干线交叉口交通信号协调控制

第十章干线交叉口交通信号协调控制

干线交通信号定时式协调控制感应式线控系统和计算机线控系统线控系统的联结方式选用线控系统的依据1干线信号协调的基本思想

干线信号协调是开放路网信号协调，即从系统的观点出发，将干线上的几个交叉口视一个整体，通过整体信号配时的协调优化，建立多个交叉口相互关联的信号配时方案组合，以达到提高干线运行效果的目的。2干线协调的使用条件

当干线上两相邻信号控制交叉口之间的

距离适当，使得车辆在路段上行驶时，能够基本上保持一个车队的形式时，可考虑对此干线进行信号协调控制。3干线协调的目的通过对各个交叉口的信号周期、绿信比以及交叉口之间的绿灯起步时差（相位差）作统筹安排，建立最优信号配时方案组合，提高干线整体交通运行效果，如最大绿波带、最小车辆延误与停车次数、最低油耗等。4干线信号协调的配时参数（相位）信号周期绿信比（绿灯时间）绿灯起步时差（相位差）5第一节干线交通信号定时式协调控制信号协调控制系统的基本参数定时式线控制系统的协调方式定时式线控制系统的配时设计方法提高线控制系统效益的辅助设施6一、信号协调控制系统的基本参数周期绿信比（绿灯时间）相位差（绿灯起步时差）71、绿灯起步时差（相位差）

概念：相邻两交叉口绿灯起始时刻之差，称为绿灯起步时差或相位差，用Оij（秒）表示。绿灯起步时差有单向与双向之分。单向绿灯起步时差用于单向交通，双向绿灯起步时差用于双向交通。8单向绿灯起步时差——用于协调单向交通（或双向交通的某一个方向）概念：对于单向交通，两相邻交叉口绿灯起始时刻单向之差，称为单向绿灯起步时差或单向相位差。图示：通常用单向时—空图（又称时—距图）描述单向相位差。9

CCGe1Re1Ge1Re1

12О12

О12相位AGe1Re1Ge1Re1

CC单向绿灯起步时差10单向绿绿灯起起步时时差的的特点点：可以根根据需需要任任意取取值，，不受受任何何条件件的限制制。单向协协调容容易实实现。。11双向绿绿灯起起步时时差———用用于双双向协协调概念：：对于双双向交交通，，两相相邻交交叉口口绿灯灯起始时刻刻双向向之差差，称称为双双向绿绿灯起起步时时差或双向向相位位差，，包括括上行行绿灯灯起步步时差差和下行绿绿灯起起步时时差，，它们们分别别对应应于路路段上车流流行驶驶方向向的上上行和和下行行。12图示：：通常常用双双向时时—空空图（（又称称时——距图）描描述双双向相相位差差。13

CCCGe1Re1Ge1Re1Ge1Re112相位A上下Ge1Re1Ge1Re1Ge1

CCO12

O21O12

O21双向绿灯起步时差14上行绿绿灯起起步时时差———O12：表示交交叉口口2比比交叉叉口1绿灯灯时间间迟起起亮O12秒。下行绿绿灯起起步时时差———O21：表示交交叉口口1比比交叉叉口2绿灯灯时间间迟起起亮O21秒。15上、下下行绿绿灯起起步时时差的的关系系：O12+O21=kCC——共共同信信号周周期，，秒；；K——任任一整整数上、下下行相相位差差之间间存在在约束条条件：即二者者之和和为共共同信信号周周期的的整数数倍。。上、下下行绿绿灯起起步时时差不不能分分别根根据需需要而任意意取值值，双向协协调难难于实实现。。16[例]：现有两两相邻邻信号号控制制交叉叉口，，设共共同的信号号周期期C=70秒秒，，现调调整上上行绿绿灯起起步时差差O12=40秒秒。。试回答答：可可否同同时将将下行行绿灯灯起步步时差调整整为O21=40秒秒？为为什么么？17解：绘制双向时—空图：

C70124030O12O21上下C70图（例）Ge1Re1Ge1Re1Ge118由时——空图图可见见：当调整整上行行绿灯灯起步步时差差O12=40秒后，，下行绿绿灯起起步时时O21的最小小值必必然是是30秒，因为：O12+O21=70秒秒∴O21=70––O12=70––40=30秒秒同样，，若使使O21=40秒秒，则则O12的最小小值必必然是30秒秒。∴上、、下行行绿灯灯起步步时差差不能能同时时取40秒秒。192、信信号周周期要求：：在进行行信号号协调调控制制时，，参与与信号号协调的各各交叉叉口均均采取取统一的的信号号周期期，称之为共共同周周期。。共同周周期的的作用用：使相位位差保保持恒恒定。。20相位差差保持持恒定定是进进行信信号协协调控控制的的必要条件件。用单向向时——空图图说明明：——共共同周周期下下，相相位差差能够够恒定定——周周期不不同时时，相相位差差不能能恒定定对于双双向交交通可可以得得到同同样的的结论论。21

C80C80

周期1周期2

C80C801相位A2

O1O2O3

303030共同周期的作用Ge1Re1Ge1Re122周期1周期2周期3C150C150C15012相位A

C270C270204060

O1O2O3不采用共同周期下的绿灯起步时差Ge1Re1Ge1’Re1’233、绿绿灯时时间部分交交叉口口的绿绿灯时时间应应进行行调整整。各交叉叉口绿绿灯时时间可可以各各不相相同。。24二、定定时式式线控控系统统的协协调方方式1、单单向交交通2、双双向交交通251、单单向交交通（（或双双向交交通的的某一一个方方向））理想条条件：：——共共同周周期——相相位差差等于于车队队在路路段上上的正正常行行驶时时间10-1262、双双向交交通理想条条件：：——共共同周周期——相相位差差等于于车队队在路路段上上的正正常行行驶时时间，并并等于于半周周期的的整数数倍。。10-227干线上上各路路段距距离相相等：：容易满满足理理想条条件。。干线上上各路路段距距离不不相等等：理想条条件难难于满满足，，经常常使用用折中中方案案。双向协协调三三种控控制形形式：：——同同步式式协调调控制制（相相位差差为0秒））——交交互式式协调调控制制（相相位差差为半半周期期）——续续进式式协调调控制制（调调整相相位差差）28三、定定时式式线控控制系系统的的配时时设计计方法法1、时时间-距离离图（也称称时-距距图或时-空空图）图示画画法：：125页页（图图10-1）（或旋旋转90度度绘图图）29

GR

12VLO=40V

RG

t=40

单向时—空图（理想条件）

2302、配配时所所需数数据：：两相邻邻交叉叉口之之间的的距离离；交叉口口布局局（是是否有有直行行车道道）交通流流量（（直行行单、、双向向）交通管管理规规则（（是否否单行行线））车速及及延误误（是是否需需要协协调））313、配配时方方案的的确定定：共同周周期的的确定定通常取取交通通负荷荷最高高的（（关键键）交交叉口作为为信号号协调调的参参考点点。各各交叉叉口相相对于此参参考点点进行行绿灯灯起步步时差差的调调整。。关键交叉叉口所所需的的最佳佳周期期，作为为信号号协调调的共同周周期。。32

123

C1=55C2=70C3=65(a)

123(b)关键交叉口（参考点）C=70

共同周期的确定33绿灯时时间的的确定定（一一般方方法））关键交交叉口口绿灯灯时间间不变变；非关键键交叉叉口绿绿灯需需要调调整：：非关键键交叉叉口沿沿干线线方向向的绿绿灯时时间不小于于关键交交叉口口沿干干线方方向的的绿灯灯时间。。各交叉叉口绿绿灯时时间可可以各各不相相同。。34绿波推推进速速度VV是研研究绿绿波交交通的的一个个关键键参数数，它取决决于路路段上上车流流的平平均空空间速速度。。35CGeiReiOVV10*干线

Ge0Re0C

单向绿波交通36确定绿绿灯起起步时时差：：（是否否满足足理想想条件件、是是否需需要折折中方方案））具体方方法：：——图图解法法（绘绘制时时-距距图））——数数解法法（计计算延延误时时间））应用时时：图图解、、计算算应结结合。。374、验验证方方案实实施效效果理想条条件与与实际际条件件可能能存在在差异异：道路方方面：：车道划分分、路路段距距离等等。车流方方面：：车队、、车队队的离离散、、附加加车流流等。。速度方方面：：各路段段有各各自的的平均均车速速。（完善善速度度诱导导）结论：：理想想条件件下的的绿波波（尤尤其是是双向向）难难于实现38双向协协调折折衷方方案的的考虑虑：上、下下行均均等的的绿波波带宽宽度：：适用于于上、、下行行交通通流量量均等等的情情况。。上行具具有较较宽的的绿波波带宽宽度：：适用于于上行行交通通流量量较大大的情情况。。下行具具有较较宽的的绿波波带宽宽度：：适用于于下行行交通通流量量较大大的情情况。。39四、提高线线控制制系统统效益益的辅辅助设设施前置信信号可变速速度指指示标标志可变速速度指指示标标志与与前置置信号号结合合使用用40例一：：两相邻邻信号号控制制的交交叉路路口，，间距距L=600米，路路口间间车队队的平平均行行驶速速度为V=36公里/时。已已知单单点控控制时时交叉叉口1的的最佳佳周期期为C1=100秒秒，交交叉口口2的的最佳周周期为C2=90秒，各各交叉叉口均均取红红、绿灯各各半。。41试求：：1、干线沿1至2方向进行单单向信号协协调控制时时，共同周期应应取多少秒秒？为什么么？两交叉口之之间绿灯起起步时差如如何取值时时协调效果最好？？2、绘制满足足条件1的单向时——空图。3、此干线在在所给条件件下可否实实现双向绿绿波交通？为什么么？42答案：1、共同周周期C=100秒O=60秒2、（图略略）3、t=60秒半周期=50秒所以：t≠半周期的整整数倍所以不能实实现实现双向绿绿波交通。。43例二：两相邻信号号控制的交交叉路口，，间距L=500米，路口间间车队的平平均行驶速速度为V=36公里/时。已知两两路口信号号周期C=60秒，且两路路口在协调调方向的有有效绿灯和等效效红灯都相相等。44试求：1．在上述条件件下，此时时能否实现现理想双向向绿波？2．如要实现理理想双向绿绿波信号周周期必须增增大多少?3．在C=60秒，上行相相位差为30秒的情况下，绘制此此时的双向向时-空图图。45答案：⒈根据题意，，要实现理理想双向绿绿波，须满满足关系：：t=K（c/2）L=500，V=10米/秒，于是L/V=50，从而有kC=100。因k是整数，当当k=1时，C=100（秒），当k=2时，C=50（秒），k=3时，C=33.3（秒）由于已知C=60，显然与实实现理想双双向绿波条条件不符，故在在已知条件件下不能实实现理想双双向绿波。。46⒉根据上述计计算：C=100（秒）时，，能实现理理想双向绿绿波，而目前的信信号周期C=60（秒），故100-60=40（秒），即C应增加40秒，可实现现理想双向向绿波。47

GRGRGR

RGRGRL/V=50上下上行下行1248例三：两相邻信号号控制的交交叉口，间间距为L=600米，路口间间车队的平平均行驶速速度为V=36公里/时。已知两两路口所需需信号周期均不得得小于50秒，且两路路口在协调调方向的有效效绿灯和等等效红灯都都相等。49试求：1．在上述条件件下，要实实现理想双双向绿波的的最小周期C=?。2．此时的上、、下行相位位差分别是是多少?3．绘制此时的的双向时——空图。50答案：1：L=600，V=10米/秒，t=L/V=60，从而有kC=120（k是整数）当k=1时，C=120（秒），当k=2时，C=60（秒），k=3时，C=40（秒）；由于C>50，最小周期期C=60（秒）。512：此时上、下下行相位差差分别是O上，O下。理想情况下下，相位差差等于行驶驶时间，故故⑴上行相位差差分别是O上=L/V=60（秒）⑵下行相位差差分别是O下=L/V=60（秒）此时显然满满足：O上+O下=2C52GRGRGRGRGRGR上上行下行下1253例四：已知：三个个相邻交叉叉口1、2、3，间间距分别为L12=600米，L23=500米，共同周期C=100秒，取红、、绿灯各半，上、下下行车速V=36公里/小时。54试求：1、此干线欲欲沿1至2至3方向（上行行）实现单单向绿波交通通，两相邻邻交叉口之之间的绿灯灯起步时差应如如何取值？？为什么？？绘制干线线单向时—空图图。2、此干线欲欲实现双向向绿波交通通，面临的的具体困难是什么么？55答案：1、O12=t12=60秒，，O23=t23=50秒。。（图略）2、主要问题题：路段距距离不相等等。在路段L12不能实现理理想条件下下的绿波交通。56第二节感感应式线控控系统和