交通管理与控制讲义(2)

行驶时间
交叉口受阻滞车辆的行驶时间－距离图示 车辆的延误时间是指车辆在受阻情况下通过交叉口所需时间与正常行驶同 样距离所需时间之差。由于单位时间段内到达交叉口的车辆数和车辆到达交叉口 的时间间隔是随机变化的，因此，在每个信号周期内总有一部分车辆在到达交叉 口停车线之前将受到红灯信号的阻滞，行驶速度降低，甚至被迫停车等待，并在 等候一段时间后通过起动加速，逐渐穿过交叉口。 图中，t1 对应车辆受红灯信号影响开始减速的时刻，t2 对应车辆若不受红灯 信号影响正常行驶到停车位置的时刻，t3 对应车辆经过减速实际行驶到停车位置 的时刻，t4 对应车辆起动加速的时刻，t6 对应车辆加速到正常行驶速度的时刻。 车辆通过交叉口的延误时间将由“减速延误时间”（t2 至 t3 线段长）、“停驶延误时
当道路不具有足够的通行能力即 Q ≤ q 时，其饱和度 x ≥ 1。兼顾到路口通行能力
与车辆行驶效率，通常在交叉口的实际设计工作中为各条道路设置相应的可以接 受的最大饱和度限值，又称为饱和度实用限值，用 xp 表示。饱和度实用限值一 般设置在 0.9 左右。实践表明，当饱和度保持在 0.8~0.9 之间时，交叉口可以获 得较好的运行条件；当交叉口的饱和度接近 1 时，交叉口的实际通行条件将迅速 恶化。②加大交叉口某信号相位的绿信比也就是降低该信号相位所对应的放行车 道的饱和度。当然，某一信号相位绿信比的增加势必造成其它信号相位绿信比的 下降，从而将会导致其它信号相位所对应的放行车道的饱和度相应上升。因此， 很有必要研究整个交叉口的总饱和度。
间段内将围绕某一平均值上下波动。
⑺ 饱和流量（难以调节）
饱和流量是指单位时间内车辆通过交叉口停车线的最大流量，即排队车辆加
速到正常行驶速度时，单位时间内通过停车线的稳定车流量，用 S 表示。饱和
流量取决于道路条件、车流状况以及配时方案，但与配时信号的长短基本无关。
具体而言，影响道路饱和流量大小的道路条件主要有车道的宽度、车道的坡度，
Q = S ⋅ λ = S ⋅ tEG C
可以看出，交叉口各方向入口道的通行能力是随其绿信比的变化而变化的， 是一个可以调节的参量，具有十分重要的实际意义。加大交叉口某信号相位的绿
信比也就是加大该信号相位所对应的放行车道的通行能力，使其在单位时间内能 够通过更多数量的车辆，然而值得注意的是，某一信号相位绿信比的增加势必造 成其它信号相位绿信比的下降，从而导致其它信号相位所对应的放行车道的通行 能力相应下降。
交叉口的总饱和度是指饱和程度最高的相位所达到的饱和度值，而并非各相 位饱和度之和，用 X 表示。对于某一确定的信号周期，当调节各个信号相位的 绿信比使得各股关键车流具有相等的饱和度时，交叉口的总饱和度将达到最小 值，此时下式成立：
n
∑∑ X
=
x1
=
y1 λ1
= x2
=
y2 λ2
= L = xn
=
yn λn
立科法、折算系数法、停车线法、冲突点法等。
韦伯斯特方法
折算系数法
阿克塞立科方法
车道宽度
车道宽度校正系数
车道宽度修正系数
车道坡度 车辆类型 左转车流
右转车流
/ 过街行人 交叉口所处地点条件
车道坡度校正系数 大车校正系数
左转专用车道校正系数 左直合用车道校正系数 右转专用车道校正系数 右直合用车道校正系数
┋ 直行车道校正系数
/
基本饱和流量
车道坡度修正系数
基
（
车 本
流
饱
构
和
成
系 流
数
量
）
⑻ 通行能力（可以调节） 通行能力是指在现有道路条件和交通管制下，车辆以能够接受的行车速度行 驶时，单位时间内一条道路或道路某一截面所能通过的最大车辆数，用 Q 表示。 其中，“现有道路条件”主要是指道路的饱和流量，“交通管制”主要是指交叉口的 绿信比配置，而“能够接受的行车速度”对应于饱和流率。通行能力与饱和流量、 绿信比之间的关系可以用下式表示：
l = tG + I − tEG = I − tBC + tFL = tG + I − (tG + tY − tL ) = tL + tR
式中，tR 表示全红时间。 对于一个信号周期而言，总的损失时间是指所有关键车流在其信号相位中的 损失时间之和，用 L 表示。而关键车流是指在各信号相位中交通需求最大的那 股车流，关键车流将对整个交叉口的通行能力和信号配时设计起决定作用。交叉 口总的绿信比是指所有关键车流的绿信比之和，即所有关键车流的有效绿灯时间 总和与信号周期之比值，如下式所示：
号周期大小的选取（ Y ↑⇒ C ↑ ），后者则决定各相位绿灯时间的合理分配
（ yi ↑⇒ λi ↑ ）。 ⑽ 饱和度（可以调节） 道路的饱和度是指道路的实际流量与通行能力之比，用 x 表示。 x= q = q ⋅ C = y （x> y） Q S tEG λ
从上式可以看出，①当道路具有足够的通行能力即 Q > q 时，其饱和度 x < 1；
D
25.1~40.0
B
5.1~15.0
E
40.1~60.0
C
15.1~25.0
F
>60.0
我国服务水平与平均延误时间关系对照表 服务水平等级 平均延误时间（秒） 服务水平等级 平均延误时间（秒）
A
0~10.0
D
35.1~55.0
B
10.1~20.0
E
55.1~80.0
C
20.1~35.0
F
服务水平等级
⑼ 交通流量比（难以调节） 车道交通流量比是指道路的实际流量与饱和流量之比，用 y 表示。
y= q S
可以看出，车道交通流量比是一个几乎不随信号配时影响的交通参量，它在 一定程度上反映了道路的拥挤状况，是进行信号配时设计的一个重要依据。
相位交通流量比（临界车道组交通流量比）是指某信号相位中车道交通流量 比的最大值，即关键车流的交通流量比。将信号周期内所有相位所对应的关键车 流的交通流量比累加，即为交叉口的总交通流量比，用 Y 表示。交叉口的总交 通流量比与相位交通流量比是影响信号配时设计的两个重要因素，前者将决定信
∑n
λk
k =1
=
C−L C
2．交通流参数
⑹ 交通流量（难以调节）
交通流量是指单位时间内到达道路某一截面的车辆或行人数量，用 q 表示。
到达交叉口的交通流量是指一个信号周期内到达停车线的车辆数，其主要取决于
交叉口上游的驶入交通量。交通流量通常随时间随机变化，且变化规律比较复杂，
既包括规律性的变化，也包括非规律性的变化，换而言之，交通流量在不同的时
交通流量比 y
各股车流
饱和度 x
各股车流
3．性能指标参数
⑾ 延误时间
关键车流 关键车流 关键车流 所含车流最大取值
关键车流组 关键车流组 关键车流组 所含车流最大取值
行驶距离
V=VC
停车线位置附近 理想到达时间 V=VC
停驶延误时间 减速延误时间
理想离开时间 加速延误时间
t1 t2
t3
t4
t5 t6
∑ ∑ ∑ ∑ ∀xi < 1 ⇒ ∀yi < λi ⇒
yi <
λi ⇒
yi <
t EGi C
每条车道的饱和度实用限值应根据车道所处的具体实际情况和对车道的具
体限制要求，选用适当合理的数值。例如，在实行联网协调控制的交叉口，为了
改善主要干道上车辆行驶的连续性，可以为主干道规定一个较低的饱和度实用限
值（绿信比较大，绿灯时间较长），而与之相交叉的次要干道则选择较高的饱和
度实用限值；在“公共交通优先”的控制网络中，给予包含公共交通的线路较低的 饱和度实用限值，可以提高公共交通车辆的行驶速度，减小其受阻延误时间；车
流量较大的车道或连接相距较近交叉口的较短车道，为避免发生交通堵塞，同样
要求选择较低的饱和度实用限值。
交通参量
车流
相位
交叉口
绿信比 λ
各股车流
损失时间 l
各股车流
服务水平是指司机和乘客对道路交通运行所要求达到的服务质量标准。通常 将服务水平划分为 A、B、C、D、E、F 共 6 个等级，其中交叉口平均延误时间 的大小与交叉口服务水平的高低关系最为密切。
美国服务水平与平均延误时间关系对照表 服务水平等级 平均延误时间（秒） 服务水平等级 平均延误时间（秒）
A
0~5.0
美国城市干线街道服务水平
运行情况
平均运行速度 （Km/h）
A
自由交通量（畅通）
影响道路饱和流量大小的车流状况主要有大车混入率路饱和流量大小的配时方案主要指信号相位的设置情况。
饱和流量值应尽量通过现场实地观测求得，但在某些情况下，例如设计一个
新的交叉口时，由于无法使用实测的方法求得饱和流量值，此时可以使用一些公
式或图表来近似求取道路的饱和流量值。常用的计算方法有韦伯斯特法、阿克塞
VC 2 2a
VC ⎟⎟⎠⎞
= VC a
，也称之为平均车辆一次完全停车
所对应的“减速—加速延误时间”。 交叉口总的延误时间是指所有通过交叉口的车辆的延误时间之和，用 D 表
示；交叉口的平均延误时间则是指所有通过交叉口的车辆的延误时间平均值，用 d 表示。交叉口的平均延误时间是一个评价交叉口运行效果和衡量交叉口服务水 平的重要指标，具有十分重要的参考意义。
间”（t3 至 t4 线段长）与“加速延误时间”（t4 至 t5 线段长）三部分构成。 假设车辆的平均加速度为±a，车辆的平均行驶速度为 VC，那么在交叉路口
受信号控制影响而被迫停车的车辆的平均减速延误时间与平均加速延误时间之
和 dh
= VC a
−