点控感应控制

1、 南京理工大学交通工程 感应控制的基本思想感应控制的基本思想 半感应和全感应半感应和全感应 优先控制优先控制 感应控制与定时控制的比较感应控制与定时控制的比较 南京理工大学交通工程 信号机信号机 单点感应控制单点感应控制 车辆检测器车辆检测器数据处理数据处理控制算法控制算法信号变换信号变换 信号灯信号灯交通流交通流 南京理工大学交通工程 单点感应控制单点感应控制 感应控制算法基本原理：感应控制算法基本原理： 当绿灯开始时，显示当绿灯开始时，显示“初期绿灯时间初期绿灯时间”（最短绿灯时间）；当初期（最短绿灯时间）；当初期 绿灯时间结束时，如果检测到无车到达，则转换为红灯，如果还有车到绿灯时间结束

2、时，如果检测到无车到达，则转换为红灯，如果还有车到 达交叉口，则延长一个达交叉口，则延长一个“单位绿灯延长时间单位绿灯延长时间”；在；在“单位绿灯延长时间单位绿灯延长时间 ”结束时，如果检测到无车到达，则转换为红灯，如果还有车到达交叉结束时，如果检测到无车到达，则转换为红灯，如果还有车到达交叉 口，则再延长一个口，则再延长一个“单位绿灯延长时间单位绿灯延长时间”，以此反复，直到无车到达或，以此反复，直到无车到达或 总绿灯时间达到总绿灯时间达到“绿灯极限延长时间绿灯极限延长时间”。 初期绿灯时间初期绿灯时间 单位绿灯延长时间单位绿灯延长时间 绿灯极限延长时间绿灯极限延长时间 南京理工大学交通工程

3、 单点感应控制单点感应控制- -基本参数基本参数 （1 1）初期绿灯时间）初期绿灯时间 初期绿灯时间应该保证在停车线与检测器之间排队的车辆初期绿灯时间应该保证在停车线与检测器之间排队的车辆 完全在绿灯时间内通过停车线，所以与检测器到停车线的距完全在绿灯时间内通过停车线，所以与检测器到停车线的距 离大小有关。美国推荐数据：离大小有关。美国推荐数据： 在我国，还需考虑行人和非机动车的通行所需时间。在我国，还需考虑行人和非机动车的通行所需时间。 间距（间距（m）初期绿灯时间（初期绿灯时间（s）间距（间距（m）初期绿灯时间（初期绿灯时间（s） 0128253014 131810313616 19241

4、2 南京理工大学交通工程 单点感应控制单点感应控制- -基本参数基本参数 （2 2）单位绿灯延长时间）单位绿灯延长时间 单位绿灯延长时间的大小决定了感应式控制的效率。单位绿灯延长时间的大小决定了感应式控制的效率。 单位绿灯延长时间太长则会损失绿灯时间，降低通行能单位绿灯延长时间太长则会损失绿灯时间，降低通行能 力；太短则会导致检测到的车辆在单位绿灯延长时间内无法力；太短则会导致检测到的车辆在单位绿灯延长时间内无法 通过停车线，失去了感应控制的意义通过停车线，失去了感应控制的意义。 （3 3）绿灯极限延长时间）绿灯极限延长时间 绿灯极限延长时间可以为定时控制方法确定的绿灯时间绿灯极限延长时间可以

5、为定时控制方法确定的绿灯时间 ，一般为，一般为30-60s30-60s。 在绿灯时间内检测到的最后一辆车，可能在绿灯极限时间在绿灯时间内检测到的最后一辆车，可能在绿灯极限时间 结束时，无法通过停车线，这时应将以最快的可能返回绿灯结束时，无法通过停车线，这时应将以最快的可能返回绿灯 南京理工大学交通工程 单点感应控制单点感应控制- -基本参数基本参数 （3 3）绿灯极限延长时间）绿灯极限延长时间 如如果交通流量非常大，绿灯时间就等于绿灯极限延长时果交通流量非常大，绿灯时间就等于绿灯极限延长时 间，这是相当于定时控制。间，这是相当于定时控制。 绿灯极限延长时间也可以采用可变绿灯极限时间，即如绿灯极

6、限延长时间也可以采用可变绿灯极限时间，即如 果绿灯极限延长时间结束时交通流量仍然大于设定的流量果绿灯极限延长时间结束时交通流量仍然大于设定的流量 值（临界值），则再延长绿灯时间，且增加临界值，直到值（临界值），则再延长绿灯时间，且增加临界值，直到 实际流量小于临界值为止实际流量小于临界值为止。 南京理工大学交通工程 单点感应控制单点感应控制 按按车辆检测器设置的位置不同，感应控制可分为车辆检测器设置的位置不同，感应控制可分为 半感应控制和全感应控制。半感应控制和全感应控制。 半半感应控制是车辆检测器设置在主次道路相交交感应控制是车辆检测器设置在主次道路相交交 叉口的次要道路上或主要道路上的控制

7、方式。叉口的次要道路上或主要道路上的控制方式。 全全感应控制是车辆检测器设置在交叉口的所有进感应控制是车辆检测器设置在交叉口的所有进 口道路上。口道路上。 南京理工大学交通工程 单点感应控制单点感应控制- -半感应控制半感应控制 （1 1）检测器设置在次要道路上的）检测器设置在次要道路上的 半感应控制半感应控制 预置次路最短绿灯时间，当检测到预置次路最短绿灯时间，当检测到 次路上有车时，次路为绿灯，无后续次路上有车时，次路为绿灯，无后续 车时，次路红灯；否则，到达最短绿车时，次路红灯；否则，到达最短绿 灯时强制换为红灯。灯时强制换为红灯。 可以看出，只要次路上有车就会中可以看出，只要次路上有车

8、就会中 断主路车流，此时可视为次路优先控断主路车流，此时可视为次路优先控 制。适用于特殊需要的次路，如消防制。适用于特殊需要的次路，如消防 队、重要机关出入口等。队、重要机关出入口等。 不利于次路行人和非机动车直行。不利于次路行人和非机动车直行。 南京理工大学交通工程 单点感应控制单点感应控制- -半感应控制半感应控制 （1 1）检测器设置在次要道路）检测器设置在次要道路 上的半感应控制上的半感应控制 如果次路优先，则会随时中如果次路优先，则会随时中 断主路车流，对于非特殊需要的断主路车流，对于非特殊需要的 次路，可以预设次路的排队车长次路，可以预设次路的排队车长 度，当实际排队大于设定的长度

9、度，当实际排队大于设定的长度 时，次路绿灯，否则次路红灯。时，次路绿灯，否则次路红灯。 次路的预设排队车长度由检次路的预设排队车长度由检 测器到停车线的长度来确定。测器到停车线的长度来确定。 主路绿灯主路绿灯 次路绿灯次路绿灯 南京理工大学交通工程 单点感应控制单点感应控制- -半感应控制半感应控制 （2 2）检测器设置在主）检测器设置在主 要道路上的半感应控要道路上的半感应控 制制 平平时主路总是绿灯，时主路总是绿灯， 当在一段时间内检测当在一段时间内检测 不到主路有车时，次不到主路有车时，次 路绿灯；主路上检测路绿灯；主路上检测 到有车时，主路绿灯到有车时，主路绿灯 。 主路绿灯主路绿灯

10、次路绿灯次路绿灯 次路绿次路绿灯灯 结结束束 南京理工大学交通工程 单点感应控制单点感应控制- -全感应控制全感应控制 全感应控制是所有进口道上都设置检测器的感应控全感应控制是所有进口道上都设置检测器的感应控 制方式。适用于相交道路等级相当、交通量相仿且变制方式。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。化较大的交叉口。 全感应控制可以有一般的感应控制、公交优先感应全感应控制可以有一般的感应控制、公交优先感应 控制、特种车优先感应控制。控制、特种车优先感应控制。 南京理工大学交通工程 单点感应控制单点感应控制- -全感应控制全感应控制 南京理工大学交通工程 单点感应控制单点感应控

11、制- -优化感应控制优化感应控制 为了更充分利用绿灯时间，提高感应控制的交通效益，感应为了更充分利用绿灯时间，提高感应控制的交通效益，感应 控制仍需要优化。控制仍需要优化。 在交叉口的每一进口道上不同位置设置两个检测器，先配以在交叉口的每一进口道上不同位置设置两个检测器，先配以 足够的绿灯时间以保证停车线到最近的检测器之间的排队车辆的足够的绿灯时间以保证停车线到最近的检测器之间的排队车辆的 通行，然后依据两个检测器之间的交通信息（流量、车速、车距通行，然后依据两个检测器之间的交通信息（流量、车速、车距 等），等），判断在延长绿灯时间内的交通效益，并与其他相位内因为判断在延长绿灯时间内的交通效益

12、，并与其他相位内因为 延长红灯而造成的损失进行比较，以效益最大或损失最小为目标延长红灯而造成的损失进行比较，以效益最大或损失最小为目标 ，确定绿灯延长时间或换相的时机。，确定绿灯延长时间或换相的时机。 南京理工大学交通工程 单点感应控制单点感应控制- -公交优先公交优先控控制制 空间优先：公交专用道空间优先：公交专用道 时间优先：时间优先：被动优先、主动优先、实时优先被动优先、主动优先、实时优先 被动优先是修改已有的信号运行系统，预先进行交叉口 BRT优先信号配时，是固定配时公交信号优先控制模式的一 种，该模式下，不考虑交叉口附近路段是不是有公交车辆到 达，因此不需要埋设检测器，其运作状态与公

13、交车的实际运 行状态无关。一般情况下，当公交车车头时距小，而流量较 大时，被动优先控制模式可以有效的发挥其最大功能。 南京理工大学交通工程 单点感应控制单点感应控制- -公交优先公交优先控控制制 被动优先方法：均匀到达延误模型 （1 1）基本假设）基本假设 （2 2）车均延误模型）车均延误模型 南京理工大学交通工程 单点感应控制单点感应控制- -公交优先公交优先控控制制 被动优先方法：均匀到达延误模型 （3 3）人均延误模型）人均延误模型 南京理工大学交通工程 单点感应控制单点感应控制- -公交优先公交优先控控制制 被动优先方法：均匀到达延误模型 （4 4）最佳周期模型）最佳周期模型 以各相位

14、载客量占有整个交叉口载客量的比例分配绿灯时间 南京理工大学交通工程 单点感应控制单点感应控制- -公交优先公交优先控控制制 主动优先： 信息采集的主要来源为埋设在交叉口进口道的检测器。 在公交车辆即将到达交叉口以前，信号控制机根据检测结果 实时调整控制方案，实现公交车辆优先通过交叉口的目的。 主动优先相比较与被动优先而言，克服了信号损失时间过多 的缺点，具有更强的适应性。 主动优先包括绝对优先、完全优先和部分优先三种。主动优先包括绝对优先、完全优先和部分优先三种。 南京理工大学交通工程 单点感应控制单点感应控制- -公交优先公交优先控控制制 (1)绝对优先 绝对优先的公交信号控制，类似于铁路列

15、车通过交叉口 时的独占式信号控制模式。 当安装在交叉口上游的入口检测器检测到有公交车辆到 达时，交通信号控制器中断当前的信号相位，直接给予公交 车辆通过信号。当交叉口下游的出口检测器检测到公交车辆 己经通过交叉口后，再恢复原来的信号相位。 南京理工大学交通工程 单点感应控制单点感应控制- -公交优先公交优先控控制制 (1)绝对优先 在绝对优先信号控制策略的实施中，公交车辆的检测是 一个重要的因素，为保证控制系统的可靠运行，要求公交车 辆检测器必须具有较高的准确性、灵敏性，不能误检和漏检 公交车辆。 绝对优先控制策略可以确保公交车辆在通过交叉口时不 受任何延滞，但对横向车流的影响非常严重。当交叉

16、口的横 向交通量较大时，这种控制策略很容易引起交通阻塞。因此 ，通常在交通流量较低的交叉口才采用这种控制策略。 南京理工大学交通工程 单点感应控制单点感应控制- -公交优先公交优先控控制制 (2)完全优先 在完全优先控制策略中，通过检测公交车辆的位置确定是 否给予其优先信号。但与绝对优先不同的是，该策略并不是 无条件地中断当前信号相位，而是通过调整一个信号周期内 不同相位出现的时间来达到公交车辆优先通行的目的。 1、确定公交车位置、速度，以确定公交车达到交叉口的 时间，是否要进行信号优先。 2、通过信号机调整信号相位，使得信号灯提前变为绿灯 ，或延长绿灯时间等方式实现优先。 南京理工大学交通工

17、程 单点感应控制单点感应控制- -公交优先公交优先控控制制 (3)部分优先 在完全优先策略中，对每一辆公交车都试图提供优先通 行条件。当公交车流量较大时，可能会造成信号相位的频繁 调整，对同向车流和横向车流造成干扰。因此，可以采取有 选择地为公交车辆提供优先信号的策略，即部分优先策略。 南京理工大学交通工程 单点感应控制单点感应控制- -公交优先公交优先控控制制 (3)部分优先 选择优先的标准： 1)对提前或准时的公交车辆不提供优先信号，仅对偏离时刻表 的晚点车辆提供优先信号； 2)在高峰期为公交车辆提供优先信号，平时不提供优先信号； 3)只对载客量超过一定数量的公交车提供优先信号； 4)权衡

18、公交车辆延误与机动车延误，确定是否为公交车提供优 先信号。 南京理工大学交通工程 单点感应控制单点感应控制- -公交优先公交优先控控制制 主动优先控制策略的控制方式: 1）绿灯延长 2）绿灯提前 3） 相位插入 4）相位倒转 5）跳跃相位 6）专用相位 南京理工大学交通工程 单点感应控制单点感应控制- -公交优先公交优先控控制制 u绿灯延长 当本相位剩余绿灯时间不足以让检测到的公交车辆安全通过 交叉口时，绿灯延长决策通过压缩公交后续相位的绿灯时间 ，延长公交相位绿灯时间，使公交车可无阻碍通过交叉口， 减少公交车等待延误。 公交相位绿灯时间延长的限值由后续相位提供最大压缩时间 确定。最大压缩时间

19、也用于保证相位社会车流不会因公交信 号优先导致交通拥堵。若公交申请所需时间超过后续相位提 供最大压缩时间，就不执行绿灯延长决策。 南京理工大学交通工程 单点感应控制单点感应控制- -公交优先公交优先控控制制 绿灯延长绿灯延长 南京理工大学交通工程 单点感应控制单点感应控制- -公交优先公交优先控控制制 u红灯早断 红灯早断决策是当公交车辆在本相位红灯时间内到达交叉 口，提前结束公交车到达时的前一相位绿灯时间，使公交车 在绿灯时间内通过本交叉口。 实施红灯早断所需要预置的关键参数是公交前一相位的最小 绿灯时间，目的是为了保证前一相位检测器和停车线之间的 排队车辆能够通过交叉口。 南京理工大学交通

20、工程 单点感应控制单点感应控制- -公交优先公交优先控控制制 红灯早断红灯早断 南京理工大学交通工程 单点感应控制单点感应控制- -公交优先公交优先控控制制 u 相位插入 相位插入，即在正常的相位相序中为公交车辆增加一个特 定的相位。当公交车辆到达交叉口时，公交车辆通行方向为 红灯信号，且交叉口当前相位的下一个执行相位仍不允许公 交车辆通过，这时要为公交车辆提供信号优先，必须在当前 相位和下一相位之间插入一个公交专用相位。 南京理工大学交通工程 单点感应控制单点感应控制- -公交优先公交优先控控制制 相位插入相位插入 南京理工大学交通工程 单点感应控制单点感应控制- -公交优先公交优先控控制制

21、 u 跳跃相位 跳跃相位 ，即忽略某一相位的绿灯信号。当公交车辆到达 交叉口时，公交车辆通行方向为红灯信号，且交叉口当前相 位的执行绿灯时间即将结束，而下一个执行相位仍不是公交 车辆通行方向的相位，只有等到该相位执行完毕后，才能允 许公交车辆通过。由于交叉口下一个执行相位等待通行的社 会车辆较少，在权衡效益的基础上，跳过该下一个执行相位 ，直接执行公交车辆通行方向的相位绿灯。从而使公交车辆 以绿灯信号顺利通过交叉口。 南京理工大学交通工程 单点感应控制单点感应控制- -公交优先公交优先控控制制 u 跳跃相位 南京理工大学交通工程 单点感应控制单点感应控制- -公交优先公交优先控控制制 u 相位

22、倒转 相位倒转:即改变信号周期的相位相序。当公交车辆到达交 叉口时，交叉口即将执行的相位并非公交车辆通行方向的相 位，为使公交车辆能够顺利通过交叉口，可以通过调整即将 执行的相位相序，将公交车辆通行方向的相位提到最前执行 ，将原本即将执行的相位置于公交车辆通行相位之后，它与 跳跃相位不同的是，跳跃相位不执行相位，而相位倒转则将 相位置后执行。 南京理工大学交通工程 单点感应控制单点感应控制- -公交优先公交优先控控制制 u 相位倒转 南京理工大学交通工程 单点感应控制单点感应控制- -公交优先公交优先控控制制 u 专用相位 专用相位 ，即专为公交车辆提供的信号相位。只有当检测 到公交车辆时，才会启动该专用信号相位。这种控制