第4章信号控制1解析课件

1、1课程内容第1章 控制理论概述第2章 交通控制概述第3章 路口优先控制第4章 交通信号控制第5章 交通诱导控制第6章 交通控制的基本评价指标第7章 控制系统的基本原理及组成第8章 高速公路交通控制2第4章 交通信号控制当路口交通流量较小时，宜采用优先规则控制； 当路口交通流量较大时，宜采用信号控制。 交通信号控制是时间分离的交通组织形式。 通常在停车让路控制基础上，根据交叉口交通流量、车辆延误、交通冲突、行人安全、事故记录以及交叉口所处的位置等多方面因素，来考虑设置信号灯的必要性。3第4章 交通信号控制第1节 信号控制参数与基本概念第2节 单点定时信号控制原理第3节 单点感应信号控制原理第4节

2、 干线信号协调控制原理第5节 区域信号协调控制41.1 信号控制参数1.2 饱和流率1.3 交叉口交通运行状态及车辆受阻描述第1节 信号控制参数与基本概念51.1 信号控制参数（1） 信号相位 （2）信号绿灯（3）信号红灯（4）信号黄灯（5）全红时间 （6）信号周期（7）绿灯间隔时间（8）绿灯信号时段（9）有效绿灯时间与绿信比？信号相位（相位数、相序）、信号周期、 绿灯时间（绿信比）信号灯色：绿灯、 黄灯、红灯6 概念：通行权的每一次更换，就构成了 一个信号相位。 相序与相位数：通行权的顺序构成相序。 信号控制的最基本的形式是两相位信号控制，即n=2，相位图如图4-1-1所示。1.1 信号控制

3、参数（1） 信号相位：n个101.1 信号控制参数（1） 信号相位 （2）信号绿灯（3）信号红灯 （4）信号黄灯（5）全红时间 （6）信号周期（7）绿灯间隔时间（8）绿灯信号时段（9）有效绿灯时间与绿信比111.1 信号控制参数（2）信号绿灯：G（秒） 信号绿灯（包括绿闪）： 表示车辆可以通行。 在平面交叉口，面对绿灯的车辆可以直 行、左转或右转。左、右转车辆必须让合法 通行的其他车辆和行人横道线内行人先行。 绿色箭头灯表示车辆只允许沿箭头所指 的方向通行。121.1 信号控制参数（3）信号红灯：R（秒） 信号红灯（包括红+黄）： 表示不允许车辆通行，面对红灯的车 辆不能超过停车线。 箭头红灯

4、表示仅对箭头所指的方向起 红灯的作用。13 信号黄灯（独立黄灯）： 表示即将亮红灯，面对黄灯的车辆应 该依次停在各进口道停车线以外。当黄灯 启亮时，已经进入交叉口（通过或部分通 过停车线）的车辆可以继续通行，驶离交 叉口。1.1 信号控制参数（4）信号黄灯：A（秒）黄灯时间的设置： 基于交叉口交通安全方面的要求。黄灯时间的取值范围一般为35秒。 黄灯时间不宜较长，当黄灯时间大于5 秒时，超出部分通常用全红时间取代。 箭头黄灯表示：仅对箭头所指的方向起黄灯的作用。 （4）信号黄灯：A（秒）151.1 信号控制参数161.1 信号控制参数（1） 信号相位 （2）信号绿灯（3）信号红灯 （4）信号黄

5、灯（5）全红时间 （6）信号周期（7）绿灯间隔时间（8）绿灯信号时段（9）有效绿灯时间与绿信比17 全红时间： 指交叉口处于“四面红灯”控制状态的下的一段红灯时间。 全红时间的作用： 清路口，并提供较大的安全余地。使滞留在交叉口冲突区内的车辆能够安全地疏散。 全红时间的长短，应视交叉口具体情况而定。1.1 信号控制参数（5）全红时间：r（秒）18 概念 信号灯色显示一个循环所需要的时间。 也是不同信号相位所需时间之和。 通常用信号配时图来描述信号周期。 信号配时图可以反映出某一时刻路口的灯色状态。1.1 信号控制参数（6）信号周期：C（秒）19 无全红（r=0）的两相位(n=2)信号控制配时图

6、图中符号说明（两相位时）：下标1：表示东西方向（A相位）下标2：表示南北方向（B相位） C = G1 + A1 + R1, C = G2 + A2 + R220C = G1 + A1 + R1C = G2 + A2 + R2C = G1 + A1 + R1 = G2 + A2 + R221信号周期由两个绿灯信号时段T1和T2组成： T1 A相位绿灯信号时段，秒； T2 B相位绿灯信号时段，秒； 无全红（r=0）的两相位信号控制配时图22 C = T1 + T2 =（G1+A1）+（G2+A2） =（G1+G2）+ 2A （设：A1 = A2 = A） = G + 2A , G 周期绿灯时间 2

7、3 无全红的三相位信号控制配时图24 无全红的三相位信号控制配时图 信号周期由三个绿灯信号时段组成： T1= G1+A1 T2= G2+A2 T3= G3+A325 无全红的三相位信号控制配时图 C = T1+ T2 + T3 =G1+A1+G2+A2+G3+A3 =（G1+G2+G3）+3A，（设：A1=A2=A3=A） = G+3A， （G=G1+G2+G3）26 无全红的三相位信号控制配时图 C = G1+A1+R1 = G2+A2+R2 = G3+A3+R3 27 对于全红时间为零的多相位信号控制，其信号周期表达式的一般形式为：设：A1= A2=Ai，则可以改写为： C = G + n

8、A ， G为周期绿灯时间 28 有全红（r0）的两相位信号控制配时图 全红：推迟下一相位的绿灯起始时刻。29 有全红（r0）的两相位信号控制配时图 C = G1+A+R1=G2+A+R2 =（G1+A+r）+（G2+A+r） =（G1+G2）+ 2（A+r） =G+2（A+r） ，G=G1+G2 其中： A相位时间 = G1+A+r ， B相位时间 = G2+A+r 有全红时间的多相位信号控制，其信号周期的一般表达式为： 当r = 0时，即无全红信号控制是有全红信号控制的一个特例。31例4-1-1 有两相位信号控制交叉口。信号周期C=60秒，黄灯时间A=3秒，相位A绿灯时间G1=30秒，无全红

9、时间。试求（1）绘制信号配时图，并给出标注；（2）周期表达式。例题：4-1-1， C=60秒， A=3秒， G1=30秒解：（1）绘制信号配时图33例题：4-1-1， C=60秒， A=3秒， G1=30秒解：（2）信号周期表达式C= G1+A+ R1=30+3+27=60（秒）C= G2+A+ R2=24+3+33=60（秒）C= G+2A=（30+24）+2x3=60（秒）34例4-1-3 有两相位信号控制交叉口。信号周期C=60秒，黄灯时间A=3秒，相位A绿灯时间G1=30秒，全红时间r=2秒。试求（1）绘制信号配时图，并给出标注；（2）周期表达式。35例4-1-3 C=60秒，A=3秒

10、，G1=30秒，r=2秒。解：（1）绘制信号配时图并给出标注；A相位： G1=30秒，A=3秒， R1=C- G1-A=60-30-3=27秒36例4-1-3 C=60秒，A=3秒，G1=30秒，r=2秒。解：（1）绘制信号配时图并给出标注；B相位： G2=C-G1-2(A+r)=60-30-2(3+2)=20秒, A=3秒 R2=C- G2-A=60-20-3=37秒37例4-1-3 C=60秒，A=3秒，G1=30秒，r=2秒。解：（2）周期表达式C=G1+A+R1=30+3+27=60（秒）C=G2+A+R2=20+3+37=60（秒）C=G+2（A+r）=（30+20）+2（3+2）=

11、60（秒）381.1 信号控制参数（1） 信号相位 （2）信号绿灯（3）信号红灯 （4）信号黄灯（5）全红时间 （6）信号周期（7）绿灯间隔时间（8）绿灯信号时段（9）有效绿灯时间与绿信比39（7）绿灯间隔时间：E（秒） 一个信号相位绿灯时间结束，到下一个 信号相位绿灯时间开始之间的时间间隔，称为绿灯间隔时间。 我们可以用信号配时图表示出绿灯间隔 时间。（7）绿灯间隔时间：E（秒） E=A+r 在有全红时间的情况下，E的最小值通常为4秒，即A=3秒，r=1秒。（7）绿灯间隔时间：E（秒）当n=2时： C=G+2E，G=G1+G2当采用多相位信号控制时： C=G+nE 421.1 信号控制参数（

12、1） 信号相位 （2）信号绿灯（3）信号红灯 （4）信号黄灯（5）全红时间 （6）信号周期（7）绿灯间隔时间（8）绿灯信号时段（9）有效绿灯时间与绿信比43 （8）绿灯信号时段：Ti（秒） 对于任一相位i ：Ti = Gi+A （秒）44 （9）有效绿灯时间与绿信比 绿灯信号时段内能充分被利用的时间，称为有效绿灯时间，它等于绿灯信号时段减去前后损失时间（启动停车损失时间）。充分被利用：以最大的离开率（饱和流率）离开（通过停车线）。45 （9）有效绿灯时间与绿信比 相位有效绿灯时间与相位（有效）绿信比 相位损失时间 周期有效绿灯时间与周期（有效）绿信比 周期损失时间 相位有效绿灯时间与相位（有效

13、）绿信比 相位有效绿灯时间与相位（有效）绿信比 Gei=Gi+A-(l1+l2 )=Gi+A-l, (l=l1+l2 ) 相位有效绿灯时间与相位（有效）绿信比 Gei=Gi+A-(l1+l2 )=Gi+A-l, (l=l1+l2 ) 式中： l 起动停车损失时间， 51 （9）有效绿灯时间与绿信比 相位有效绿灯时间与相位（有效）绿信 相位损失时间 周期有效绿灯时间与周期（有效）绿信比 周期损失时间52 相位损失时间 相位损失时间： 指一个信号相位时间内，不能充分被 利用的时间，它包括相位绿灯信号时段内 前后损失时间和相位时间内的全红时间， 即：l+r （秒），为相位损失时间。 当r=0时，相位

14、损失时间为l 。53 （9）有效绿灯时间与绿信比 相位有效绿灯时间与相位（有效）绿信比） 相位损失时间 周期有效绿灯时间与周期（有效）绿信比 周期损失时间54 周期有效绿灯时间与周期（有效）绿信比 在一个信号周期内，总有效绿灯时间称为周期有效绿灯时间，它等于各信号相位有效绿灯时间之和，用符号Ge（秒）表示，即： 对于有全红时间的信号周期，周期有效绿灯时间的表达式为： Ge=(G+nA)nl =(Cnr)nl =C-n(l+r)， 当全红时间等于零时的周期有效绿灯时间表达式: Ge=Cnl, ( r=0 ) 周期有效绿灯时间与周期（有效）绿信比 周期（有效）绿信比: 等于周期有效绿灯时间与信号周

15、期之比，用符号U表示，无单位，即： U=Ge/C 周期（有效）绿信比等于各信号相位（有效 绿信比之和。 当n = 2时： Ge=C2(l+r)=Ge1+Ge2 , U=u1+u2=Ge1 / C+Ge2 / C=Ge / C 57 （9）有效绿灯时间与绿信比 相位有效绿灯时间（Gei，秒）与相位（有效）绿信比（ui） 相位损失时间 周期有效绿灯时间与周期（有效）绿信比 周期损失时间58 周期损失时间 一个信号周期内的总损失时间，称为周 期损失时间，用符号L（秒）表示。 Ge=Cn(l+r)=CL， C=Ge+L L周期损失时间： L=n(l+r) ，当全红时间为零时： L = n l公式表明：

16、周期损失时间是各相位损失时间之和，它与相位数呈正比关系。当相位数增多时，周期损失时间也随之增加。59周期有效绿信比U也可表示为： 注意： U能否大于、等于1？ 计算中，绿信比保留两位小数。 以秒为单位的时间参数取整。60例题：75 77页例4-1-4：全红时间r=0例4-1-5：全红时间r=1秒61 （9）有效绿灯时间与绿信比 相位有效绿灯时间与相位（有效）绿信比 相位损失时间 周期有效绿灯时间与周期（有效）绿信比 周期损失时间END621.1 信号控制参数（1） 信号相位 （2）信号绿灯（3）信号红灯 （4）信号黄灯（5）全红时间 （6）信号周期（7）绿灯间隔时间（8）绿灯信号时段（9）有效

17、绿灯时间与绿信比END63补充：信号迟启、早断控制通常的控制方式： 同一相位的信号灯是同步运行的。迟启、早断控制方式： 同一相位的信号灯不是同步运行的。迟启、早断控制不增加相位数。 64进口道车道布置：有左转、直行专用车道。信号灯： 可以不使用箭头灯。迟启、早断控制类型： T 型路口：迟启控制、早断控制 十字路口：迟启+早断控制补充：信号迟启、早断控制651. 迟启控制2. 早断控制3. 迟启+早断控制补充：信号迟启、早断控制661. 信号迟启控制如图示（T型路口）： 相位A（东西方向）采用信号迟启控制。相位A阶段1：西绿灯迟启，东左转处于保护相位。相位A阶段2：西绿灯启亮，东左转处于许可相位。68 信号迟启控制信号配时图691. 迟启控制2. 早断控制3. 迟启+早断控制补充：信号迟启、早断控制702. 信号早断控制如图示（T型路口）： 相位A（东西方向）采用信号早断控制。相位A阶段1：东、西绿灯同时启亮，东左转处于许可相位。相位A阶段2：西绿灯早断，东左转处于保护相位。72 信号早断控制信号配时图731. 迟启控制2. 早断控制3. 迟启+早断控制