCCCpcu hhpcuCCe/18815.0125411111eeCC14不影响对面直行车辆行驶的左转交通量 等于4n，n为1h内周期个数，因为T=120s所以 有进口设计左转交通量C1e=C1=188pcu/h。(6)西进口设计通行能力同东进口1eC301203600nhpcuCe/1203041hpcuCCnCCeesee/11181361254)120188(21254)(1115(7)(7)南进口设计通行能力南进口设计通行能力该进口只有直、左、右混行车道，其设计通行能力计算该进口只有直、左、右混行车道，其设计通行能力计算(8)(8)验算南进口的左转车是否影

10、响对面直行车，因为南北进口验算南进口的左转车是否影响对面直行车，因为南北进口车道划分相同，即验算北进口左转是否影响南进口车的直行车道划分相同，即验算北进口左转是否影响南进口车的直行设计左转交通量设计左转交通量C1=493C1=4930.15=74pcu/h0.15=74pcu/h。设计左转交通量设计左转交通量 ，不需要折减，不需要折减。(9)(9)交叉口的设计通行能力交叉口的设计通行能力交叉口设计通行能力等于四个进口设计通行能力之和。东进口交叉口设计通行能力等于四个进口设计通行能力之和。东进口折减后的设计通行能力为折减后的设计通行能力为1118pcu/h1118pcu/h；西进口折减后的设计通

11、；西进口折减后的设计通行能力为行能力为493pcu/h493pcu/h。故该交叉口的设计通行能力为故该交叉口的设计通行能力为111(1/2)533(10.150.5)493/s rssCCCpcu hhpcuCCe/120111118249323222/Cpcu h16周期长、绿灯时间、启动周期长、绿灯时间、启动延误、平均车头时距延误、平均车头时距直行车道的设计通行能力直行车道的设计通行能力确定混行车道、左转车道、右确定混行车道、左转车道、右转车道的影响转车道的影响计算整个交叉口的通行能力计算整个交叉口的通行能力计算进口计算进口i的通行能力的通行能力左转车是否影左转车是否影响对向直行车？响对向

12、直行车？折减对向直行车道折减对向直行车道的通行能力的通行能力YN1718 一 交通信号控制 二 信号控制参数与基本概念19 现代交通控制与管理，简称“管制”，包括交通控制与交通管理两大部分内容。交通控制即采用人工或电子技术，如信号监视，监控系统等科学方法与手段，对动态交通流实行控制；交通管理即按交通法规和规则、要求，合理地引导、限制和组织交通流。交通控制与管理20空间分离：（1）平面渠化（2）立体交叉时间分离：（1）交通信号控制（2）停车控制（3）让路法平面交叉口的交通管制方式21交通信号控制的发展p l886年伦敦的威斯敏斯特教堂安装了一台红绿两色煤气照明灯,用以指挥路口马车的通行,不幸发生

13、意外爆炸，以致遭到人们的反对而夭折。p 1917年美国盐湖城开始使用联动式信号系统,将六个路口作为一个系统,用人工手动方法加以控制。p 1918年初纽约街头出现了新的人工手动红黄绿三色信号灯,同现在的信号机甚为相似。p 1922年美国休斯顿建立了一个同步控制系统,以一个岗亭为中心控制几个路口。p 1926年英国伦敦成立了第一台自动交通信号机在大街上使用,可以说是城市交通自动控制信号机的开始。22p 20世纪30年代开始在美国、英国生产了气动橡皮管式的车辆感应信号控制器,用以检测交通流量,调整绿灯时间长短,减少车辆在路口的延误,比定时控制灵活,以后又发明了雷达、超声波、光电、地磁、微波、红外以及

14、环形线圈等检测器。对于交通自动控制检测和数据采集起了很大作用当前用得最广的是环形线圈检测器。交通信号控制的发展23p 1917年英国运输与道路研究实验室(TRRL)的专家们研制了TRANSYT(TRAFFIC NETWORKSTUDYYOOL)。它是一个脱机仿真优化的配时程序,应用很广,效果很好,经不断完善、改进,现在已发行了9版。p 但由于其配时方案系以历史资料为依据,不能有效地及时随交通流量变化而改变,故1980年英国TRRL又提出了SCOOT(split offset optimization technique)实时自适应交通控制系统,接受进口道上游安装车辆检测器所采集到的车辆到达信息

15、,通过联机处理形成控制方案,并可适时调整绿信比、周期长度及相位差等参数,使之同变化的交通流相适应。其所产生的社会经济效益比用TRANSYT(8)固定配时系统约高出10%左右。交通信号控制的发展24p 在scoot面世的同时,澳大利亚新南威尔士干线道路局的西姆斯也开发了一个SCATS控制系统,并在悉尼市开始应用。它是一个能自选方案适时自适应控制系统。p 上述三个系统是当今普遍采用较为著名的交通控制系统,其它各地开发或使用的控制软件还有不少,但未能在较大的范围内应用。交通信号控制的发展25交通信号控制的作用 从时间上将相互冲突的交通流予以分离,使其在不同时间通过,以保证行车安全 对于组织、指挥和控

16、制交通流的流向、流量流速、维护交通秩序等均有重要的作用 迫使车流有序地通过路口,提高了路口效率和通过能力 减轻了噪声,降低了汽车废气的污染26 1）按控制范围分类单点交叉口交通信号控制（点控）主干路交通信号协调控制（线控）区域交通信号系统控制（面控）27 2）按控制方法分类定时控制感应控制 28 交叉口的信号控制按事先设定的配时方案运行即为定时控制，亦称定周期控制。适合于那些交通量不大、变化较稳定、相邻交叉口距离较远的交叉口。根据一天内采用配时方案的多少，分：单点定周期控制：一天只有一种配时方案多段定周期控制：一天按不同时段的交通量采用几种配时方案29 定时控制的基本方式是单个交叉口的定时控制

17、。线控、面控也都可以采用定时控制方式，称为静态线控、静态面控系统30 在交叉口进口道上设置车辆检测器，信号灯配时方案可随检测器检测到的车流信息而随时改变的一种控制方式。根据检测器设置方式的不同，可分为：半感应控制：只在部分进口道设检测器全感应控制：在全部进口道设置检测器 感应控制的基本方式是单个交叉口的感应控制。线控、面控采用感应控制方式则称动态线控和动态面控系统。31 1.信号相位是信号给某一支或几支交通流的是信号给某一支或几支交通流的通行权通行权，或是信号轮流给某些方向的车辆或行人的通或是信号轮流给某些方向的车辆或行人的通行权的一种行权的一种次序次序。32第二相位时间通行时间间隔绿灯间隔时

18、间第一相位时间时间绿黄红周期时长绿灯间隔时间东西路南北路东西路南北路第一相位东西路南北路第二相位33信号周期3435常用相位设计方案36 实际绿灯时间 黄灯时间有效绿灯时间 红 A 绿 黄 B 红D 饱和流率 C损失时间损失时间37.信号周期 是信号灯各种色灯轮流显示一次所需的时间是信号灯各种色灯轮流显示一次所需的时间，是一次绿灯、黄灯和红灯显示时间之和，也是，是一次绿灯、黄灯和红灯显示时间之和，也是某一方向上从第一次开放绿灯到第二次开放绿灯某一方向上从第一次开放绿灯到第二次开放绿灯的时间。的时间。最佳周期时间 最短周期m38 3.绿信比一个周期内，一个周期内，有效绿灯时间有效绿灯时间与周期时

19、间之比。与周期时间之比。39.相位差n 绝对相位差绝对相位差在一个协调信号系统中，以某一个在一个协调信号系统中，以某一个信号为基础准信号，其它各信号的绿灯起始时间滞信号为基础准信号，其它各信号的绿灯起始时间滞后于基准信号的绿灯起始时间的后于基准信号的绿灯起始时间的最小时间差最小时间差，称为，称为绝对相位差。绝对相位差。n 相对相位差相对相位差在一个协调信号系统中，沿车辆行在一个协调信号系统中，沿车辆行驶方向任意两相邻信号的绿灯起始时间之差，称为驶方向任意两相邻信号的绿灯起始时间之差，称为相对相位差。相对相位差。40 5.绿灯间隔时间一相位的绿灯结束到另一相位的绿灯开始一相位的绿灯结束到另一相位

20、的绿灯开始所用的时间所用的时间 6.黄灯时间A 7.全红时间ARIAR+A41 y 潜在冲突AB x42 8.起动损失时间l1n 当绿灯时间开始时，由于车辆驶出率较低造成的损失当绿灯时间开始时，由于车辆驶出率较低造成的损失时间时间 9.清尾损失时间l2n 当绿灯时间结束时，黄灯时间内车辆已不许越过停车当绿灯时间结束时，黄灯时间内车辆已不许越过停车线，只有绿灯期间已经越过停车线的车辆可以继续通线，只有绿灯期间已经越过停车线的车辆可以继续通行所造成的损失时间。行所造成的损失时间。10.总损失时间ll=l1+l2 11.绿灯损失时间L总总+l总43 12.饱和流率假定进口道全部为有效绿灯时间，可以通

21、过的假定进口道全部为有效绿灯时间，可以通过的最大流量。最大流量。44 13.实际绿灯时间：某一相位在一个信号周期内所获得的绿某一相位在一个信号周期内所获得的绿灯显示时间，也称作相位绿灯时间。灯显示时间，也称作相位绿灯时间。14.有效绿灯时间g实际上被有效利用了的绿灯时间。实际上被有效利用了的绿灯时间。g=G+A-l45 15.流量比y 交叉口某一进口车道的车流量与其饱和流交叉口某一进口车道的车流量与其饱和流量的比值称为流量比，量的比值称为流量比，y=V/Sy=V/S每一相位的流量比这一相位中交通量大的进每一相位的流量比这一相位中交通量大的进口流量比口流量比;将各个相位的将各个相位的y y值求和即得出整个交叉路口的值求和即得出整个交叉路口的Y Y值值;当在一个相位中具有多个车流同时运行时，应当在一个相位中具有多个车流同时运行时，应取各个车流中最大的取各个车流中最大的y y值做为该相位的值做为该相位的y y值。值。46 16.相位通行能力一个相位的通行能力：u u 17.相位饱和度/C=y/u作业 习题：P153习题247