T形交叉口3相位信号配时改进及优化
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相位 3 为进口 3 左 、右转 。黄灯时间为 3 s 。
从上述计算结果可以看出 Webster 算法计
算的最优信号周期过短 ,这必然造成车辆停车次 数的增加 ,从而增加车辆停车延误 ,另一方面将严 重影响行人过街信号配时 ;交通工程学中提到的 计算方法的周期时长过大 ,造成车辆等待时间过 长 ,其配时结果无法运用到实际当中 。改进算法 的周期时长适中 ,并且各相位有效绿灯时间均满 足 G0 = 2. 1 x + 3. 7 验证 , 所以 ,此方法对于 T 形 3 相位交叉口信号配时具有很好的适用性和实用 性。
[ 5 ] Ceder Avishai , Eldar Kobi. Optimal distance be2 tween two branches of unco nt rolled split intersec2 tion [ J ]. Transportation Research Part A : Policy and Practice , 2002 ,36 (8) :6992724
(2)
式中 :V e 为等效交通量 ;V 为交叉口进口实
际交通量 ; H 为公交车 、货车车辆数 ; L 为左转车
辆数 ; n 为进口有效车道数 ; T 为周期时间 ; P 是
相位数 。
本文所提出的 T 形交叉口 3 相位信号配时 改进方法在传统单点交叉口信号配时方法的基础
上对 T 形 3 相位交叉口左 、右转车辆换算系数重 新进行修正 ,同时对可能造成的周期过大问题 ,提 出了解决方案 。
对于 T 形交叉口方向 3 的左转和右转车辆 ,其在
图 4 交叉口设计方案图
假设 T 形交叉口 3 个入口宽度都相同 (设为 L ) ,机动车道均为双向 4 车道 , 两侧均有非机动 车道 。按照机动车辆运行轨迹 , 直行车辆在交叉 口范围内的运行距离近似等于入口宽度 L , 进口 1 方向和进口 3 方向左转车辆的运行轨迹可以近 似看成半径为 L / 2 的 1/ 4 圆弧 , 进口 3 方向右转 车辆的运行轨迹可以近似看成半径为 L / 4 的 1/ 4 圆弧 。运用数学知识对左转及右转车辆运行距离
Ve
=V
-
0 n
.
5
R
。式中
:V
为当量交通量
,已经将各
种车型划分为标准小汽车当量交通量 ,将 T 形 3
相位交叉口等效交通量进一步细化 ,可以得到 V e
的计算公式 :
T 形交叉口 3 相位信号配时改进及优化 ———李 锐 李文权
37
V e = max (V 3r / 2 n3 r , V 3l / n3L ) +
从 20 世纪 60 年代起 ,国外学者就开始针对 交叉口交通流特征及信号设置进行研究[224] ,此 后 ,国 内 学 者 也 逐 渐 开 始 重 视 对 此 问 题 的 研 究[529] 。笔者在充分参考前人研究成果的基础上 , 结合 T 形交叉口交通流特性 ,提出 T 形交叉口信 号配时的 1 种简易方法 ,并提出 T 形交叉口交通 控制优化的相关建议 ,最后结合工程实例进行分 析说明 。
形交叉口信号相位设置
1. 1 T 形交叉口交通冲突分析 为了方便叙述 ,先对 T 形交叉口 3 个进口道
进行 定 义 。将 T 形 交 叉 口 3 个 方 向 分 别 定 为 1 、
2 、3 号进口道方向 ,对于 T 形交叉口的交叉点 、分 流点 、合流点编号如图 1 所示 。
图 1 T 形交叉口交通冲突示意图
实例应用
以江苏省江都市江淮路 —龙城路交叉口[11]
改善设计为例 ,对 T 形交叉口信号相位设置及优 化进行实际应用 。
表 1 江淮路 - 龙城路交叉口 高峰小时交通流量流向表 pcu
方向
左
直
右
总量
东
621
158
779
西
247
694
941
北
307
275
582
在对江都市江淮路 —龙城路交叉口进行交
作者简介 :李 锐 (1984) ,博士研究生. 研究方向 :交通运输规划与管理. E2mail :lirui84517 @163. co m
36
交通信息与安全 2010 年第 1 期 第 28 卷 总 153 期
街形式 (参见图 2) ,直行和左转的非机动车和行 人均通过人行横道过街 ,并配以相应绿灯信号时 间。
T 形交叉口 3 相位信号配时改进及优化 ———李 锐 李文权
35
T 形交叉口 3 相位信号配时改进及优化 3
李 锐 李文权
(东南大学交通学院 南京 210096)
摘 要 在城市道路交通系统中 ,交叉口是道路网中通行能力的瓶颈和交通事故的高发区域 ,随着交 通量的日益增大 , T 形交叉口交通效率越来越低 。通过对 T 形交叉口 3 相位信号配时设置方法进行 研究来提高 T 形交叉口运行效率 。分析了 T 形交叉口交通冲突特性 ,提出了 T 形交叉口信号相位设 置的相关建议 。通过对现行十字形交叉口信号配时公式进行改进 ,取得更加适合 T 形交叉口 3 相位 信号配时方法 ,并结合工程实例 ,对此方法进行阐述 。此信号配时改进方法对 T 形 3 相位交叉口信号 配时 ,具有一定的实用性 。 关键词 T 形交叉口 ;3 相位 ;信号配时 ;优化 ;交通冲突 中图分类号 :U491. 1 文献标志码 :A DOI :10. 3963/ j. ISSN 167424861. 2010. 01. 008
叉口渠化设计的基础上 (如图 4 所示) ,根据江淮 路 —龙城路交叉口机动车交通流量情况 (如表 1
所列) ,利用上述 T 形 3 相位交叉口信号灯配时 方法对交叉口进行配时 ,同时 ,还运用交通工程 学[10] 中的传统单点交叉口信号配时方法及 Web2 ster 算法[12] 对 T 形交叉口 3 相位配时 ,3 种方法 计算结果见表 2 :
然后根据公式 (2) 确定 T 形 3 相位交叉口信 号周期 。由于 T 形 3 相位交叉口信号配时已经 确定了相位数 ,因此很有可能出现信号周期过大 (一般信号周期超过 140 s 需要进行修正) ,造成 T 形交叉口整体延误过大的情况 ,对此 ,可以通过 “压缩”信号周期来减小延误 。“压缩”的信号周期 可以利用公式 G0 = 2. 1 x + 3. 7 来分别计算[9 ] (其 中 G0 为某一相位车辆放行所需的绿灯时间 ,s , x 为周期内的来车数) ,最后在将各个相位时间相 加 ,得到信号周期 。
进行求导 ,可以得出左转车辆在交叉口范围内的 运行距离为πL / 4 ,右转车辆在交叉口范围内的运 行距离为πL / 8 , 综合考虑车辆运行轨迹和速度 , 将左转车辆在交叉口范围内的运行距离定为 L , 右转车辆在交叉口范围内的运行距离定为 L / 2 。
因此 , T 形 3 相位交叉口信号配时设计中等 效交通量 V e 的左转车修正系数取 1. 0 ,右转车修 正系数取 0. 5 , T 形 3 相位 交叉口 等效 交通 量
结束语
在分析传统单点交叉口信号配时方法的基础 上 ,得到一种适用于 T 形 3 相位交叉口信号配时 方法 ,与传统单点交叉口信号配时方法和 Web2 ster 方法相比 ,此法在减少 T 形交叉口停车延误 方面有较大优势 ,对 T 形 3 相位交叉口信号配时 有很好的适用性和实用性 。
参考文献
[1 ] 陈吉发. 城市无信号控制 T 形交叉口通行能力研究 [ D ] . 南京 :东南大学 ,2008
由于 3 相位 T 形交叉口有单独的左转相位 , 因此左转车辆与对向直行车辆之间基本不存在冲
突 ,左转车辆在交叉口的运行时间主要和其运行 距离及运行速度有关 。对于 T 形交叉口方向 1 左转车辆运行速度来说 ,由于交叉口范围内车辆 启动速度较低 ,并且在交叉口范围内运行速度不 高 ,因此 ,可以近似认为左转车辆和直行车辆在交 叉口内的运行速度相等 ,所以此方向左转车辆在 交叉口范围内的运行时间主要与运行距离有关 。
ma x[ (V 2r / 2 + V 2s ) / n2 , V 1s / n2s ] + V 1l / n1l
(3) 式中 :V 2s ,V 2r 分别为 T 形交叉口方向 2 进口机动 车直行 、右转当量交通量 (其他方向当量交通量同 此) ; n1s , n1l 分别为 T 形交叉口方向 1 进口机动车 直行 、左转车道数 (其他方向车道数同此) ; n2 为 T 形交叉口方向 2 进口机动车车道数 。
图 2 T 形交叉口非机动车过街方式
1. 2 T 形交叉口信号相位设置 对于 T 形交叉口 ,考虑到将 1 方向的左转车
流和 2 方向的直行车流进行分离 ,因此将 1 方向 的左转车流单独设置为 1 个信号相位 。对于非机 动车和行人过街 ,在 T形交叉口建议采用2次过
收稿日期 :2009210216 修回日期 :2009212220 3“十一五”国家科技支撑计划项目 (批准号 :2006BAJ 18B03) 、国家自然科学基金项目 (批准号 :50978057) 资助
表 2 算法优化结果对比 s
周期 时长 改进算法 103 Webster 算法 39 交通工程学算法 700
相位 1 有效 绿灯时间
39
12
214
相位 2 有效 绿灯时间
24
8
217
相位 3 有效 绿灯时间
31
10
269
注 :相位 1 为进口 1 、2 直行 ,相位 2 为进口 2 左转 ,
T 形交叉口具体信号相位设置为 :相位 1 ,允 许方向 1 机动车流直行 ,方向 2 机动车直行和右 转 ,方向 3 进口道处非机动车和行人过街 ; 相位 2 ,允许方向 1 机动车左转 ,方向 2 进口道处非机 动车和行人过街 ;相位 3 ,允许方向 3 机动车左转 和右转 。这种信号相位设置能够充分保证左转车 流的通行权利 ,并且在保证机动车通行的同时 ,最 大程度地满足非机动车和行人的过街需求 ,对于 各方向机动车 、非机动车交通量较为平均的 T 形 交叉口较为适用 。
引 言
在城市道路交通系统中 ,交叉口不仅是道路 网中通行能力的瓶颈 ,而且还是道路交通事故高 发区域 。T 形交叉口是我国城市道路交叉口的重 要形式 ,随着道路交通流量的逐渐增加 , T 形交叉 口也逐渐成为城市道路网中通行能力的“隘路”和 交通事故的“多发源”[1] 。目前随着道路网中机动 车数量的不断增加 ,很多 T 形交叉口都从原来的 支路停车或者减速让行等无信号控制变成信号控 制 。因此 ,对 T 形交叉口信号配时的研究有较强 的现实意义 。
[ 4 ] Golob Tho mas F , Ruhl Bolie , Meurs Henk et al. An ordinal multivariate analysis of accident count s as f unctions of t raffic app roach volumes at intersec2 tions[J ] . Accident Analysis & Prevention , 1988 , 20 (5) :3352355
[ 2 ] Webster F V , Cobbe B M. Traffic signals [ R ] . London : Road Research Labo ratory , 1966
[ 3 ] Kell J H , Fullerto n I J . Manual of signal design [ M ] . Washington D C : Prentice2Hall , Inc , 1982
传统单点交叉口信号配时方法大多针对十字
形 2 相位信号交叉口的特性进行信号配时设计 , 比如王炜[10] 等人在《交通工程学》中介绍的方法 : 通过计算交叉口进口道等效交通量来计算交叉口
信号周期 ,进而对各相位绿灯时间进行分配 。
Ve
=V
+ 0. 5 H + 0. 6L n
(1)
T
=
13 330 P 1 333 - V e
交叉口范围内的运行速度也可以近似的等于直行 车辆的运行速度 ,因此 ,此方向左 、右转车辆在交 叉口范围内的运行时间也主要与各自运行距离有 关。
对于交叉口范围内的左 、右转车辆运行距离 , 可以按照其各自运行轨迹近似求得 ,如图 3 所示 :
图 3 交叉口车辆运行轨迹图
2 T 形交叉口 3 相位信号配时改进 及优化
从上述计算结果可以看出 Webster 算法计
算的最优信号周期过短 ,这必然造成车辆停车次 数的增加 ,从而增加车辆停车延误 ,另一方面将严 重影响行人过街信号配时 ;交通工程学中提到的 计算方法的周期时长过大 ,造成车辆等待时间过 长 ,其配时结果无法运用到实际当中 。改进算法 的周期时长适中 ,并且各相位有效绿灯时间均满 足 G0 = 2. 1 x + 3. 7 验证 , 所以 ,此方法对于 T 形 3 相位交叉口信号配时具有很好的适用性和实用 性。
[ 5 ] Ceder Avishai , Eldar Kobi. Optimal distance be2 tween two branches of unco nt rolled split intersec2 tion [ J ]. Transportation Research Part A : Policy and Practice , 2002 ,36 (8) :6992724
(2)
式中 :V e 为等效交通量 ;V 为交叉口进口实
际交通量 ; H 为公交车 、货车车辆数 ; L 为左转车
辆数 ; n 为进口有效车道数 ; T 为周期时间 ; P 是
相位数 。
本文所提出的 T 形交叉口 3 相位信号配时 改进方法在传统单点交叉口信号配时方法的基础
上对 T 形 3 相位交叉口左 、右转车辆换算系数重 新进行修正 ,同时对可能造成的周期过大问题 ,提 出了解决方案 。
对于 T 形交叉口方向 3 的左转和右转车辆 ,其在
图 4 交叉口设计方案图
假设 T 形交叉口 3 个入口宽度都相同 (设为 L ) ,机动车道均为双向 4 车道 , 两侧均有非机动 车道 。按照机动车辆运行轨迹 , 直行车辆在交叉 口范围内的运行距离近似等于入口宽度 L , 进口 1 方向和进口 3 方向左转车辆的运行轨迹可以近 似看成半径为 L / 2 的 1/ 4 圆弧 , 进口 3 方向右转 车辆的运行轨迹可以近似看成半径为 L / 4 的 1/ 4 圆弧 。运用数学知识对左转及右转车辆运行距离
Ve
=V
-
0 n
.
5
R
。式中
:V
为当量交通量
,已经将各
种车型划分为标准小汽车当量交通量 ,将 T 形 3
相位交叉口等效交通量进一步细化 ,可以得到 V e
的计算公式 :
T 形交叉口 3 相位信号配时改进及优化 ———李 锐 李文权
37
V e = max (V 3r / 2 n3 r , V 3l / n3L ) +
从 20 世纪 60 年代起 ,国外学者就开始针对 交叉口交通流特征及信号设置进行研究[224] ,此 后 ,国 内 学 者 也 逐 渐 开 始 重 视 对 此 问 题 的 研 究[529] 。笔者在充分参考前人研究成果的基础上 , 结合 T 形交叉口交通流特性 ,提出 T 形交叉口信 号配时的 1 种简易方法 ,并提出 T 形交叉口交通 控制优化的相关建议 ,最后结合工程实例进行分 析说明 。
形交叉口信号相位设置
1. 1 T 形交叉口交通冲突分析 为了方便叙述 ,先对 T 形交叉口 3 个进口道
进行 定 义 。将 T 形 交 叉 口 3 个 方 向 分 别 定 为 1 、
2 、3 号进口道方向 ,对于 T 形交叉口的交叉点 、分 流点 、合流点编号如图 1 所示 。
图 1 T 形交叉口交通冲突示意图
实例应用
以江苏省江都市江淮路 —龙城路交叉口[11]
改善设计为例 ,对 T 形交叉口信号相位设置及优 化进行实际应用 。
表 1 江淮路 - 龙城路交叉口 高峰小时交通流量流向表 pcu
方向
左
直
右
总量
东
621
158
779
西
247
694
941
北
307
275
582
在对江都市江淮路 —龙城路交叉口进行交
作者简介 :李 锐 (1984) ,博士研究生. 研究方向 :交通运输规划与管理. E2mail :lirui84517 @163. co m
36
交通信息与安全 2010 年第 1 期 第 28 卷 总 153 期
街形式 (参见图 2) ,直行和左转的非机动车和行 人均通过人行横道过街 ,并配以相应绿灯信号时 间。
T 形交叉口 3 相位信号配时改进及优化 ———李 锐 李文权
35
T 形交叉口 3 相位信号配时改进及优化 3
李 锐 李文权
(东南大学交通学院 南京 210096)
摘 要 在城市道路交通系统中 ,交叉口是道路网中通行能力的瓶颈和交通事故的高发区域 ,随着交 通量的日益增大 , T 形交叉口交通效率越来越低 。通过对 T 形交叉口 3 相位信号配时设置方法进行 研究来提高 T 形交叉口运行效率 。分析了 T 形交叉口交通冲突特性 ,提出了 T 形交叉口信号相位设 置的相关建议 。通过对现行十字形交叉口信号配时公式进行改进 ,取得更加适合 T 形交叉口 3 相位 信号配时方法 ,并结合工程实例 ,对此方法进行阐述 。此信号配时改进方法对 T 形 3 相位交叉口信号 配时 ,具有一定的实用性 。 关键词 T 形交叉口 ;3 相位 ;信号配时 ;优化 ;交通冲突 中图分类号 :U491. 1 文献标志码 :A DOI :10. 3963/ j. ISSN 167424861. 2010. 01. 008
叉口渠化设计的基础上 (如图 4 所示) ,根据江淮 路 —龙城路交叉口机动车交通流量情况 (如表 1
所列) ,利用上述 T 形 3 相位交叉口信号灯配时 方法对交叉口进行配时 ,同时 ,还运用交通工程 学[10] 中的传统单点交叉口信号配时方法及 Web2 ster 算法[12] 对 T 形交叉口 3 相位配时 ,3 种方法 计算结果见表 2 :
然后根据公式 (2) 确定 T 形 3 相位交叉口信 号周期 。由于 T 形 3 相位交叉口信号配时已经 确定了相位数 ,因此很有可能出现信号周期过大 (一般信号周期超过 140 s 需要进行修正) ,造成 T 形交叉口整体延误过大的情况 ,对此 ,可以通过 “压缩”信号周期来减小延误 。“压缩”的信号周期 可以利用公式 G0 = 2. 1 x + 3. 7 来分别计算[9 ] (其 中 G0 为某一相位车辆放行所需的绿灯时间 ,s , x 为周期内的来车数) ,最后在将各个相位时间相 加 ,得到信号周期 。
进行求导 ,可以得出左转车辆在交叉口范围内的 运行距离为πL / 4 ,右转车辆在交叉口范围内的运 行距离为πL / 8 , 综合考虑车辆运行轨迹和速度 , 将左转车辆在交叉口范围内的运行距离定为 L , 右转车辆在交叉口范围内的运行距离定为 L / 2 。
因此 , T 形 3 相位交叉口信号配时设计中等 效交通量 V e 的左转车修正系数取 1. 0 ,右转车修 正系数取 0. 5 , T 形 3 相位 交叉口 等效 交通 量
结束语
在分析传统单点交叉口信号配时方法的基础 上 ,得到一种适用于 T 形 3 相位交叉口信号配时 方法 ,与传统单点交叉口信号配时方法和 Web2 ster 方法相比 ,此法在减少 T 形交叉口停车延误 方面有较大优势 ,对 T 形 3 相位交叉口信号配时 有很好的适用性和实用性 。
参考文献
[1 ] 陈吉发. 城市无信号控制 T 形交叉口通行能力研究 [ D ] . 南京 :东南大学 ,2008
由于 3 相位 T 形交叉口有单独的左转相位 , 因此左转车辆与对向直行车辆之间基本不存在冲
突 ,左转车辆在交叉口的运行时间主要和其运行 距离及运行速度有关 。对于 T 形交叉口方向 1 左转车辆运行速度来说 ,由于交叉口范围内车辆 启动速度较低 ,并且在交叉口范围内运行速度不 高 ,因此 ,可以近似认为左转车辆和直行车辆在交 叉口内的运行速度相等 ,所以此方向左转车辆在 交叉口范围内的运行时间主要与运行距离有关 。
ma x[ (V 2r / 2 + V 2s ) / n2 , V 1s / n2s ] + V 1l / n1l
(3) 式中 :V 2s ,V 2r 分别为 T 形交叉口方向 2 进口机动 车直行 、右转当量交通量 (其他方向当量交通量同 此) ; n1s , n1l 分别为 T 形交叉口方向 1 进口机动车 直行 、左转车道数 (其他方向车道数同此) ; n2 为 T 形交叉口方向 2 进口机动车车道数 。
图 2 T 形交叉口非机动车过街方式
1. 2 T 形交叉口信号相位设置 对于 T 形交叉口 ,考虑到将 1 方向的左转车
流和 2 方向的直行车流进行分离 ,因此将 1 方向 的左转车流单独设置为 1 个信号相位 。对于非机 动车和行人过街 ,在 T形交叉口建议采用2次过
收稿日期 :2009210216 修回日期 :2009212220 3“十一五”国家科技支撑计划项目 (批准号 :2006BAJ 18B03) 、国家自然科学基金项目 (批准号 :50978057) 资助
表 2 算法优化结果对比 s
周期 时长 改进算法 103 Webster 算法 39 交通工程学算法 700
相位 1 有效 绿灯时间
39
12
214
相位 2 有效 绿灯时间
24
8
217
相位 3 有效 绿灯时间
31
10
269
注 :相位 1 为进口 1 、2 直行 ,相位 2 为进口 2 左转 ,
T 形交叉口具体信号相位设置为 :相位 1 ,允 许方向 1 机动车流直行 ,方向 2 机动车直行和右 转 ,方向 3 进口道处非机动车和行人过街 ; 相位 2 ,允许方向 1 机动车左转 ,方向 2 进口道处非机 动车和行人过街 ;相位 3 ,允许方向 3 机动车左转 和右转 。这种信号相位设置能够充分保证左转车 流的通行权利 ,并且在保证机动车通行的同时 ,最 大程度地满足非机动车和行人的过街需求 ,对于 各方向机动车 、非机动车交通量较为平均的 T 形 交叉口较为适用 。
引 言
在城市道路交通系统中 ,交叉口不仅是道路 网中通行能力的瓶颈 ,而且还是道路交通事故高 发区域 。T 形交叉口是我国城市道路交叉口的重 要形式 ,随着道路交通流量的逐渐增加 , T 形交叉 口也逐渐成为城市道路网中通行能力的“隘路”和 交通事故的“多发源”[1] 。目前随着道路网中机动 车数量的不断增加 ,很多 T 形交叉口都从原来的 支路停车或者减速让行等无信号控制变成信号控 制 。因此 ,对 T 形交叉口信号配时的研究有较强 的现实意义 。
[ 4 ] Golob Tho mas F , Ruhl Bolie , Meurs Henk et al. An ordinal multivariate analysis of accident count s as f unctions of t raffic app roach volumes at intersec2 tions[J ] . Accident Analysis & Prevention , 1988 , 20 (5) :3352355
[ 2 ] Webster F V , Cobbe B M. Traffic signals [ R ] . London : Road Research Labo ratory , 1966
[ 3 ] Kell J H , Fullerto n I J . Manual of signal design [ M ] . Washington D C : Prentice2Hall , Inc , 1982
传统单点交叉口信号配时方法大多针对十字
形 2 相位信号交叉口的特性进行信号配时设计 , 比如王炜[10] 等人在《交通工程学》中介绍的方法 : 通过计算交叉口进口道等效交通量来计算交叉口
信号周期 ,进而对各相位绿灯时间进行分配 。
Ve
=V
+ 0. 5 H + 0. 6L n
(1)
T
=
13 330 P 1 333 - V e
交叉口范围内的运行速度也可以近似的等于直行 车辆的运行速度 ,因此 ,此方向左 、右转车辆在交 叉口范围内的运行时间也主要与各自运行距离有 关。
对于交叉口范围内的左 、右转车辆运行距离 , 可以按照其各自运行轨迹近似求得 ,如图 3 所示 :
图 3 交叉口车辆运行轨迹图
2 T 形交叉口 3 相位信号配时改进 及优化