单个交叉口交通信号控制

项目
北进 南进 东进 西进 项目 北进 南进 东进 西进 口 口 口 口 口 口 口 口 620 720 390 440 流量 交通量 q(pcu/h) 比 饱和流量 2000 2000 1200 1200 Max [y,y’ （S） 24 ]
定时信号配时的修正方法


ARRB方法（阿克塞立克方法）
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绿灯时间
（7）绿灯时间 绿灯时间就是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。 （8）最短绿灯时间 最短绿灯时间是对各信号阶段或者各个相位规定的最低绿灯 时间限值。即不论任何信号阶段或任何相位一次绿灯时间， 都不得短于规定的最短绿灯时间。规定这个绿灯时间的目的 是为了保证交叉口行车安全。在英国，规定相位最短绿灯时 间不得低于4秒。 （9）最长绿灯时间 最长绿灯时间是对各信号阶段或各个信号相位给出的最大的 绿灯时间限值。即不论任何信号阶段的绿灯时间都不得大于 这个最长绿灯时间，目的是为了减少绿灯时间的损失。
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（2）绿信比 一个相位的有效绿灯时长ge与周期时长C之比，用表示。 ge C

（3）有效绿灯时间=实际绿灯时间+黄灯时间-启动损失时 间。 ge=G+A-l l——包括绿灯初和黄灯末的损失时间（起动损失和清尾 损失时间）(s). 实际绿灯时间为80s，黄灯时间为3s，起动损失时间为 2s，则有效绿灯时间为？(80+3-2=81s) （4）信号损失时间包括全红时间和启动损失两部分。
澳大利亚ARRB方法是在TRRL公式的基础上 加以改进提出的。在webster延误公式中，当 饱和度x 1时，d，即x越接近于1，算 得的延误越不正确，更无法计算超饱和交通 情况下的延误。因此，阿克塞立克考虑了超 饱和交通情况，把延误公式改为：
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ARRB改进方法：
qC(1 ) 2 D N0 x 2(1 y ) 式中：D 总延误（s）； N 0 平均溢流排队车辆数。 同时，再考虑停车因素 ，完全停车的停车率： 1 N0 h 0.9( ) 1 y qC 再把优化周期时间的指 标改为油耗，而把油耗 作成延误与停车的函数 ，即油耗 E D kH 式中：E 油耗； H 每小时完全停车数， H hq; k 停车补偿参数。
主要内容：

了解信号相位方案的设计，掌握定时信 号控制参数的确定方法，能够熟练计算 定时信号交叉口的配时方案。
重点与难点：

信号交叉口配时方案的计算。
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第一节 定时信号

定时信号配时技术的基本原理是其它控 制方式配时的基础。 本节主要探讨点控制定时信号配时的基 本原理，就是如何根据交叉口的道路条 件及交叉口各进口道到达交通流的流向
理想情况：配以适当的周期长，让通行能力稍高于 交通需求而使延误、停车、油耗等指标达到最小。 这样，既能保证车辆的畅通，又能降低运行费用。


信号交叉口服务水平评价指标是延误。
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定时信号配时的基本方法
计算步骤 基本参数的计算

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确定信号配时参数及信号配时方法


确定最佳周期时长C0 最佳周期时长是信号控制交叉口上，能使通车效益指标 最佳的交通信号周期时长。 以延误作为交通效益指标，用webster定时信号交叉口 延误公式：
机动车相位
基本概念
1.通行能力 信号交叉口的通行能力是以饱和流率为基础的，饱和流率是 指在现行的道路和交通条件下，指定的引道或车道组能通过 交叉口的最大流率（假定引道或车道组有100%的实际时间 作为有效绿灯时间）。 计算公式： 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）。 指定的车道或引道的通行能力可表示为：
评价信号交叉口交通效益的指标

交通效益的评价指标一般有以下几个：
通行能力或饱和度（实际到达交通量与通行能力
之比）、行程时间、延误、停车次数、停车率及
油耗等。

通行能力与信号周期的关系
在正常的周期时长范围内，周期时长越长，通行
能力越大，但车辆延误及油耗也随之增长。
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当信号交叉口延长周期时长所提高的通行能力远大 于交通需求时，即饱和度相当小时，对通车状况并 无多大好处，却会无谓地增加车辆延误与油耗。所 以，这种情况下，增加通行能力越大，对于信号交 叉口的交通效益而言，没有多大意义。

增大周期时长，可提高通行能力。但周期时长
达到120s后，通行能力提高缓慢，而延误却增
长很快。

周期时长也不宜过短，最短周期时长应该考虑 两个因素所需的最短绿灯时间确定：车辆能安 全通过交叉口所需的最短时间和行人过街所需 最短时间。
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信号配时计算步骤

首先计算最佳周期时长
C0 1.5 L 5 1 Y
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阿克塞立克信号周期公式：
K可按不同优化要求，取不同的值。要求油耗 最小时，取k＝0.4；消费（包括延误、时间损 失等）最小时，取k=0.2；延误最小时，取k=0。 则最佳周期时间为：

(1.4 k ) L 6 C0 1 Y
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定时信号配时的修正方法2——冲突点法


停车线法

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例题

一个两相位信号控制交叉口，各进口道的交通量和饱和 流量列于表9－2；绿灯间隔时间为7s;黄灯时间为3s， 起动损失时间为3s。试计算信号配时： 表9－2各进口道的交通量和饱和流量
北进 口 620 南进 口 720 东进 口 390 西进 口 440 项目 流量 比 北进 口 0.26 南进 口 0.3 东进 口 0.39 西进 口 0.44
项目 交通量 q(pcu/h)
饱和流量 （S）
2400
2400
1000 1000 Max[ y,y’]
0.3
0.44
解：1.各进口道流量比y及Y，列于表9－2右两行。 2.每周期总损失时间L=(l+I-A)=2×(3+7-3)=14s。
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TRRL定时信号配时方法
3.最佳周期时长
1.5L 5 1.5 14 5 26 C0 100 s. 1 Y 1 0.74 0.26

与流量来确定定时信号的配时方案。
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信号配时参数简介

在交通信号配时设计中，经常涉及到以下一些参
数：周期长度、相位、绿信比、绿灯时间、最短 绿灯时间、最长绿灯时间、绿灯间隔时间以及起 动损失时间。

点控制定时信号基本参数有两个：周期长和绿信
比。

线控信号配时基本参数有三个：周期长、绿信比、
相位差。
冲突点法 把研究信号配时（通行能力）的考察断
面从停车线移到冲突点来，称之为“冲
C (1 ) 2 x2 C 3 ( 25 ) d 0.65( 2 ) x 2(1 x) 2q(1 x) q
1
式中：d－每辆车的平均延误； C－周期时长( s)；
－绿信比；
q－流量( pcu / h); x－饱和度。
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最佳周期时长C0
若使总延误最小，则： d ( D) 0 dC 用近似解法，可得定时 信号（近似）最佳周期 时长： 1.5 L 5 C0 1 Y L (l I A)
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相位
信号控制机按设定的相位方案，轮流开放不同的信号显示， 轮流对各个方向的车辆和行人给予通行权。 在信号交叉口，其每一种控制状态（一种通行权），即对 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。所有这些信号相位及其顺序统称为相位（相位方 案），一般有两相位和多相位（3相位以上）。
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（1）周期时长


周期时长是信号灯各种灯色轮流显示一次所需的时间，即 各种灯色显示时间之总和；或是从某主要相位的绿灯启亮 时到下次该绿灯再次启亮之间的一段时间。用 C 表示。单 位为秒。 周期时长是决定点控制定时信号交通效益的关键参数，所 以是信号配时设计的主要对象。 最佳周期时间 C0是通车效益指标最佳的交通信号周期时间。 最短周期时间Cm是到达车辆刚好能全部通过交叉口的周期 时间的最小值。
ci si ( g / C )i 其中，ci 车道组i或引道i的通行能力（辆/ h） si 车道组i或引道i的饱和流率（辆/ 绿灯小时） （g / C )i 车道组i或引道i的绿信比。
该公式是计算信号交叉口通行能力的基础，由上式可知， 计算出实际饱和流率si是求出通行能力ci的基础。 2.流量比： 到达流量与饱和流率之比，yi=q/S。
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（5）绿灯间隔时间
定义： 是指上一相位绿灯结束到下一相位绿灯启亮之间的 一段时间，也叫交叉口清车时间。 一般包含黄灯+全红或全 红两部分。有的相位也可以没有绿灯间隔时间。 设置绿灯间隔时间的目的是为了确保已通过停车线驶入 路口的车辆，均能在下一相位的首车到达之前安全通过冲突 点，驶进路口。 为此,要根据相临两个相位各自停车线到潜在冲突点之间 的行驶时间差设计绿灯间隔时间。按上一相位尾车从停车线 到两向车辆冲突点之间的行驶时间计算，绿灯间隔时间为： I=s∕v+t 式中：I表示绿灯间隔时间（s）； s表示从停车线到冲突点的距离（m）； v表示车辆在进口道上的行驶速度（m∕s）； t表示车辆制动时间（s）。
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信号相位方案 （两相位） 两相位信号配时图 C=80s
GEW=40s AEW=3s
ASN=3s GSN=？ GSN=34s
两相位示意图
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现代信号控制机配合箭头 灯具，仅对机动车就可安 排8个相位（左图），如加 上行人或自行车配的专用 相位，配时方案就更多。
根据交叉口流量和流向的 特征，视设计需要，选择 适用的相位，并做不同次 序的安排，可形成多种多 样的信号相位方案。 合理选用与组合相位，是 决定点控制定时信号交叉 口交通效益的主要因素之 一。
i
则总延误为： D qd
式中：L－每个周期的总损失时 间（s）； l — 起动损失时间（ s）； A — 黄灯时间（s）； I — 绿灯间隔时间（ s）； i — 一个周期内的相位数； Y — 组成周期的全部信号相 位的各个最大 y值之和，Y max[yi , yi' ,间I小于3s时，用3s 黄灯时间；大于 3s 时，则在 3s 黄灯之外，其余时间配以 红灯。此时，所有相位都是红灯，称为全红时间。绿灯间 隔时间属于信号变换相位的损失时间，也是一个信号相位 内的灯色组合之一。一般3~5s之间。 （6）启动损失时间 每个相位绿灯初期，车辆因起动而实际并未用于通车的一 段绿灯时间，为相位绿初损失时间。根据英国实测此时间 为1.35s。另外，按信号通车规则，黄灯初期尚可有车辆 通行，而黄灯后期已不能通车，黄灯末尾的这一段时间， 属于相位黄灯末损失时间，据实测为 0.13s。把绿初损失 时间同黄末损失时间合在一起，统称为起动损失时间。
4.有效绿灯时长 Ge=C0-L=100-14=86s geNS=86×0.3/0.74＝35s geEW=86×0.44/0.74＝51s 5.显示绿灯时长 gNs=geNs-A+l=35-3+3=35s gEw=geEw-A+l=51-3+3=51s
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作业：

一个两相位信号控制交叉口，各进口道的交通量 和饱和流量列于表9－2；绿灯间隔时间为5s;黄 灯时间为3s，起动损失时间为2s。试计算信号配 时和画出配时图： 表9－2各进口道的交通量和饱和流量
计算每个周期的有效绿灯时间：Ge=C0-L 把Ge在所有信号相位之间，按各相位的最大流量
比值进行分配，得各相位的有效绿灯时间如下：
max[y1 , y1' ] g e1 Ge Y
然后计算各相位的实际显示绿灯时间为：
g=ge-A+l 根据以上各步计算结果，就可画出信号配时图。
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若有行人相位，还要计算行人最短绿灯时间： gmin=7+Lp/vp-I Lp—行人过街道长度(m); vp—行人过街步速，1.2m/s； I— 绿灯间隔时间(s)。 计算的显示绿灯时间小于相应的最短绿灯时间时，应延长 计算周期时长（以满足最短绿灯时间为度）重新计算。 信号交叉口通行能力 在信号交叉口，车辆只能在有效绿灯时间内通过停车线， 因此，信号控制交叉口一侧进口道上的通行能力为： Cap=S×ge/C=S 相当于进口道饱和流量的倍。