交通管理与控制第十十二章

1、会计学1交通管理与控制第十十二章交通管理与控制第十十二章1交通信号及交通信号灯2交通信号灯的设置依据3信号灯控制类别第1页/共94页n交通信号的种类及其含义1交通信号及交通信号灯指挥灯信号车道灯信号人行横道信号交通指挥棒信号交警手势信号第2页/共94页n交通信号灯发展1交通信号及交通信号灯(1)最早的交通信号灯：1868年，煤气燃烧发光(2)最早的三色交通信号灯：1918年，美国纽约(3)现代交通信号灯：70年代后的LED三色灯第3页/共94页n交通信号灯种类1交通信号及交通信号灯(1)按灯色及形状分：红色、黄色、绿色基本信号灯；箭头信号灯和闪烁灯(2)按信号灯类别分：机动车灯、自行车灯和行人

2、灯第4页/共94页n交通信号灯含义1交通信号及交通信号灯n红灯：禁止通行n黄灯：切换信号n绿灯：允许通行非闪灯第5页/共94页n交通信号灯含义1交通信号及交通信号灯n红闪：禁止通行n黄闪：小心通行闪灯第6页/共94页n交通信号灯含义1交通信号及交通信号灯n只允许沿箭头指示方向通行n只对箭头指示方向的交通起作用箭头灯第7页/共94页信号灯的颜色所表达的含义如下： 1)绿灯亮时，准许车辆、行人通行，但转弯的车辆不准阻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已进入人行横道的行人可以通行；3)红灯亮时，不准车辆、行人通行，更不准闯红灯；4)绿色箭头灯亮时

3、，准许车辆按箭头所指方向通行；5)黄灯闪烁时，车辆和行人均须在确保安全的前提下通行。 第8页/共94页n交通信号灯安放顺序1交通信号及交通信号灯n竖向：普通信号灯顺序：红、黄、绿灯带箭头信号灯顺序：红、黄、绿直箭头、绿左箭头、绿右箭头第9页/共94页n交通信号灯安放顺序1交通信号及交通信号灯n横向：普通信号灯顺序：红、黄、绿灯(靠路中心)带箭头信号灯顺序：红、黄、左箭头、直箭头、右箭头第10页/共94页n交通信号灯对所有路口都适合吗？n设置交通信号灯的条件是什么？2交通信号灯的设置依据第11页/共94页n以美国HCM2000手册为例2交通信号灯的设置依据第1条依据-8小时车流量第2条依据-4小

4、时车流量第3条依据-高峰小时第4条依据-行人流量第5条依据-学童过街第6条依据-联动信号系统第7条依据-事故记录第8条依据-道路网络第12页/共94页区域区域主道主道(双向流入量双向流入量)支道支道(单向最大流入量单向最大流入量)单向进口车道数单向进口车道数交通流量交通流量单向进口车道数单向进口车道数交通流量交通流量市区市区15001150=2600=2200郊区郊区13501105=2420=2140第13页/共94页区域区域主干道主干道(双向流入量双向流入量)最繁忙的人行横道最繁忙的人行横道中央隔离带中央隔离带交通流量交通流量行人交通量行人交通量市区市区无无600150有有1000150郊

5、区郊区无无420105有有700105第14页/共94页第15页/共94页3交通信号控制类别（1）按控制范围分类 点控、线控、面控（2）按控制方法分类 定时控制（单点定周期控制、多段定周期控制） 感应控制（半感应控制 、全感应控制）第16页/共94页n小结一、交通信号二、交通信号灯三、交通信号控制第17页/共94页1定时信号2交通感应信号3环形交叉口信号灯控制方法第18页/共94页一、交通控制基本概念1定时信号1.步与步长(Step)2.周期(Cycle)3.相位(Phase)与相位差(Offset)4.绿信比(Split)5.通行能力(Capacity)6.饱和流量(Saturation)第

6、19页/共94页1.步与步长步： 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。步长： 步持续的时间称为步长。步长的最小值一般为1s。第20页/共94页2.周期周期： 在一个循环内，各步的步长之和称为信号周期，用C表示。第21页/共94页3.相位相位： 交叉口各进口道不同方向所显示的不同灯色的组合称为一个信号相位。 或者：在一个周期的某一时段内，交叉口上某一支或几支交通流具有通行权(绿灯)，称为一个信号相位。第22页/共94页相位图第23页/共94页相位差相对相位差：相邻交叉口的相位起始时刻之差。绝对相位差：各路口与协调路口的相位差。相位差时距图第24页/共94页4.

7、绿信比 在一个周期中，各相位的有效绿灯时间与周期长度之比称为绿信比。 有效绿灯时间：一个周期中，除去红灯、黄灯和绿灯开始与结束时段车辆的延误时间之后的绿灯时间。第25页/共94页两相位信号配时图时间第26页/共94页5.通行能力 路口通行能力是指在单位时间内进入路口(过停车线)的最大车辆数。路口通行能力 = 饱和流量 X 绿信比第27页/共94页6.饱和流量 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/绿灯小时。饱和流量实际上与交叉口绿灯信号无关，仅取决于道路条件和车辆状况。饱和流量一般采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来获得。

8、第28页/共94页二、交通控制过程描述1.描述 以某十字路口为例，描述在信号灯控制下，车辆到达和驶离交叉口的过程？第29页/共94页车辆到达和驶离交叉口的过程的解析法描述第30页/共94页2.描绘： (1)相位图 (2)相位信号配时图第31页/共94页两相位相位图第32页/共94页两相位信号配时图时间第33页/共94页2.单路口信号基本控制参数： (1)周期 (2)绿信比3.信号控制的基本评估指标： (1)延误第34页/共94页三、定时信号控制配时基本方法1.配时设计 首先：根据每天流量变化情况，划分时段； 其次：确定每个时段的配时方案。 (具体工作流程：见P151 图11-5)第35页/共9

9、4页时段划分确定各进口道各流向的设计交通量确定进口道渠化方案确定信号相位方案确定绿灯间隔时间确定信号总损失时间估算各车道饱和流量各车道的设计交通量计算各车道设计流量比(饱和度)计算各相位最大流量比总和(Y)Y0.9，需要修改进口道设计，或者修改信号相位方案； 第二次判据：如果显示绿灯时间小于最短绿灯时间，需要调整周期长度，重新计算； 第三次判据：如果延误对应的服务水平不合格，需要修改进口道设计，或者修改信号相位方案。第39页/共94页3.信号配时算例见教材P162。实训内容：实验一、实验二、实验三。第40页/共94页第41页/共94页一、交通感应信号的基本工作原理2交通感应信号信号控制器内预设

10、以下几个参数：u初期绿灯时间u单位绿灯延长时间u最短绿灯时间u绿灯极限延长时间第42页/共94页最短绿时=周期=最长绿时最短绿时=初期绿时+单位绿延时第43页/共94页二、交通感应信号的控制参数u初期绿灯时间每个相位初期预先设置的一段绿灯时间。考虑以下三个因素：（1）保证停在检测器和停止线之间的车辆全部驶出停止线所需的最短时间；（2）保证行人安全过街所需要的时间；（3）我国还需要考虑红灯下过停止线的非机动车过街安全时间。第44页/共94页初期绿灯时间与检测器位置的关系：检测器与停止线间距（m）初期绿灯时间（s）检测器与停止线间距（m）初期绿灯时间（s）0-12813-181019-241225

11、-301431-3616第45页/共94页二、交通感应信号的控制参数u单位绿灯延长时间考虑以下因素：（1）单位绿延时的长度必须能使车辆从检测器位置开出停止线；（2）单位绿延时的长度，应尽可能不产生绿灯时间损失；（3）在确定单位绿延时时，必须注意被检测的车道数。第46页/共94页二、交通感应信号的控制参数u最短绿灯时间最短绿灯时间初期绿灯时间单位绿延时第47页/共94页二、交通感应信号的控制参数u绿灯极限延长时间为了保持最佳绿信比而对各相位规定的绿灯时间的延长限度，就是最长绿灯时间，又叫极限延长时间。第48页/共94页三、半感应控制u第一种：检测器设在次要道路上平时主路上总是绿灯，对次路设置最短

12、绿时。当次路检测到有车时，立即改变相位使次路为绿灯，当次路后继无车时，相位又即时返回主路。这实际上是次路优先控制模式。第49页/共94页三、半感应控制u第二种：检测器设在主要道路上平时主路上总是绿灯，当主路上检测不到有车时，才改变相位使次路为绿灯，当主路检测到有车时，相位又即时返回主路。第50页/共94页四、全感应控制当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，以后就按感应信号的基本机理运行。第51页/共94页干线控制的开发背景？干线控制的实施条件？我国干线控制的现状？第52页/共94页第53页/共94页第54页/共94页年份年份方式方式国

13、别国别应用应用名称名称特征特征路口路口周期周期检测器检测器1968面控面控英国英国哥拉斯哥哥拉斯哥 TRANSYT静态控制静态控制多多变变环形线圈环形线圈1980面控面控英国英国哥拉斯哥哥拉斯哥SCOOT动态控制动态控制多多变变环形线圈环形线圈1982面控面控澳大利澳大利亚亚悉尼悉尼SCATS动态控制动态控制多多变变环形线圈环形线圈1996面控面控美国美国新泽西新泽西OPAC动态控制动态控制多多变变环形线圈环形线圈1997面控面控希腊希腊哈尼亚哈尼亚TUC动态控制动态控制多多变变环形线圈环形线圈第55页/共94页第56页/共94页第57页/共94页第58页/共94页第59页/共94页第60页/

14、共94页第61页/共94页第62页/共94页第63页/共94页第一节干线交通信号定时式联动控制一、信号控制系统的基本参数周期：各个路口的交通信号周期时长必须是统一的。先按单路口周期计算方法计算出所有路口周期，选择其中最大的周期作为干线的统一周期，该路口为关键路口。第64页/共94页第一节干线交通信号定时式联动控制一、信号控制系统的基本参数绿信比：路口各方向的有效绿灯时间与周期之比。在协调控制系统中，各路口绿信比实际与流量比（饱和度）有关，因此各路口绿信比不一定相同。第65页/共94页第一节干线交通信号定时式联动控制一、信号控制系统的基本参数相位差：各路口起始相位之差，分为绝对相位差和相对相位差

15、。第66页/共94页相位差相对相位差：相邻交叉口的相位起始时刻之差。绝对相位差：各路口与协调路口的相位差。相位差时距图第67页/共94页第68页/共94页二、定时式线控制系统的协调方式.单向交通相位差（）第69页/共94页单向交通干线协调控制条件双向交通流量相差悬殊，只照顾一个方向第70页/共94页.双向交通第71页/共94页双向交通干线协调控制条件 双向交通流量相差不大，且当信号间车辆行驶时间正好是线控系统周期长的一半的整数倍时，可获得理想的效果双向交通控制又分为：同步式、交互式和续进式三种第72页/共94页同步式双向交通控制特点：各信号间的绿时差为零或等于周期时长适用条件：路口间距短，干线

16、交通量大不足：由于相邻路口同时起绿灯，会导致司机加速赶绿灯而诱发事故第73页/共94页交互式双向交通控制特点：相邻路口在同一时刻，显示相反的灯色，车辆在路段上的行驶时间等于周期的一半适用条件：路口间距符合相位差的要求不足：条件过于苛刻，不容易推广第74页/共94页续进式双向交通控制特点：基于检测交通信息，自动调整相邻路口间的相位差适用条件：适合所有路口不足：需要对交通流进行准确检测第75页/共94页、时间距离图三、定时式线控系统配时设计方法第76页/共94页、配时所需数据(1)交叉口间距(2)街道及交叉口布局(3)交通量(4)交通管理规则(5)车速及延误第77页/共94页、配时方案计算(1)按

17、单点控制方式，计算每个路口的周期长(2)确定线控系统的备选周期，确定关键路口(3)按单点计算各交叉口绿信比与绿灯显示时间(4)关键路口主干道相位显示绿时，就是干道最小绿时(5)非关键路口次干道绿时，就是次干道最小绿时(6)非关键路口周期改用最大周期，次干道绿时采用最小绿时，多余绿时全部分配给主干道第78页/共94页实际配时操作中，一般是通过调查干道上的实际平均车速，据此初步确定一些备选周期计算公式如下：然后基于这些备选周期与调查车速，采用以下两种方法，确定相位差：一是图解法，二是数解法(v)/3600或者：=(v)/(2X3600)第79页/共94页第二节感应式线控系统和计算机线控系统一、感应

18、式线控系统半感应信号机线控系统全感应信号机线控系统关键交叉口感应式线控系统第80页/共94页第二节感应式线控系统和计算机线控系统二、计算机线控系统脱机线控系统联机线控系统第81页/共94页第三节线控系统的连接方式一、无缆线控系统依靠同步电机或电源频率连接同时基协调器连接用石英钟时钟连接第82页/共94页第三节线控系统的连接方式二、有线缆线控系统用主控制机的控制系统逐机传递式线控系统第83页/共94页第四节选用线控系统的依据一、车流的到达特性二、信号交叉口之间的距离三、街道运行条件四、信号的分相五、交通随时间的波动第84页/共94页第85页/共94页n交通信号灯种类1交通信号及交通信号灯(1)按灯色及形状分：红色、黄色、绿