第四讲单点控制-资料

（1）原则 （2）新建交叉口信号相位方案的确定
10
3、配时参数的计算
(1) 绿灯间隔时间
一个信号相位绿灯时间结束，到下一个相位信号绿灯时间开
始之间的时间间隔，称为绿灯间隔时间。与停止线到冲突点的距
离，车辆在进口道上的行驶车速，车辆制动时间等有关，公式如
下：
z
I ua ts
C
相位A r
相位B
35
三、半感应控制
1、检测器放在次要道路上 平时主路上总是绿灯，对次路预置最短绿灯时间。 P184图5-16———次路优先通行
36
2、检测器放在主要道路上
平时主路上总是绿灯，当检测器测不到主路由车辆时，才换 相位让次路通行。
► 避免主路车 被次路车辆打断， 且有利于次路上 自行车的通行。
37
四、全感应控制
(2)不适宜处于联动定时系统中的交叉口，宜用感应控制； (3)感应控制特别适用于交通只在一天的部分时间里需要信号
控制的地方； (4)感应控制在轻交通交叉口有其优越性，不致使主要道路上
的交通产生不必要的延误； (5)感应控制，在有几个流向的交通量时有时无或多变的复杂
交叉口上，可得到最大效益， (6)半感应信号通常适用于主次道路相交及只在次路有车辆和
c0
1.5L5 1Y
该式针对的是孤立的交叉口，假定其交通流量稳 定地到达交叉口。
26
（3）流量比： Y=Qd/Sd （4）总有效绿灯时间：
Ge=G0-L （5）各相位有效绿灯时间：
gej
Ge
yi Y
（6）各相位的绿信比： j

g ej C0
（7）各相位显示绿灯时间：gj gejAj lj
（8）最短绿灯时间：
gmin
7
Lp vp
I
Lp—行人过街道长度 Vp—行人过道速度，取1.0m/s
27
实例1：
L=3s I=4s A=3
韦伯斯特法求最佳周期，相位绿信比、显示绿灯时间
Gmin

7

Lp Vp

I
行人过街检验
28
(9)交叉口的通行能力与饱和度 交叉口各进口方向的通行能力是交叉口设计中
► 适用条件：适用于相交道路等级相当交通量相仿且 变化较大的交叉口上。
► 基本全感应控制
控制机理：交叉口没有机动车到达时，信号机以定周期方式 按最小周期运行。当某一方向来车时，则对来车方向放绿灯。
► 特殊全感应控制
38
1500
五
、
1200
定时控制 全感应控制
信
半感应或全感应控制
号
900
控
交叉口通行能力
南 q5
左、右）
直、右合用车道和左转专用车道 21
例题：2
已知：S1＝S2＝1440辆/小时， S3＝S4＝1200辆/小时，S5＝S6 北
360
6
1
432
西
96
4
3
120
东
504
2
5
300
东西方向车道相位组合：
东直、右合用车道＋西左=432+96=528 南
西直、右合用车道＋东左=504+120=624
的各相位的绿灯时间，一般30-60s。
W V
检测
D
33
1、设置初期绿灯时间考虑因素
（1）保证检测器和停止线之间车辆全部驶出； （2）保证行人过街时间； （3）非机动车安全过街。
34
2、设置单位绿灯延长时间考虑因素
（1）使车辆从检测器位置开出停车线； （2）尽量不产生绿灯时间损失； （3）注意被检测的车道数。
第五章 单个交叉口交通信号控制
§1 定时信号控制 §2 交通感应信号控制 §3 环形交叉口交通信号灯控制方法
1
§1 定时信号控制
一、定时信号控制的主要特点
1、全天可以是一个配时方案，或多个配时方案； 2、在每个时段，执行固定的配时方案； 3、配时方案来自于历史调查数据； 4、可以手动、自动切换配时方案； 5、信号机安装简单，维护方便，成本低。
连续车队能通过进口道停止线的最大流量。
绿灯开始时，驶入率并不是立即达到最大，而是 从零开始，逐渐达到最大。当绿灯结束时，驶出交叉 口的车辆也不可能立即终止，而是在绿灯结束后，驶 出率由最大逐渐降为零。可用下图表示。
12
损失时间 D
饱和流量
损失时间 C
红
A
有效绿灯时间 绿
黄B
红
实际绿灯时间
黄灯时间
图中实线下面的面积就是绿灯时间通过停车线的车辆数。
最关键的因素。应先从一个相位着手，找出相位通行 能力的计算方法，然后再对整个交叉口的通行能力及 饱和度进行分析。
① 信号相位的通行能力与饱和度
某一信号相位允许通过交叉口的车辆数(即通行能力)C
，取决于该相位的饱和流量(S)及所能获得的绿信比(g／c)，即
C＝S·g/c
(7－2)
一个信号相位的实际流量V与通行能力C的比值，称为相
加建设投资。
（6）服务水平评估——信控延误P174
延误估算方法：
1）各车道每车平均信控延误：d=d1+d2+d3
式中：d1——均匀延误；
d2——随机附加延误，
d3——初始排队附加延误。
31
§2 感应信号控制
一、原理
1928年由Baltimore首先引入，通过设在路口检测器
接受车流信息，使信号时间随流量自动改变配时方案。最
式中：SbT——直行车道基本饱和流量，见上表
自行车影响校正系数：
fb

1 1
bL

ge
1
(无左转专用相位） （有左转专用相位）
bL——绿初左转自行车数
② 左转车道饱和流量P168
有专用相位： SLSbLfwfg
无专用相位： SLSbL fwfgfL
16
③右转专用车道饱和流量P169 ④直左合用车道饱和流量P170
4
四、定时信号控制配时方法
► TRRL法（英国方法） ► ARRB法（澳大利亚方法） ► HCM法（美国方法） ► “停车线”法（中国城市道路规范） ► “冲突点”法（杨佩昆） ► 上海方法
5
TRL法（Webster）
6
ARRB法
7
HCM法
8
SH法
9
1、定时信号配时设计流程P165图5-9 2、信号相位基本方案的确定P166
位(或车道组)饱和度，用X表示。
29
30
② 交叉口的总通行能力与饱和度 交叉口的总通行能力，就是一个交叉口对于各个方向(全 部车流)所能提供的最大允许通过流率。 饱和度的实用限值定在0．8～0．9之间，交叉口就可以 获得良好的运行条件。如果饱和度的实用限值定得过低，势必
要扩大交叉口的平面尺寸才能满足一定的交通量要求，从而增
故关键车道：相位A：西直、右合用车道＋东
左，相位B:北直、左、右
22
（4）信号周期设计
交叉口的信号配时，应选用同一相位流量比（V/S）中
最大者进行计算。 ► 通常考虑的要求：
通 行P 能 力
使交叉口具有足够的通行能力；
使交叉口具有较小的车辆延误。
0
须确定：1、最短周期
车 辆P
周期
2、最佳周期
延 误
行人时才中断主路车流的交叉口。
41
智能控制方式：
►模糊控制 ►神经网络自学习控制 ►其他
42
§3 环形交叉口交通信号灯控制方法
43
一、作用
►交通信号灯是用来组织入环车辆与环内车辆 之间的交织，而不是两个不同方向车流的交 叉。所以在信号灯的配置、信号灯头的面对 方向、停车线位置的画法及信号控制方式上， 同十字形交叉口都有所不同。而且用信号控 制的环形交叉口的平面布局同常规环交也有 差别。
2
二、定时信号配时的基本原理及内容
1、基本原理：根据交叉口的道路条件及各进口 道到达交通流的流向与流量来确定定时信号的配时 方案。
2、基本内容： 确定信号相位方案：相位、相序 计算信号基本控制参数：周期时长、绿信比
3
三、评价信号控制交叉口的交通效益指标
►通行能力或饱和度 ►行程时间 ►延误 ►停车次数 ►停车率 ►排队长度 ►油耗
14
各类车道通用校正系数f（Fi）
（1）车道宽度校正
1
w3.03.5
fw0.4(w0.5) 2.7w3.0
0.05(w16.5) w3.5
（2）坡度及大车校正
fg 1(GHV)
G——道路坡度，下坡为0，
HV——大车率，这里不大于0.5。
15
① 直行车道饱和流量
STSbT fwfgfb
q5 s5 南 相位图（n＝３、n＝４）
q1 s1 q2 s2
东
20
（3）直、右合用车道和左转专用车道
北 q6
东西方向车道相位组合：
东直、右合用车道＋西左
西直、右合用车道＋东左
q1
q3
西
东
q4
q2
信号口关键车道：
相位A关键车道（东直、右＋西左或西
直、右＋东左） 相位B关键车道（南直、左、右或北直、源自制600方
式
选
300
择
图
0
300
600
900
1200
1500
（郊外道路）主要道路关键车道交通量（辆/h）
没有半感应控制最优的独立图块，用全感应控制最为有效的图3块9 最大；定时控制只在接近交叉口通行能力的图块上才有其优越性。
六、各种控制方式的优点
► 定时控制的优点：
(1)定时控制，因信号起动时间可取得一致而有利于同相邻交通 信号的协调，特别是要联结几个相邻交通信号或一个信号网 络系统；
为便于计算，取一个等面积的矩形套在曲线上，即图中的矩形ABCD。13 这个矩形的高就是饱和流率，它的底就是有效绿灯时间。
饱和流量一般取实测数据，如无实测数据时， 可按下式估算：
S f Sbi f Fi
i
式中：Sbi——第i进口车道基本饱和流量，见下表 f（Fi）——各类进口车道的各类修正系数。
► 四、信号控制方式
► 以采用定时信号为宜。
45
交通控制案例
某市中心两条主干路新华路和金光道的交叉点 为交通控制案例。该路口为规则的十字形交叉口， 相交道路均为三块板道路。
44
二、信号灯的配置
► 环形交叉口的每一个进口端上，应有两组信号 灯；—组面对进口道上的入环车辆；叫入口灯；另 一组面对这一进口道与上游进口道之间环道上行驶 的车辆，称为环道灯。
三、停车线
► 相应于上述两组信号灯，在每一进口端也有两条 停车线：一条画在进口道的入门端，近进口导向岛 的角顶，作入环车流的停车线；另一条画在这个进 口道上游方向的环道上、近右侧导向岛的前端角顶， 作环内车流的停车线。
⑤直右合用车道饱和流量
fTRSTfTR
fTR

(qR qT) q'T
)
合用车道直行车当量
17
（3）关键车道的确定——配时分配
（1）直、左、右合用车道
西
东
每一个相位都有 两个方向的车道 放行，取其中流 率比值（qi/si)高 的车道作为关键 车道。
南 直、左、右合用车道
交叉口关键车道：
相位A关键车道（东直、左、右或 西直、左、右）＋
3、绿信比
0
Cm
C0
0.75C0
1.5C0
周2期3
（1）最短信号周期cm 采用cm时，在一个周期内到达交叉口的车辆恰好全部被放 行，既无滞留车辆，信号周期也无富余。因此，cm恰好等于一 个周期内损失时间L加上全部到达车辆以饱和流量通过交叉口所 需的时间，
cm
L
n
1
yi
L 1Y
1
L——周期损失时间（P170）：
周期时长绿信比三评价信号控制交叉口的交通效益指标通行能力或饱和度通行能力或饱和度行程时间行程时间延误延误停车次数停车次数停车率停车率排队长度排队长度油耗油耗四定时信号控制配时方法四定时信号控制配时方法trltrl法法websterwebsterhcmhcm法法shsh法法1011定时信号配时设计流程定时信号配时设计流程p165p165图图559922信号相位基本方案的确定信号相位基本方案的确定p166p16611原则原则22新建交叉口信号相位方案的确定新建交叉口信号相位方案的确定11信号周期与绿灯时段n2绿灯间隔时间e小于3s时用3s黄灯时间
(2)定时控制的正常工作，不必通过检测器对车辆的检测，因此， 不存在路边停车及其他因素影响车辆检测的缺点；
(3)定时控制比感应控制更适用于大量、均匀行人交通的地方； (4)定时信号设施价格低于感应信号，且安装、维护方便。
40
► 感应控制的优点：
(1)在交通量变化大而不规则、难于用定时控制处置的交叉口， 以及在必须降低对主要干道干扰的交叉口上，用感应控制效 益更大；
相位B关键车道（南直、左、右或 北直、左、右）
18
例题：1
q4＝390
q2＝540
西
东
q1＝480
q3＝420
南 直、左、右合用车道
19
（2）直、左和直、右合用车道
相位A关键车道： 东直、左＋西直、右 或西直、左＋东直、右
西 q3 s3 q4 s4
相位B关键车道： 南直、左、右 或北直、左、右
北 q6 s6
G1
A
r E R2
C
R1 G2
E r
A
信号周期与绿灯时段（n=2, r>0)
E的最少值通常为4秒，A＝3，r＝1。在信号配时上，当计算的 绿灯间隔时间E小于3s时，用3s黄灯时间；大于3s时，则在3s黄 11 灯之外，其余时间配以全红时间。
(2) 饱和流量 在一次连续的绿灯信号时间内，进口道上一列
初为机械触点形式，现大多为g线m圈ax 形式，埋于路面下面。
gmin
g0
gi
g
32
二、基本的控制参数
最小绿gmin =gi+g0
因素： （1）检测器与停车线的距离D; （2）行人过街所需要的最短时间W/V； （3）非机动车通过交叉口所需要的最短时间；
单位延长绿g0 最大绿gmax: 定时信号配时最佳周期、绿信比所对应
L(LsIA)
k
=启动损失时间+绿灯间隔时间-黄灯时间
Y——全部相位的最大流量比（交通量/设计饱和流量）之和。 24
25
(2)最佳周期c0
按照英国学者韦伯斯特方法，在指定的条件下，
使车辆总延误最小的配时方案即为最优方案。其目的 是获得最佳的周期和绿信比。
根据研究和实验，使车辆通过交叉口的总延误最 小的最佳周期为：