道路交通管理与控制_第五章单点交叉口的信号控制.doc

一、交通信号灯及其设置依据（一）交通信号灯交通信号灯及其控制技术随着社会的发展而发展。早期的交通信号灯只有红、绿两种灯色，绿色表示允许通行，红色表示禁止。后来由于车辆不断增多以及驾驶员争道，则出现了红、黄、绿三种灯色的交通信号控制。黄灯对驾驶员争道起预警作用，黄灯亮表示红灯即将亮，车辆须停止。随着交通事业的发展，在交叉路口，各个方向的车-车冲突、人-车冲突问题越来越突出，这就要求对车流、人流在时间上进行更加严格的分离。为了适应这种发展的需要，信号配时技术的研究得到不断进步，相继出现了各种时间分离方法。同时，由于电子技术的不断发展，也为设计适应需要的交通信号控制机及车辆检测器提供了条件。同时也先后出现了不同种类的交通信号控制设备，例如：机械控制器、电机控制器、电子控制器、直至计算机控制系统。相应的产生了符合多种时间分离方法的多样化的现代信号灯。除了红、黄、绿三色灯以外，还出现了指示方向的箭头灯、闪烁灯以及倒计时指示灯等。随着信号灯种类的发展，各国使用这些信号灯的含义也有一些差异。后来，经过各国家协商，基本上认同了1974年的欧洲道路交通标志和信号协定，其信号灯含义简述如下：1非闪灯：（1）绿灯面对绿灯的车辆可通行。（2）红灯面对红灯的车辆禁止通行。（3）黄灯即将亮红灯，车辆需停止。2闪烁灯：（1）红灯闪警告车辆不许通行。（2）黄灯闪车辆可以通行，但要特别小心。3箭头灯：（1）绿色箭头灯车辆只允许沿箭头所指的方向通行。（2）红色或黄色箭头灯只对箭头所指方向起红灯或黄灯的作用。4专用于自行车的信号灯：（1）应在信号灯的基础上加有自行车的图案。5专用于行人的信号灯：应在信号灯的基础上加上人形图案。我国2003年10月颁布的中华人民共和国道路交通安全法中对信号灯含义有如下规定：（1）绿灯亮时，准许车辆、行人通行，但转弯的车辆不准防碍直行的车辆和被放行的行人通行。（2）黄灯亮时，不准车辆、行人通行，但已越过停止线的车辆和进入人行横道的行人，可以继续通行。（3）红灯亮时，不准车辆、行人通行。（4）绿色箭头灯亮时，准许车辆按箭头所示方向通行。（5）黄灯闪烁时，车辆、行人须在确保安全的原则下通行。对人行横道灯信号有如下规定：（1）绿灯亮时，准许行人通过人行横道。（2）绿灯闪烁时，不准行人进入人行横道，但已进入人行横道的，可以继续通行。（3）红灯亮时，不准行人进入人行横道。使用交通控制信号的主要目的是使各类、各向交通流有序、高效地通行。一个交叉口若其车流量较小时，通过设置停车或让路标志就可解决交通分离问题；一旦当交叉口的交通量接近其通行能力时，若不设置交通控制信号，就会因车流不畅而大大增加车辆的停车次数与延误时间。正确设计、合理设置和有效运用交通控制信号，不仅可以达到提高交叉口的通行能力、疏散交通、保证交通畅通的目的，而且兼有改善交通安全的效果。（二）交通信号的设置依据一般来说，当交通量发展到接近停车或让路标志交叉口所能处理的能力时，才在这种交叉口上加设交通信号控制。由于设有停车或让路标志的交叉口和采用信号灯控制的交叉口各有利弊，各有其适用的条件。所以，信号灯设得合理、正确，就能够发挥信号灯的交通效益；设置不当时，非但浪费了设备及安装费用，且对交通还会造成不良的后果。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，所以各国制定依据的具体数字不尽相同，但原则上大多根据交叉口的通行能力和交叉口的延误来确定是否采用。我国于1994年颁布实施国家标准道路交通信号灯安装规范（GB 1488694）。该规范对我国各道路交叉口和路段上交通信号灯的安装依据、安装方法和安装要求作出了规定。其中，对于信号灯的安装规定了如下的依据：（1）当进入同一交叉口高峰小时及12h交通流量超过表5-1所列数值及有特别要求的交叉口可设置机动车信号灯。表5-1 交叉口设置信号灯的交通流量标准主道路宽度（M） 主路交通流量（辆H） 支路交通流量（辆H） 高峰小时 12H高峰小时 12H小于 75080003503800800900027021001200130001902000大于 900100003904100100012000300280014001500021022001800200001501500注： 表中交通流量按小客车计算，其他车辆应折算为小客车当量。 12h交通流量为7:0019:00的交通流量。（2）设置机动车道信号灯的交叉口，当道路具有机动车、非机动车分道线且道路宽度大于15m时，应设置非机动车道信号灯。（3）设置机动车道信号灯的交叉口，当通过人行横道的行人高峰小时流量超过500人次时，应设置人行横道信号灯。（4）实行分道控制的交叉口应设置车道信号灯。（5）在交叉口间距大于500m、高峰小时流量超过750辆以及12h流量超过8000辆的路段上，当通过人行横道的行人高峰小时流量超过500人时，可设置人行横道信号灯及相应的机动车道信号灯。二、交通信号控制参数一般来说，在交通控制中至少有3个基本参数是可以由信号机直接控制的，这就是周期C、绿信比和相位差tos。除此之外，某些信号机还能对相位数进行控制，如从2相位变成4相位或相反等。（一）步伐和步长考虑左图所示的灯控路口。每个方向最多有8种灯色：红、黄、绿、左箭头、直箭头、右箭头、人行红灯、人行绿灯。当进行信号控制时，这些灯色中的某些将被点亮。某一时刻，灯控路口各个方向各信号灯状态所组成的一组确定的灯色状态称为步伐，不同的灯色状态构成不同的步伐。例如：信号机在时刻7:30开机，此时，南北方向左转绿箭头灯和红灯亮，东西方向的红灯亮，所有人行红灯亮，其他灯均不亮，若该状态持续35s，则我们说这是控制方案中的一个步伐，其步长为35s。一般来说，步长的变化单位为1s，因此，其最小值为1s。（二）周期用于指挥交通的信号总是一步一步循环变化的，一个循环由有限个步伐构成。一个循环内各步伐的步长之和称为信号周期，简称周期。周期时长也是信号灯各种灯色轮流显示一次所需要的时间，即各种灯色显示时间之总和；或是某主要相位的绿灯启亮开始到下次该绿灯再次启亮之间的一段时间。（三）相位在交通控制中，为了避免平面交叉口上各个方向交通流之间的冲突，通常采用分时通行的方法，即在一个周期的某一个时间段，交叉口上某一支或几支交通流具有通行权（即该方向上的信号灯为绿色或绿箭头），而与之冲突的其他交通流不能通行（即该方向上的信号灯为红色）。在一个周期内，平面交叉口上某一支或几支交通流所获得的通行权称为信号相位，简称相位；一个周期内有几个信号相位，则称该信号系统为几相位系统。可以用有向线段表示相位，有向线段的箭头方向与车辆运动方向一致。若一个灯控路口为4相位系统，第1相位东西向交通流直行，第2相位东西向交通流左转，第3相位南北向交通流直行，第4相位南北向交通流左转，而所有右转向交通流均不予控制，其交通运行图如图5-2所示。有时为了提高路口利用率，某一相位一支交通流的通行权可以保持到下一个相位，最常见的是左转交通流，如下图所示。由于第2相和第4相的左转交通流分别为第1相和第3相的延续，因而其步长可以短一些，如几秒钟。因此，有人称之为“半相位”。不少著作对左转相进行了详细分类，然而，用步伐和步长的概念去描述却相当简单：上述例子实际为一个周期中的四个步伐。（四）绿信比在一个信号周期中，各相位的有效绿灯时间与周期长度的比值称为绿信比。若设gei为第i相信号的有效绿灯时间，C为周期长度，则该相信号的绿信比i为 （5-1）显然，0iOm时，交通量随占有率的增加而降低；当占有率O=100%时，交通量为零，道路完全堵塞。（二）相位差与绿信比控制模式除了周期之外，相位差和绿信比也是交通信号控制最重要的控制参数。相位差决定于路口之间几何间距及系统的车流宏观平均速度，如果系统具有相对稳定的交通行为，平均车速也视为定值，那么相位差也应该是不变值。然而由于协调控制，周期长短在变化，要保持确定的相位差，就必须实现相位差跟踪控制。要注意的是相位差的频繁变化对系统协调控制不利，应根据实际需要对相位差进行锁定控制。绿信比控制分为宏观绿信比控制和微观绿信比控制。宏观绿信比控制对应方案选择，微观绿信比控制对应于多相位控制中每一个相位状态绿信比的微调控制。在微观绿信比控制中主要考虑是否延长或缩短可变步伐的绿信比。在绿信号结束之前，若车辆检测器探测到有车辆，就需要延长绿信号时间；如果没有检测到车辆，就缩短绿信号时间。为了使系统控制过程保持稳定，由感应控制引起的时间差必须设法在指定的步伐加以补偿，使信号周期保持固定。人为设定单位延长时间，如确定5秒/单位，当实际检测车辆间隙时间小于5秒时，则信号继续延长。当检测的间隙时间大于5秒时，进入下一步信号显示。如果延长时间达到限定的最大绿灯时间，则取消延长，信号执行下一步。（三）时间表控制模式在这种控制方式下，系统采用感应控制和方案选择相结合。根据平时收集到的交通信息，总结出一套适合于交叉口在不同时间段内（高峰期及非高峰期）的交通控制方案，将这些方案设置于控制系统内。在实时控制时，系统根据车辆检测器实时采集数据选择方案，在此基础上进行感应信号控制。一旦车辆检测器出现故障，也可以根据平时积累的交通规律数据按预定的方案进行信号控制。（四）子区域连接控制模式当考虑区域交通控制系统时，在控制区域范围内可以根据区域内交通状况把许多路口划分为不同的周期子区。一个周期子区可以由二个以上路口组成，也可以由单一路口组成。在一个周期子区内必有一个关键路口，这些关键路口都应安装车辆检测器。关键路口收集的交通数据决定了该子区的控制方案。同一周期子区内又划分为不同的相位差绿信比子区。单个交叉口定时信号控制是其他信号控制方法的基础，本节将介绍定时信号控制的基本原理和定时信号控制配时的基本流程，并考虑到公交优先、混合交通、行人信号等特殊情况下，信号配时的优化过程及交叉口的渠化方法。一、定时信号配时的基本内容定时信号控制配时的基本内容包括两部分：确定信号相位方案和信号基本控制参数。（一）信号相位方案确定信号相位方案，是对信号轮流给某些方向的车辆或行人分配通行权顺序的确定，即相位方案是在一个信号周期内，安排了若干种控制状态，并合理地安排了这些控制状态的显示次序。相位的概念在第一节中已经讲述，一般来说，信号控制多采用两相位配时图，如图5-6所示： 图5-6 两相位信号配时图图5-6所示的两相位定时信号相位图是最常见的十字交叉口的相位安排方式。这种相位方案适用于左转车流量较小的情况下，然而，在信号交叉口的配时设计中，由于左转流量对交叉口运行的影响最大，所以在许多情况下相位数、相位类型、相位次序等常常是要依据左转流量的要求来确定的。根据相位的设置是否允许左转车流与其他车流发生冲突，可以将相位分成允许冲突相位和保护转弯相位两类。当然，按照这个原理，对于右转车流同样也是适用的。例如，当左转车流量很大且有左转专用道的时候，可以把上图中的两相位变成为3相位或4相位的信号配时方案，图5-7给出的是具有左转相位的三相位方案图。图5-7 具有专用左转相位的三相位方案另外，若只是一侧进口道左转车辆较多时，例如西侧，则可选用另一种单侧左转相位。这种相位的信号组合是对西侧进口道放绿灯，其他方向均放红灯。控制状态是西侧左、直、右车辆有通行权，其他各向车辆均不准通行；再加上两个基本的两相位信号，就形成另一种三相位配时方案。若这个单侧左转相位放在东西通车相位之前，称为前导左转相或早启左转相；若是在东西相之后，则称为后延左转相或迟断左转相。也有人不把这种相位堪称一个单独的相位，而把它看成是东西相位的早启或迟断的一个附加信号时段。图5-8 机动车信号控制的八个相位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，如图5-8所示。如要加上为行人或自行车配的专用相位，那配时方案的形式就更多种多样。根据交叉口交通流向流量的特征，可视设计需要，选择适合的相位，并作不同次序的安排，就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。（二）信号基本控制参数点控制定时信号基本控制参数有周期时长和绿信比。其中周期时长是决定点控制定时信号交通效益的关键控制参数，所以是信号配时设计的主要对象。周期长、绿信比、相位差等信号配时参数的基本概念详见本章第一节。信号配时参数的确定方法及流程详见第三节。二、定时信号配时的基本原理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。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与流量来确定定时信号的配时方案。 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法（也称Webster法），澳大利亚的ARRB法（阿克塞立克方法）以及美国的HCM法等，在我国也有“停车线法”和“冲突点法”等方法。随着研究的不断深入，定时信号的配时方法也在进一步的改进之中。本节主要介绍传统的TRRL方法，即利用F.韦伯斯特-B.柯布理论进行信号配时的基本思想。在点控中，利用F.韦伯斯特-B.柯布理论对路口进行信号配时时，主要决定的两个因素是信号周期和绿灯时间。 （一）最短信号周期 交叉口的信号配时，应选用同一相位流量比中最大的进行计算。采用最短信号周期Cm时，要求在一个周期内到达交叉口的车辆恰好全部被放行，即无停滞车辆，信号周期也无富余。因此，恰好等于一个周期内损失时间之和加上全部到达车辆以饱和流量通过交叉口所需时间，即 （5-5） 式中，L为周期损失时间；为第i 个相位的最大流量比。由公式（4-5）计算可以得到 （5-6） 式中，Y为全部相位的最大流量比之和。 （二）最佳信号周期： 最佳周期时长Co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。若以延误作为交通效益指标，使用如下的webster定时信号交叉口延误公式： 周期时长的取值应当在有一个合适的范围。增大周期时长，可提高通行能力，但当周期时长超过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两个因素来确定。（三）有效绿灯时间与最佳绿信比 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延误最少为原则。按这个原则绿信比应该与相位的交通流比率成正比，即 （5-9） 式（5-9）中，分别为第一和第二相位的有效绿灯时间；，则分别显这两个相位的流量比率。公式（5-9）可以进一步引伸，用于多相位的交叉口。即 或 （5-10） 由公式（5-10）可以求出每一相位的绿灯时间。 （5-11） 两相位三相位四相位双向左转机动车流线 非机车流线 图5-10 信号相位常用基本方案三、定时信号配时的流程和方法 （一）定时信号配时设计流程单个交叉口定时交通信号配时设计，要按照不同的流量时段来划分信号配时时段，在同一时段内确定相应的配时方案。改建、治理交叉口，具有各流向设计交通量数据时，信号配时设计的流程应如图5-9所示。 （二）信号相位基本方案1信号相位的确定原则在设定交通信号相位时，应遵循以下原则：a. 信号相位必须同交叉口进口道车道渠化（车道功能划分）方案同时设定，有专用转弯相位必须相应地设置专用车道；b. 信号相位对应于左右转弯交通量及其专用车道的布置，常用基本方案示于图5-10。c. 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到达3辆时，宜用左转专用相位；d. 同一相位各相关进口道左转车每周期平均到达量相近时，宜用双向左转专用相位，否则宜用单向左转专用相位。2新建交叉口信号相位方案的确定对于新建交叉口，在缺乏交通量数据的情况下，对于十字交叉口，建议先按表5-2所列进口车道数与渠化方案选取初步试用方案；对于T形交叉口，建议先用三相位信号；然后根据通车后实际交通各流向的流量调整渠化及信号相位方案。表5-2 新建十字形交叉口建议试用方案进口车道数 渠化方案信号相位方案进口车道数渠化方案信号相位方案54344422（三）设计交通量确定设计交通量时，应按交叉口每天交通量的时变规律，分为早高峰时段、下午高峰时段、晚高峰时段，早、晚低峰时段，中午低峰时段及一般平峰时段，然后确定相应的设计交通量。已选定时段的设计交通量，须按该时段内交叉口各进口道不同流向分别确定，其计算公式如下： （5-12）式中：配时时段中，进口道m、流向n的设计交通量（pcu/h）；配时时段中，进口道m、流向n的高峰小时中最高15min的流率（pcu/15min）。无最高15min流率的实测数据时，可按下式估算： （5-13）式中：配时时段中，进口道m、流向n的高峰小时交通量（pcu/h）；配时时段中，进口道m、流向n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。（四）饱和流量计算饱和流量的定义是：在一次连续的绿灯信号时间内，进口道上一列连续车队能通过进口道停止线的最大流量，单位是pcu/绿灯时间。饱和流量随交叉口几何因素、渠化方式及各流向交通冲突等情况而异，比较复杂。因此，应尽量采用实测数据，实在无法取得实测数据时，如新建交叉口设计时，才考虑用以下估算方法1。交叉口进口道经划分车道并加渠化以后，进口道饱和流量随进口道车道数及渠化方案而异，所以必须分别计算各条进口车道的饱和流量，然后再把各条车道的饱和流量累计成进口道的饱和流量。饱和流量用实测平均基本饱和流量乘以各影响因素校正系数的方法估算。即进口车道的估算饱和流量： （5-14）式中：进口车道的估算饱和流量（pcu/h）；第i条进口车道基本饱和流量（pcu/h），i取T、L或R，分别表示相应的直行、左转和右转，下同； 各类进口车道各类校正系数。1基本饱和流量各类进口车道各有其专用相位时的基本饱和流量，可采用表5-3中的数值：表5-3 各类进口车道的基本饱和流量（pcu/h）车道 车道 直行车道 14002000平均1650左转车道 13001800平均1550右转车道 1550注：进口车道宽度：3.03.5m。 2各类车道通用校正系数（1）车道宽度校正： （5-15）式中：车道宽度校正系数；W车道宽度（m）（2）坡度及大车校正： （5-16）式中：坡度及大车校正系数；G道路纵坡，下坡时取0；HV大车率，这里HV不大于0.50。3直行车道饱和流量直行车流受同相位绿灯初期左转自行车的影响时，直行车道设计饱和流量除需作通用校正外，尚需作自行车影响校正，自行车影响校正系数可按下式计算： （5-17）式中：自行车影响校正系数；绿初左转自行车数（辆/周期）直行车道饱和流量： （5-18）式中：直行车道饱和流量（pcu/h）；直行车到基本饱和流量（pcu/h），见表5-3。4左转专用车道饱和流量（1）有专用相位时 （5-19）式中：左转专用车道有专用相位时的饱和流量（pcu/h）；左转专用车道有专用相位时的基本饱和流量（pcu/h），见表5-3。（2）无专用相位时 （5-20） 式中：fL为左转校正系数，可按下式估算： （5-21）式中：无左转相位时左转专用车道饱和流量（pcu/h）；对向直行车道数的影响系数，见表5-4；对向直行车流量（pcu/h）；绿信比。表5-4 对向直行车道数的影响系数对向直行车道数 12341.00.6250.510.445右转专用车道饱和流量（1）有专用相位时： （5-22）式中：有专用相位时右转专用车道饱和流量（pcu/h）；右转专用车道基本饱和流量（pcu/h），见表5-3；转弯半径校正系数，若r表示转弯半径（m），则可按下式计算： （5-23）（2）无专用相位时： （5-24）式中：无专用相位时右转专用车道饱和流量（pcu/h）；行人或自行车影响校正系数，可按下式计算： （5-25）行人影响校正系数可用下式表示： （5-26）式中：右转绿灯时间中，因过街行人干扰，右转车降低率；过街行人消耗绿灯时间（s）；右转相位有效绿灯时间（s）；C信号周期时长（s）。按上式估算有困难时，建议按表5-5查找。表5-5 行人影响校正系数周期 （S） 行人少（小于20人/周期） 行人多（大于20人/周期） =0.15=0.7/C/C0.40.50.60.40.50.6600.880.880.870.450.420.40900.870.870.860.400.380.361200.870.860.860.370.360.35自行车影响校正系数： （5-27）式中：该相位显示绿灯时长（s）；直行自行车绿灯初驶出停止线所占用的时间（s）。若无实测数据时可用简化方法估算，如下式表示： （5-28）式中：直行自行车每周期平均交通量（辆/周期）红灯期到达排队自行车绿初驶出停止线的饱和流量，建议取3600（辆/mh）自行车道宽度（m）。6直左合用车道饱和流量 （5-29）直左合流校正系数： （5-30） （5-31） （5-32）式中：STL直左合用车道饱和流量（pcu/h）；fTL直左合流校正系数；qT合用车道中直行车交通量（pcu/h）；qL合用车道中左转车交通量（pcu/h）；qT合用车道中直行车当量（pcu/h）；KL合用车道中的左转系数。此外，直右合用车道饱和流量、直左右合用车道饱和流量、左右合用车道饱和流量也均需结合各自的道路交通情况进行独立的校正计算，其校正方法与直左合用车道饱和流量的校正思路雷同，此处不再一一赘述。（五）配时参数计算根据第三节第二部分介绍的TRRL配时方法的基本原理，信号配时参数可按如下公式计算：1最佳周期时长式中: L为信号总损失时间，Y为流量比总和。2信号总损失时间式中：起动损失时间，应实测，无实测数据时可取3s；A黄灯时长，可定为3s；I绿灯间隔时间（s）；k一个周期内的绿灯间隔数。3绿灯间隔时间式中：z停止线到冲突点距离（m）；车辆在进口道上的行使车速（m/s）；车辆制动时间（s）。当计算绿灯时间隔时间I3s时，配以黄灯时间3s；当I3s时，其中3s配以黄灯，其余时间配以红灯。4流量比总和，按下式计算：式中：Y组成周期的全部信号相位的各个最大流量比y值之和；j一个周期内的相位数；第j相的流量比；设计交通量（pcu/h）；设计饱和流量（pcu/h）。当计算的Y值大于0.9时，须改进进口道设计或/和信号相位方案，并进行重新设计。5总有效绿灯时间。每周期的总有效绿灯时间按下式计算：6各相位有效绿灯时间7各相位的绿信比8各相位显示绿灯时间式中：第j相位起动损失时间；其余符号意义同上。9最短绿灯时间式中：最短绿灯时间（s）；行人过街道长度（m）；行人过街步速，取1.0 1.2 m/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。 （六）信号交叉口通行能力与饱和度1通行能力的一般表达式道路交通通行能力表征道路交通设施能够处理交通的能力。其通用定义是道路交通设施中，在要考察的地点或断面上，单位时间内能够通过的最多交通单元。它是交通规划、交通工程设计与交通管理等交通工程有关各领域中必不可少的一个重要指标。信号交叉口通行能力分别按交叉口各进口道估算，一般以小车当量单位计；信号交叉口一条进口道的通行能力是此进口道上各条进口车道通行能力之和；一条进口道的通行能力是该车道饱和流量及其所属信号相位绿信比的乘积。一条进口道通行能力为： （5-33）式中：第i条进口车道的通行能力（pcu/h）；第i条进口车道的饱和流量（pcu/h）；第i条进口车道所属信号相位的绿信比；2饱和度各车道饱和度是各车道实际到达交通量与该车道通行能力之比，即： （5-34）（七）服务水平估计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。延误的影响因素众多，涉及交叉口几何设计与信号配时的各个方面，是一个能够综合反映交叉口的几何设计与信号配时优劣的评价指标。1延误估算方法延误是一个影响因素十分复杂的指标。理论计算所得结果难以精确符合实际情况。所以应采用现场观测的延误数值作为评价依据，特别是对原有交叉口评价分析或做改善效果的前后对比分析且有条件做现场观测时，须用现场观测数据。对设计交叉口的不同设计方案作比较分析且无法现场观测时，才用估算方法。延误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的加权平均值；整个交叉口的每车平均延误是各进口道延误的加权平均值。 （1）各车道延误可用下式估算： （5-35）式中：d各车道每车平均信控延误（s/pcu）；均匀延误，即车辆均匀到达所产生的延误（s/pcu）；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）初始排队附加延误，即在延误分析期初停有上一时段留下积余车辆的初始排队使后续车辆承担的附加延误（s/pcu）。设计交叉口对于设计交叉口，因要满足设计服务水平的要求，不应出现在分析期初留有初始排队的情况，即不应出现有初始排队的附加延误，则设计交叉口时各车道延误用下式计算： （5-36） （5-37） （5-38）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0.25h；e单个交叉口的信号控制类型效正系数，定时信号取e=0.5；感应信号e随饱和度与绿灯延长时间而变，当绿灯延长时间为25s时，建议的平均e值列于表5-6。表5-6 建议e值X E平均值 XE平均值 0.50.040.230.130.60.130.280.200.70.220.340.280.80.320.390.350.90.410.450.431.00.50.5原有交叉口 对原有交叉口作延误评估时，应考虑初始排队的延误，即按公式5-31计算。其中，对于，可按下式计算： （5-39）式中：-饱和延误（s/pcu），可用下式表示； （5-40）不饱和延误（s/pcu），可用下式表示； （5-41）在T中积余车辆的持续时间（h），可用下式表示： （5-42）分析期初始积余车辆，须实测；绿灯期车流到达率校正系数，按下式计算： （5-43）P绿灯期到达车辆占整周期到达量之比，可实地观测。对于，可用式5-38计算，即：对于，其随前式算得的在T中积余车辆的持续时间而定，可按下式计算： （5-44）（2）各进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： （5-45）式中：进口道A的平均信控延误（s/pcu）；进口道A的第i车道的平均信控延误（s/pcu）；进口道A的第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： （5-46）式中：交叉口每车的平均信控延误（s/pcu）；进口道A的高峰15min交通流率（辆/15min）。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列于表5-7。表5-7 交叉口服务水平评价标准服务水平 每车信控延误（S）服务水平每车信控延误（S）A10B1120C2135D3655E5680F80按照表5-7所示，新建、改建交叉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。四、定时信号配时的改进方法在上一节中我们对信号控制的流程有了较为全面的了解，信号配时的方法是以英国的TRRL法为主的。然而该方法在现实生活中有其局限性，比如，在Webster延误公式中，当饱和度x1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。此外该方法主要针对于机动车交通的信号配时，对于我国混合交通的特点也有其局限性。因此,各国学者通过研究得到许多基于该方法的修正或是改进方法。ARRB方法和改进的F.韦伯斯特-B.柯布理论是目前较为常用的改进方法。我国学者在混合交通相位设计和冲突点分析等方面也取得了一些成果。（一）基于延误优化的ARRB改进方法澳大利亚的ARRB法就是通过改进Webster延误公式而得到的，它考虑了超饱和交通的情况，得到的延误公式如下： （5-47）式中：D总延误（s）；平均流溢排队车辆数。同时，再考虑停车因素，完全停车的停车率为： （5-48）再把优化周期的时间改为油耗，而把延误作为延误和停车的函数，即油耗： （5-49）式中：E油耗；H每小时完全停车数，H=hq；K停车补偿参数。K可按不同优化要求，取不同的值。要求油耗最小时，取k0.4；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： （5-50）除了ARRB对其延误公式进行了修正外还有众多的延误公式，如OSCADY延误公式、Han综合延误公式、Allsop1971年提出的基于估算延误极小化的交通相位信号配时方法等。这里不详细介绍，读者可参考相应书目深入了解。（二）基于混合交通的改进的F.韦伯斯特-B.柯布理论我国既是人口大国又是自行车大国，混合交通的情况十分普遍，上节中TRRL法的信号配时主要考虑的是交叉口机动车交通的运行情况，如不加改进直接应用到交叉口的配时当中将起不到很好的效果。为了考虑非机动车辆对路口信号配时的影响，可以考虑对F.韦伯斯特-B.柯布公式进行适当的改进，即把非机动车流折合成机动车流，然后把折合后的车流量和机动的车流量相加，这也是考虑非机动车干扰下的一种解决混合交通的一种主要思路。下面是具体的计算公式： （5-51） 式中，为第i 个相位的非机动车流量；为折算系数。由公式（5-51）得到： （5-52） 上面的公式中（i =1,2,n）的计算公式为 （5-53） 修正后，最佳信号周期和绿灯时间的计算公式分别为 （5-54） （5-55） 从公式（5-51）公式（5-55）我们可以明显看出，此信号配时公式不仅考虑了路口机动车辆的影响因素而且同时考虑了路口非机动车辆的影响因素。使得信号配时公式更加适合我国现在路口的实际情况21 （三）基于机非协调控制的改进当行人绿灯信号启亮，行人开始过街时，往往