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1、交通信号控制主要内容一、交通信号控制概论二、单个交叉口交通信号控制三、干线交叉口交通信号协调控制四、交通感应信号五、区域信号协调控制（一）交通信号一、定义：是在空间上无法实现分离的地方（主要是在平面交叉口处）用来在时间上给交通流分配通行权的一种交通指挥措施二、种类：基本信号灯；箭头信号灯；闪烁灯三、信号灯含义 我国条例对信号灯的含义做了详细的规定，基本上与国际规定一致，仅对黄灯的含义与国际规定略有差别四、信号灯的次序安排 颜色起亮顺序：绿、黄、红一、交通信号控制概论（二）信号灯的设置依据 当交通量发展到超过停车或让路标志交叉口所能处理的能力时才加设交通信号控制。目前，决定停车标志交叉口改为信号
2、控制交叉口时，主要应考察：停车标志交叉口的通行能力和延误。设置交通控制信号虽有理论分析的依据，但尚未成为公认的有效方法，加上世界各国的交通条件又各有差异，所以各国制订依据的具体数字不尽相同，但原则上大多根据以上两条分析依据，考虑各自的交通实际状况后制订出各自的标准。一、交通信号控制概论（三）信号控制类别一、根据所采用的控制装置的不同，交通信号控制可以划分为如下三种类型：1)定周期信号控制 在定周期信号控制中，配时方案包括周期长度、相位次序、绿信比和相位转换时间都是根据历史的交通数据事先确定的。在事先确定的配时方案中，绿灯时间的长短、信号周期长度以及每个相位上的绿灯起止时间都是相对固定的，亦即在
3、某一确定的时间段上，上述配时参数保持不变。可根据一天中交通量的波动情况，划分若干时间区段，对应于每一时间区段的平均交通量制定相应的配时方案。一、交通信号控制概论（三）信号控制类别 2)半感应式信号控制 半感应式信号控制主要用在主次干道相交的交叉口，在这种信号控制中，主干道总是保持绿灯。当埋设在次干道上的检测器检测到车辆到达时，经过一个适当的信号转换间隔后，信号状态发生变化，主干道信号灯变为红灯而让次干道变为绿灯。该绿灯将持续到次干道上的车辆全部通过交叉口或直到规定的最大绿灯时间为止。该控制方式的周期长度和绿灯时间可根据实际需要随时进行调整，当次干道没有车辆时，主干道总保持常绿，分配到次干道的绿
4、灯时间被充分利用，所有“多余”绿灯时间都分配给主干道。一、交通信号控制概论（三）信号控制类别3)全感应式信号控制 在全感应工作方式下，所有的相位配时都是由检测器检测的车流量来控制。通常，相位的顺序是事先规定好的，此外每个相位的最大和最小绿灯时间也是事先确定好的。在这种控制方式下，信号周期长度和绿灯时间可根据实际的交通状况作很大的变化。全感应式信号控制的另一大优点是可以设置可选相位，在此相位中，如果没有检测到车辆的到达，那么就可以跳过该相位，继续运行其它的相位。一、交通信号控制概论（三）信号控制类别二、就控制范围而言，信号控制策略可以分为以下三种类型：1）单点信号控制 交叉口的单点信号控制，又称
5、“点控”，用于单个信号交叉口，属于孤立交叉口的信号控制。根据交叉口各个入口的交通流量，确定最佳信号配时，可以保证最大通行能力及最小停车延误。交叉口的单点信号控制有定周期控制和感应控制两大类。而感应控制又包括全感应式信号控制和半感应式信号控制两种。一、交通信号控制概论（三）信号控制类别2）干线协调控制（又叫绿波协调控制）主干道信号协调控制是一维信号控制，又称“线控制”，主要用于城市的主干道上，它把主干路上相邻的交叉口协调控制，以提高整个主干道的通行能力。参与协调控制的交叉口采用相同的信号周期，但各个信号交叉口参考相位的绿灯开始时刻错开一定的时间差。线控制往往是面控制系统的一种简化形式，控制参数基
6、本相似。根据道路交叉口所采用的信号灯控制方式的不同，线控制也可以分为干线交通信号定时式协调控制及干道交通信号感应式协调控制。较为普遍的是交通信号定时式协调控制。一、交通信号控制概论（三）信号控制类别3）区域信号协调控制（也叫面控制）区域信号协调控制把整个区域中的所有信号交叉口作为协调控制的对象，控制区内各受控交通信号都受中心控制室的集中控制。对范围较小的区域，可以整区集中控制；范围较大的区域，可以分区分级管理，分区的结果往往成为一个由几条线控制和点控制组成的分级集中控制系统。区域控制系统按控制策略可以分为定时脱机控制系统及感应式联机控制系统两种.一、交通信号控制概论（四）交通信号控制设备检测器
7、：压力式、线圈、红外、超声波信号机：数据处理，固定方案或人为输入指令进行调整控制中心:交通指挥中心，主要起协调作用，可分主控中心及区域控制中心一、交通信号控制概论 单个交叉口点控制的定时信号是最基本的控制方式，由于它设备简单、投资最省、维护方便，仍是被广泛采用的一种控制方式；另外，定时信号配时技术的基本原理还是其他控制方式配时的基础。二、单个交叉口交通信号控制（一）定时信号配时方案的基本内容1.信号相位方案 在一个信号周期内，信号机按照预设的相位方案轮流开放不同的信号显示，对各向车辆和行人给予通行权，此时各进口道不同方向所显示的不同灯色的组合称为一个信号相位。（通行权改变，相位改变）二、单个交
8、叉口交通信号控制 两相位信号配时图具有专用左转相位的三相位方案八相位信号控制方案（一）定时信号配时方案的基本内容2.信号基本控制参数周期长度：信号周期是指信号灯灯色任何一个完整的循环。周期长度是指信号灯运行一个循环所需的时间，等于绿灯、黄灯、红灯时间之和。信号灯最短周期长度不要小于36秒，否则不能满足各个车流方向的交通需求；周期长度也不要太长（不超过150秒），否则车辆在交叉口的延误急剧增加。适当的周期长度对减少车辆延误和改变交叉口的拥挤程度具有重要作用。二、单个交叉口交通信号控制（一）定时信号配时方案的基本内容信号损失时间：一次信号周期内，任何方向车辆都不能通行的时间启动损失时间：每个相位绿
9、灯初期车辆因启动而实际并未用于通车的一段时间黄灯末损失时间：黄灯初期车辆可以通行而黄灯末期车辆不能通行的那段时间绿灯间隔时间：从上一相位绿灯结束到下一相位绿灯开始之间的一段时间二、单个交叉口交通信号控制 有效绿灯时间：实际上用来通车的绿灯时间绿信比：一个周期时间内有效绿灯时间与信号周期的比值。周期相同，各相位的绿信比不一定相等相位差（又叫绿时差或绿灯起步时距）：相位差是针对两个信号交叉口而言，是指两个相邻交叉口它们同一相位绿灯（或红灯）开始时间之差。相位差是系统联动控制中的一个重要参数，当对一条干线上的交通流或一个网络内的交通流进行控制时，通过调节各个路口的相位差，可以使一串路口的信号灯形成绿
10、波带，车辆通过这些交叉口时畅通无阻。（一）定时信号配时方案的基本内容二、单个交叉口交通信号控制 通过停车线的驶出率的变化起始迟滞a有效绿灯时间g前损失时间后损失时间终止迟滞b饱和流量S绿灯期间完全饱和的车流放行流率时间绿灯间隔I黄灯红灯全红灯某相位i与相位i冲突的相位G绿灯eef f有效绿灯时间实际绿灯时间黄灯时间损失时间（二）定时信号配时的基本方法到目前为止，定时信号的配时方法在国际上主要有英国的TRRL(Transport and Road ResearchLaboratory)法（也称Webster法）、澳大利亚的ARRB(AustralianRoadResearchBoard)法以及美
11、国的HCM（HighwayCapacityManual）法等。在我国有“停车线法”和“冲突点法”等。交通信号相位设定（1）信号相位必须同交叉口进口道车道渠化（即车道功能划分）方案同时设定；（2）信号相位对应于左、右转弯交通量及其专用车道的布置，常用基本方案如下图所示：二、单个交叉口交通信号控制（二）定时信号配时的基本方法二、单个交叉口交通信号控制（二）定时信号配时的基本方法（3）有左转专用车道时，根据左转流向设计交通量计算的左转车每周期平均流量达到一定程度，以致完全不能利用冲突车流（对向直行车流）的间隙完成左转时，宜设左转专用相位；（4）同一相位各相关进口道左转车每周期平均到达量相近时，宜用双
12、向左转专用相位，否则宜用单向左转专用相位。二、单个交叉口交通信号控制 确定设计交通量时，应按交叉口每天交通量的时变规律，分时段并按交叉口各进口道不同流向分别确定。其计算公式如下：式中：q配时时段中，某进口道某流向的设计交通量（pcu/h）Q15配时时段中，某进口道某流向的高峰小时中最高15min的流率（pcu/15min）（三）确定设计交通量二、单个交叉口交通信号控制 无最高15min流率的实测数据时，可按下式估算：式中：Q配时时段中，某进口道某流向的实际高峰小时交通量（pcu/h）PHF配时时段中，某进口道某流向的高峰小时系数；主要进口道可取0.75，次要进口道可取0.8。（三）确定设计交通
13、量二、单个交叉口交通信号控制（四）饱和流量的确定饱和流量：在一次连续的绿灯时间内，交叉口进口道上车队能够连续通过停车线的折算为轿车的最多车辆数。饱和流量的获得可以通过现场调查或计算得到。实地观测可以得到精确的饱和流量值，但会耗费过多的人力、物力，不是实用的方法；计算的方法因涉及到较多影响因素的校正系数，计算结果会带有较大误差。但在精度要求不是很高的情况下，采用估算方法比较经济。二、单个交叉口交通信号控制（四）饱和流量的确定HCM中饱和流量模型涉及到了“车道组”这一概念。它是将交叉口的各车道根据交叉口的几何形状几个方向流量的分配将所有车道分成几组。要对每个车道组计算其饱和流量。再实际计算中，先选
14、用理想饱和流率，一般取1900辆/绿灯小时，然后对该值做各种修正。二、单个交叉口交通信号控制（四）饱和流量的确定其中，车道组饱和流率；车道组在理想条件下的饱和流率；车道组中车道数；车道宽度修正系数；交通流中大-中型修正系数；引道坡度修正系数；停车修正系数；公交车（站台）阻塞系数；地区类型修正系数；右转修正系数（包括行人流的影响）；左转修正系数。自行车修正系数。以上系数可参考美国交通工程教科书，或交通管理与控制等资料。二、单个交叉口交通信号控制 1 1、相位转换时间和交叉口清空时间 显示黄灯的目的是为了警告相关车流本相位即将结束或此后立即显示红灯信号，因此黄灯时间又称为相位转换时间。在黄灯期间车
15、辆可以合法的进入交叉口。为了避免不同相位的车流发生冲突，在新的相位车流放行前，需要对交叉口的车辆进行清空，这段时间称为清空时间。交叉口清空时间一般以全红方式出现。目的是为黄灯期间进入交叉口的车辆，提供绝对必要的时间在改变通行权之前安全驶离交叉口。相位转换时间与交叉口清空时间之和为相位间隔时间。具体的计算公式如下。二、单个交叉口交通信号控制（五）配时参数的确定2、信号交叉口黄灯时间美国运输工程师学会推荐的黄灯时间计算公式如下：式中：y 黄灯时间（秒）；t 驾驶员知觉/反应时间（秒）；v 车辆的行驶速度（米/秒）；a 减速度（米/秒2）；G 重力加速度（米/秒2）；g 进口道坡度（%）。推荐使用的
16、数值如下：t=1.0秒 a=3米/秒 G=9.8米/秒2 二、单个交叉口交通信号控制（五）配时参数的确定上述公式主要依据是车辆从初速v 到完全停止所需的时间时，同时也考虑到驾驶员的反应迟滞时间（t秒）。下表列出了不同坡度不同行驶速度情况下，计算出的交叉口的黄灯时间。速度坡度-2%0%2%48km/h3.4sec3.2sec3.1sec64km/h4.1sec3.9sec3.8sec二、单个交叉口交通信号控制（五）配时参数的确定 一般来说使用的速度是85%位速度。如果标准的限值车速比较合理，也可以采用限制车速。对于转弯车流来说，为了选择一个有代表性的速度，有必要进行实地测量。3、信号交叉口清空时
17、间 众所周知，清空交叉口时必须全部是红灯，它的作用是在下个相位开始前清除交叉口冲突区的车辆。基本计算公式如下：二、单个交叉口交通信号控制（五）配时参数的确定式中：r 红灯清空时间（秒）；w 交叉口的宽度（从停车线到最远冲突车道的轨迹）；P 交叉口的宽度（从离开停车线到与最远人行横道冲突点的轨迹）；L 车辆长度（一般用6米）V 通过交叉口的车辆速度（米/秒）二、单个交叉口交通信号控制（五）配时参数的确定两股不同车流长度图示二、单个交叉口交通信号控制（五）配时参数的确定4、交叉口困境区的产生及其消除方法信号交叉口困境区的产生与交叉口黄灯时间、车辆速度以及交叉口的几何尺寸有着密切的关系。黄灯开始时要
18、求所有车辆在黄灯结束时驶离交叉口的冲突区，这就需要每辆车在黄灯期间在停车线之前停住，如果不能，则要求车辆在黄灯结束前必须驶离交叉口。二、单个交叉口交通信号控制（五）配时参数的确定（a）交叉口清空时段期间能安全停车的情况 车辆刹车时间，单位：秒 车辆刹车距离，单位：米 二、单个交叉口交通信号控制（五）配时参数的确定（b）交叉口清空时段期间不能决定停车的情况TIME=(d+w+L)/v0 如果dx,则存在困境区，在此区域的车辆既不能安全停车也不能安全通过交叉口二、单个交叉口交通信号控制（五）配时参数的确定 上面的图中说明了这样两种情况。速度为v的一辆车以a米/秒2的恒定减速度刹车，则需要行驶距离x
19、后才能完全停车。在黄灯期间内如果车辆以恒定速度前进的话，将走过（d+w+L）的距离，其中d是上游停车线到交叉口的距离。可以推出以下几个结论：1.在黄灯开始时，如果车辆离停车线的距离大于x，那么它将安全停车。2.在黄灯开始时，如果车辆离停车线的距离小于d，那么它将安全驶离交叉口。3在dx的情况下，当黄灯开始时，如果车辆位置在d和x之间（最后一个图），无论车辆以减速度a刹车，还是继续前进，黄灯结束时，车辆将处在交叉口中央，既不能安全停车，也不能驶出交叉口。x-d之间的区域就是交叉口的困境区。二、单个交叉口交通信号控制（五）配时参数的确定因此，为了消除交叉口困境区的出现，就要避免dx时存在一个“可选
20、择区”，处于此区域的车辆可以选择停车或继续前进穿过交叉口。二、单个交叉口交通信号控制（五）配时参数的确定5、信号周期的计算 交叉口信号周期的选择非常重要，它不仅影响交叉口的通行能力，而且也对车辆延误以及交叉口排队长度至关重要。信号周期越长，交叉口的通行能力也就越大，但是车辆延误以及车辆排队也就越大。反之，选择较小的信号周期，可以减少车辆延误以及车辆排队的长度，但是交叉口的通行能力有所下降。因此，我们必须找到一个比较合理的信号周期。二、单个交叉口交通信号控制（五）配时参数的确定（1）根据车流通过交叉口的流量图示确定信号周期通常信号周期可写成：通常信号周期可写成：式中：式中：II绿灯间隔时间；绿灯
21、间隔时间；GG实际绿灯显示时间；实际绿灯显示时间；根据流量图示，有效绿灯时间为：根据流量图示，有效绿灯时间为：二、单个交叉口交通信号控制（五）配时参数的确定各相位损失时间为：各相位损失时间为：则总损失时间为：则总损失时间为：所以，周期公式为：所以，周期公式为：即：即：二、单个交叉口交通信号控制（五）配时参数的确定（2 2）利用）利用v/cv/c计算信号周期计算信号周期 根据通行能力预饱和流量的关系可得：根据通行能力预饱和流量的关系可得：则：则：式中：式中：x xi i流流向向i i的的实实际际流流量量（v v）与与通通行行能能力力（c c）的的比比值值，即即饱和度；饱和度；g gi i相位相位
22、i i的有效绿灯时间；的有效绿灯时间；y yi i实际流量实际流量v vi i与饱和流量与饱和流量S Si i的的比值，即比值，即 ；CC信号周期信号周期二、单个交叉口交通信号控制（五）配时参数的确定对于整个交叉口有：对于整个交叉口有：即：即：所以：所以：式中：式中：x xc c关键相位的实际流量与通行能力的比值，即饱和度；关键相位的实际流量与通行能力的比值，即饱和度；LL整个周期总的损失时间；整个周期总的损失时间；YY交叉口总的流量比；交叉口总的流量比；CC信号周期信号周期二、单个交叉口交通信号控制（五）配时参数的确定 上面公式中，当饱和度xc等于1时，即得最短信号周期 信号周期的长短，直接
23、影响交叉口的通过能力和车辆的延误时间。就通过能力而言，信号周期应有个最起码的低限，即信号周期无论如何不能低于这个限值，否则将不能满足通过能力的要求。我们把上述最低限值称作“最短信号周期”(以Cm表示)。采用最短信号周期Cm时，在一个周期内，到达交叉口的车辆恰好在一个周期内被放行完，既无滞留车辆，信号周期时间也无富余。二、单个交叉口交通信号控制（五）配时参数的确定（3 3）WebsterWebster最佳信号周期值公式最佳信号周期值公式:不不论论在在什什么么样样的的交交叉叉口口，能能使使车车辆辆延延误误时时间最少的最佳信号周期间最少的最佳信号周期C C0 0可按下式计算可按下式计算:其中：其中：
24、LL各相位总的延误时间；各相位总的延误时间；YY各向总的流量比各向总的流量比:二、单个交叉口交通信号控制（五）配时参数的确定 在在利利用用上上式式确确定定信信号号周周期期时时，还还应应考考虑虑到到一一天天中中交交通通量量的的变变化化。若若交交通通量量的的波波动动幅幅度度比比较较大大，即即存存在在明明显显的的交交通通量量高高峰峰阶阶段段和和非非高高峰峰阶阶段段时时，应应根根据据不不同同时时段段的的典典型型交交通通量量分分别别确确定定相相应应的的不不同同周周期期时时间间，不不能能笼笼统统地地采采用用一一个个固固定定的的平平均均信信号号周周期期。对对于于交交通通量量波波动动幅幅度度较较小小的的路路口
25、口，可可不不必必分分时时段段确确定定信信号号周周期期，而而选选用用一一共共用用的的平平均均周周期长度。期长度。二、单个交叉口交通信号控制（五）配时参数的确定（4 4）澳大利亚（）澳大利亚（ARRBARRB）方法最佳信号周期值公式方法最佳信号周期值公式:不不论论在在什什么么样样的的交交叉叉口口，能能使使车车辆辆延延误误时时间间最少的最佳信号周期最少的最佳信号周期C C0 0可按下式计算可按下式计算:其中：其中：LL各相位总的延误时间；各相位总的延误时间；YY各向总的流量比率；各向总的流量比率；SS关键流向的最小饱和流量关键流向的最小饱和流量 二、单个交叉口交通信号控制（五）配时参数的确定6 6、
26、最短绿灯时间的计算最短绿灯时间的计算 最短绿灯时间根据过街行人确定。行人需要有足够的绿灯时间通过交叉口，或行至最远车道的中间带，所以绿灯时间应根据交叉口宽度和行人步速（通常取1.2米/秒）计算。另外研究表明当每周期行人流量小于10ped/cycle，行人绿灯间隔时间为4秒即可满足要求，当行人流量为1020ped/cycle，绿灯间隔时间需要7秒。由此绿灯时间的计算公式为：二、单个交叉口交通信号控制（五）配时参数的确定式中：w交叉口宽度，即从路边到最远车道中心的距离,有些书中指该相位中最长的人行横道长度（m）；1.2行人平均过街步速（m/s）；Y总的转换时间（黄灯加全红）（s）。二、单个交叉口交
27、通信号控制（五）配时参数的确定7 7、有效绿灯时间的计算有效绿灯时间的计算 与信号周期的确定一样，在各相位之间，绿灯时间的分配也是以车辆阻滞延误最少为原则。按照这一原则，绿信比应该与相位的交通流量比率大致成正比，即:式中:g1和g2分别为第一和第二信号相位的有效绿灯时间。y1和y2则分别为这两个相位的流量比率。二、单个交叉口交通信号控制（五）配时参数的确定 上式可进一步引伸，用于多相位的交叉口。即:由此可求出每一相位的绿灯时间：二、单个交叉口交通信号控制（五）配时参数的确定 信号交叉口设计与交通信号配时的服务水平，根据计算的平均信号控制延误确定。用作交叉口服务水平评价的延误是15min分析期间
28、的平均每车信号控制延误（简称信控延误）。信号交叉口延误是反映车辆在信号交叉口上受阻、行驶时间损失的评价指标。1.延误估算方法 须对交叉口各进口道分别估算各车道的每车平均信控延误；进口道每车平均延误是进口道中各车道延误之加权平均值；整个交叉口的每车平均延误是各进口道延误之加权平均值。二、单个交叉口交通信号控制（六）服务水平评估（1）各车道延误估算公式：式中：d各车道每车平均信控延误（s/pcu）；d1均衡延误，即车辆均匀到达所产生的延误（s/pcu）；d2随机附加延误，即车辆随机到达并引起超饱和周期所产生的附加延误（s/pcu）；d3初始排队附加延误，即再延误分析期初停有上 一时段留下积余车辆的
29、初始排队使后续车辆经受的附加延误（s/pcu）二、单个交叉口交通信号控制（六）服务水平评估对于设计交叉口式中：C周期时长（s）；所计算车道的绿信比；x所计算车道的饱和度；CAP所计算车道的通行能力（pcu/h）；T分析时段的持续时长（h），取15min；e单个交叉口信号控制类型校正系数，定时信号取0.5；感应信号随饱和度与绿灯延长时间而变。二、单个交叉口交通信号控制（六）服务水平评估对于原有交叉口饱和延误：不饱和延误：积余车辆的持续时间：Qb分析期初始积余车辆数；fa绿灯期车流到达率校正系数，P绿灯期到达车辆占整周期到达量之比，可实地观测。二、单个交叉口交通信号控制（六）服务水平评估（2）各进
30、口道的平均信控延误，按该进口道中各车道延误的加权平均数估算：二、单个交叉口交通信号控制（六）服务水平评估式中：dA进口道A的平均信控延误（s/pcu）；di进口道A中第i车道的平均信控延误（s/pcu）；qi进口道A中第i车道的小时交通量换算为其中高峰15min的交通流率（辆/15min）。（3）整个交叉口的平均信控延误，按该交叉口中各进口道延误的加权数估算：式中：dI交叉口每车的平均信控延误（s/pcu）；qA进口道A的高峰15min交通流率（辆/15min）。二、单个交叉口交通信号控制（六）服务水平评估2.服务水平 每车平均信控延误数值与信号交叉口服务水平的对应关系如下表 新建、改建交叉
31、口设计服务水平 宜取B级，治理交 叉口宜取C级。服 务水平不合格时，须改变各进口道 设计或/和信号相 位方案，重新设计。二、单个交叉口交通信号控制（六）服务水平评估服务水平每车信控延误（s）A80(一)控制参数 1.周期：计算各交叉口的周期；选其中最大者作为公用周期；协调各交叉口的周期（考虑如何把公用周期分配到各交叉口）2.绿信比（split）：根据各交叉口各向交通量的流量比确定 3.时差（offset）:也叫绿时差、相位差，分为绝对时差和相对时差 （1）绝对时差：指定的参照路口与协调路口相位的绿灯起步时间（或结束时间）之差 （2）相对时差：相邻两信号的绿灯起始时间之差三、干线交叉口交通信号协
32、调控制 也就是说，相位差由上游交叉口与下游交叉口信号绿灯起始时间之差决定。如下图所示，上游关键交叉口绿灯起始时刻为t1，下游协调交叉口A信号绿灯起始时刻为t2，则t2-t1即为这两个交叉口的信号相位差。三、干线交叉口交通信号协调控制t1t2（二）协调方式1.单向交通（包括上行优先和下行优先，即双向交通但只照顾一向车流）通常情况下，理想的相位差使得上游交叉口的车辆到达下游交叉口时，下游交叉口信号恰巧变为绿灯显示，由此，理想的相位差可以表示为：O-相邻信号间的相位差（s）；S-相邻交叉口间的间距（m）；v-线控系统车辆可连续通行的车速（m/s）。三、干线交叉口交通信号协调控制 若考虑在交叉口有车辆
33、排队的情况，理想的相位差可以表示成：式中：Q每车道车辆排队数；h排队车辆的车头时距（s/veh）；L车辆启动损失时间。三、干线交叉口交通信号协调控制2.双向交通（1）同步式（同起同一灯色）车辆在相邻交叉口间的行驶时间等于信号周期时长 C系统周期时长（s）（2）交互式（路口灯色交错起亮）车辆在相邻交叉口间的行驶时间等于信号周期时长的一半。n 相位差等于周期的一半三、干线交叉口交通信号协调控制 在这种情况下，每个方向的理想起步时距均为S/v，则双向起步时距之和为 若一对相邻的信号与另一对相邻的信号组成交互式协调控制，则称为双交互式协调系统。在这种情况下，每个方向的理想起步时距为2S/v，所以双向起
34、步时距之和为三、干线交叉口交通信号协调控制双交互式协调系统单交互式协调系统（二）协调方式（3）续进式 根据路上的要求车速与交叉口的间距，确定合适的起步时距，用以协调各相邻交叉口上的绿灯启亮时刻，使在上游交叉口上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时到达。如此，使进入系统的车辆可连续通过若干个交叉口。简单续进式 多方案续进式：单个路口交通流发生变化；交通流方向发生变化三、干线交叉口交通信号协调控制（三）线控交叉口配时设计1.配时数据：交叉口间间距；交叉口布局；车辆到达率；车速；交通管理规则2.计算步骤：（1）各交叉口配时 （2）选择关键交叉口 （3）确定公用周期 （
35、4）按等饱和度确定关键交叉口各相绿灯时间 （5）协调非关键交叉口各相位绿灯时间三、干线交叉口交通信号协调控制（四）（四）公共汽车优先的问题公共汽车优先的问题 如如果果沿沿主主要要控控制制路路线线有有公公共共汽汽车车行行驶驶，并并打打算算在在信信号号控控制制方方案案中中对对公公共共汽汽车车行行驶驶给给予予一一定定的的优优先先权权，那那么么，就就可可以以设设计计一一种种照照顾顾公公共共汽汽车车行行驶驶特点的绿波配时方案。特点的绿波配时方案。公公共共汽汽车车有有别别于于其其它它机机动动车车辆辆的的行行驶驶特特点点，主主要要有有两两点点:一一是是车车速速较较低低；二二是是沿沿途途要要停停靠靠站站接接送
36、送乘乘客客。这这两两个个特特点点在在”行行驶驶距距离离一一时时间间”图图可可以以很很清楚地反映出来清楚地反映出来 三、干线交叉口交通信号协调控制三、干线交叉口交通信号协调控制公共汽车的行使轨迹（四）（四）公共汽车优先的问题公共汽车优先的问题 如果不照顾公共汽车行驶特点，按照所有车辆的平均速度设计绿波，则会使公共汽车受到红灯信号阻滞的频率大大高于一般车辆，而且受阻延误时间也会大大超过其它车辆。从运输经济角度来说，这种控制对策显然是不足取的。三、干线交叉口交通信号协调控制（四）公共汽车优先的问题（四）公共汽车优先的问题 为了安排便于公共汽车行驶的绿议，必查搜集如下几项基本资料：(l)一个信号周期内
37、到达停车线的公共汽车平均数；(2)每一区间路段上，公共汽车平均行驶时间；(3)公共汽车停车站设置情况(在每一区间路段有几次停车；(4)在每一个停车站公共汽车平均停车时间。三、干线交叉口交通信号协调控制（四）公共汽车优先的问题（四）公共汽车优先的问题 根据以上各项调查资料，在“距离一时间”轨迹图上，绘出公共汽车的行驶过程线，据此安排一个初始的绿波方案。为了检验方案的可行性，把其它车流在初始绿波方案控制下的行驶过程也绘在同一张“距离一时间”图上，并计算出它们在沿线各个交叉口受阻平均延误时间总和。利用某种目标函数，可以对这一初始方案的经济效益作出估价。若认为是经济的，便可不再对此方案进行调整。否则，
38、应当调整绿波方案，并重复上述步骤，直到得出满意的方案为止。三、干线交叉口交通信号协调控制（四）（四）公共汽车优先的问题公共汽车优先的问题 目标函数可根据当地具体情况拟定，通常与下式的形式类似：式中：Wi除公共汽车以外，其它车辆在第i个交叉口受阻延误时间总和；di公共汽车延误时间加权系数；Bi公共汽车在第i个交叉口的延误时间总和；N绿波控制范围内交叉口总数。三、干线交叉口交通信号协调控制（五）（五）其它问题 除了前面谈到的几个问题之外，在设计绿波信号配时方案时还应注意以下几点:转弯车流处理:沿控制路线的各个交叉口上，主路车流中可能会有部分车辆转弯离开主要路线，转到支路上。同样，沿途也可能有若干车
39、流从支路上转弯汇入主要路线车流中。这样，沿主要控制路线，车流的流量将不是一个恒定的数值，绿波带宽度也就不应该是一个不变的定值。绿波带宽度只要与每一区间段上的实际流量（把转弯驶入与驶出的流量考虑在内）相适应即可。三、干线交叉口交通信号协调控制（五）（五）其它问题 有了绿波带宽度B，就不难确定每一个交叉口沿主路方向的“最低”和“最高”限度的绿灯长度。需要说明的是:从支珞上驶入主路的车流和主路上原有的车流，它们在“流量一时间”图式上可能有一个时距差，因此，到达下游停车线的时间就不一致，在安排下游交叉口的绿灯起迄时间时。应该充分考虑到这一点。但是，这并不等于在任何情况下都要照顾支路上驶入的车流，要看具
40、体情况而定，即支路上车流量大小，与主路车流的时距差大小等等。处理这类问题的唯一原则，还是应该使目标函数PI值最小。三、干线交叉口交通信号协调控制（五）（五）其它问题交通量波动问题 对于控制路线上交通量的波动应该有充分的认识；一月中交通量的早晚高峰时段和平峰时段，它们不仅在交通量上可能会有较犬的差别，平均车速也可能很不相同。因此，在进行一条路线的绿波配时设计时，应该认真地调查一日中交通状况(流量及平均车速等)变化规律，甚至对不同周日乃至不同季节的交通变化也应有较详细了解，以便制订适应不同季节不同日子调整前和不同时段的绿波配时方案。三、干线交叉口交通信号协调控制（五）（五）其它问题 此外，绿波方案
41、付诸实施以后，应当实地验证方案的效率，即:车辆平均延误时间、排队长度等。若发现效率不够理想，应及时调整配时设计，这要根据现场重新调查的各项参数(平均车速、主路与支路上的交通量、每一股车流的“流量一时间”图式等等)重新计算每个交叉口的绿灯起迄时间。三、干线交叉口交通信号协调控制（五）（五）其它问题信号阶段的次序问题 信号阶段的先后次序，往往也会直接影响绿波配时方案的实际效果。所以，在设计绿波时，不妨多考虑几种比较方案，尤其是一些多相位的复杂交叉口，应当变换信号阶段的排列次序，经过反复比较，选择一个最经济的方案，下图给出了一个实例，说明如何变换信号阶段次序，以求得PI值最小的绿波方案。三、干线交叉
42、口交通信号协调控制三、干线交叉口交通信号协调控制信号阶段的次序对绿波配时的影响（六）绿灯起步时距的优选（六）绿灯起步时距的优选 每一信号周期内，对控制子区内的每一交叉口都要做一次绿灯起步时距的优选，即确定是否要把该交叉口所有各信号阶段的开始时间同时提前或向后顺延一段时间。一个交叉口的绿灯起步时距调整变化，意味着它与相邻交叉口之间的绿灯起步时距差全部改变了。所以，就一对相邻的交叉口而言，它们之间的绿灯起步时距差在一个信号周期内可能要改变两次，而每次调整量只有几秒钟。三、干线交叉口交通信号协调控制（六）绿灯起步时距的优选（六）绿灯起步时距的优选 在此过程中，每一个交叉口都在调整完绿信比后开始优选和
43、调整绿灯起步时距。每到这一时间，绿灯起步时距的优选程序便根据实时“流量时间”周期图式所提供的数据信息来估量绿灯起步时距调整的必要性。绿灯起步时距的调整步距为4秒钟。估量的依据是与该交叉口直接关联的路段上车辆延误时间及停车次数。三、干线交叉口交通信号协调控制（六）绿灯起步时距的优选（六）绿灯起步时距的优选 例如：要对交叉口“N”（见下图）的绿灯起步时距调整方案作出评价，就要比较两种调整方案（把“现行”绿灯起步时距提前4秒和延迟4秒）及“现行”方案控制下，所有各条进出该交叉口的连线（图中以实线表示）上的车辆延误时间和停车次数总和，或者确切地说，比较它们的 值。值最小的方案即被认为是应当采用的最佳方
44、案。如果绿灯起步时距需要调整，则通过改变下一周期的周期时长来实施优选的结果。三、干线交叉口交通信号协调控制（六）绿灯起步时距的优选（六）绿灯起步时距的优选三、干线交叉口交通信号协调控制绿灯起步时距优选纳入的连线图（六）绿灯起步时距的优选（六）绿灯起步时距的优选 如上所述，系统在运行过程中始终寻求使每一个交叉口 值最小的控制方案。英国运输与道路研究所（TRRL）的研究表明，只要围绕每一个交叉口的小区域（如图所示），能够取得一个接近整体最小值的 值，那么整个路网范围的 值也是接近其整体最小值的。这里所说的“整体最小值”是相对于“局部最小值”而言的，亦即真正最小值。对于某一个交叉口，有些连线的现行绿
45、灯起步时距差并非真正的最佳。但对整个“优化单元”而言，现行绿灯起步时距差方案却是最佳方案。三、干线交叉口交通信号协调控制（六）绿灯起步时距的优选（六）绿灯起步时距的优选 和绿信比的优选一样，在进行各个交叉口的绿灯起步时距优选时除了要考虑“优化单元”之内的各条连线上车辆排队长度之外，还要考虑每条连线的拥挤程度。这样做的目的，仍然是为防止产生过长的车辆排队，以致阻塞上游交叉口。在其它条件相近的情况下，交通阻塞更容易发生在较短的连线上，即相距很近的两个交叉口之间。三、干线交叉口交通信号协调控制（六）绿灯起步时距的优选（六）绿灯起步时距的优选 一旦在这些连线上，出现明显的交通拥挤情况，系统在作绿灯起步
46、时距优选时，将首先以改善这些连线的车辆行驶连续性为主要目标，不惜牺牲其它较长连线的利益（损害其行连续性），因为长度较长的连线能够容纳较多的排队车辆。总之，随着连线上车辆拥挤程度的提高（即拥挤系数增大）拥挤系数在绿灯起步时距优选中所起的作用也就愈大。三、干线交叉口交通信号协调控制（七）线控系统联结方式1.无缆联结同步电机时基协调器（Time-based coordinator）石英钟2.有缆联结用主控制机的控制系统逐机传递式系统三、干线交叉口交通信号协调控制（八）线控系统选用依据车流到达特性：车辆形成车队、脉冲式到达交叉口间距：不宜太长，100600米为宜，否则受外界干扰，造成车队离散街道交通：
47、单向交通信号相位：相位太多，线控效果不好交通流动性：交通量变化大，效果不好三、干线交叉口交通信号协调控制四、交通感应信号（一）定义：通过检测器测定到达进口道的交通需求，使信号显示时间适应测得的交通需求的一种控制方式。（二）工作原理（三）感应控制参数1.Gmi必须满足的绿灯时间，应考虑的因素有：检测器位置；行人；非机动车。2.G0使车辆能够驶出停车线（从检测器到停车线所需时间）；尽可能不产生损失时间；确定要检测的车道数。3.Gmax为了保持最佳绿信比而对各相位规定的绿灯时间的延长限度。4.弹性最大绿灯时间：若冲突方向车流量不大，可适当增大绿灯极限延长时间。四、交通感应信号四、交通感应信号（四）半感应控制：只在部分进口道上设置检测器的感应控制1.适用场合：主次道路相交且交通量变化较大的交叉口2.检测器设在次路：次路优先3.监测器设在主路：主路优先，有车就为绿灯（五）全感应控制 适用场合：道路等级相当，交通量相仿且变化较大的交叉口 （1）（2）（1）次路检测半感应控制流程图（2）主路检测半感应控制流程图全感应控制流程图四、交通感应信号（六）定时式控制与感应式控制的选择1.定时式：易于协调；不存在影响车辆检测的缺点；适于流量大且均匀的地方；造价低，维护安装方便2.感应式：不适宜协调的交叉口；交通量变化较大且变化不均匀；有几个流向的交通流时有时无或多变的复杂交叉口