第五章单点交叉口的信号控制

1第五章

单点交叉口的信号控制2课程安排道路交通管理概论交通信号控制的基本概念信号控制的类型和模式定时信号控制感应信号控制单点交叉口的智能控制单点交叉口配时方案设计实例3第一节交通信号控制的基本概念一、交通信号灯及其设置依据1、交通信号及交通信号灯1）定义在道路上用来传送具有法定意义指挥交通流通行或停止的光、声、手势等，都是交通信号。2）种类常用的有灯光信号和手势信号。4

手势信号则由交通管理人员通过法定的手臂动作姿势或指挥棒的指向来指挥交通，手势信号现在仅在交通信号灯出现障碍时或在无交通信号灯的地方使用。示意违章车辆靠边停车信号停止信号5直行信号直行快速通行信号减速慢行信号右转弯信号左小转弯信号6左大转弯信号靠内停车信号73）作用交通信号是在道路空间上无法实现分离原则的地方，主要是在平面交叉口上，用来在时间上给交通流分配通行权的一种交通指挥措施。4）方式交通信号灯用轮流显示不同的灯色来指挥交通的通行或停止。85）信号灯的种类

现代信号灯，除原来红黄绿三色基本信号灯之外，又增加了两种信号灯:(1)闪烁灯(2)箭头信号灯（1）闪烁灯普通红黄绿或绿色箭头灯，在启亮时，按一定的频率闪烁，可补充其它灯色所不能表达的交通指挥意义。9（2）箭头信号灯

在一组灯具上，具备左、直、右三个箭头信号灯时，就可取代普通的绿色信号灯。

红色“X”灯的作用是此灯亮时，指示该车道前方不能通行在该车道上行驶的车辆必须立即更换车道。106）信号灯的含义1974年，《欧洲道路交通标志和信号协定》对信号灯含义的规定摘要如下：（1）非闪灯表示车辆可以通行，在平面交叉口，面对绿灯的车辆可以直行、左转或右转，左右转弯车辆必须让合法通行的其它车辆和人行横道线内的行人先行。但是如果该绿灯所允许的通行的方向上，交通非常拥挤，以至进入路口的车辆，在灯色改变之后，还是通不过，这时即使亮绿灯，车辆也不得通行。①绿灯：116）信号灯的含义（1）非闪灯②红灯表示不许车辆通行，车辆不能超过停车线。③黄灯表示即将亮红灯，车辆应该停止。除非黄灯刚亮时，已经接近停车线，无法安全制动的车辆，可以开出停车线。（2）闪灯①闪红灯警告车辆不准通行。

②闪黄灯或两个黄灯交替闪亮：表示车辆可以通行，但必须特别小心。126）信号灯的含义（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：仅对箭头所指的方向起红灯或黄灯的作用。（4）专用于自行车的信号灯应在信号灯上加有自行车的图案。137）各国对信号灯的含义的特殊规定概（1）原苏联

①在黄灯之前，有绿闪灯，预告即将亮黄灯，我国有些城市也用这种绿闪灯。

优点是可敦促车辆抓紧时间通过交叉口，以提高通车效率；

缺点使驾驶人想加速抢时间通过交叉口而容易发生交通事故。147）各国对信号灯的含义的特殊规定概（1）原苏联②右转箭头灯亮时，允许车辆就地掉头；③箭头灯与红灯同时亮时，可按箭头方向通行，但应给其他方向的车辆让路。157）各国对信号灯的含义的特殊规定概（2）英国

在红灯末尾，有一小段红、黄灯同时亮的时间，这意味着通知面对红黄灯的车辆，红灯即将结束，预先做启动准备，可以节省起动损失时间。上海目前也采用此方法。167）各国对信号灯的含义的特殊规定概（3）美国有的地方使用黄色箭头灯与红色箭头灯，可使各方向车流分别有各自的红、黄、绿色箭头灯，含义明确，不易混淆。这样，灯具比较复杂。177）各国对信号灯的含义的特殊规定概4）加拿大

①加拿大规定在绿闪左转箭头灯与普通绿灯同亮时，表示通知驾驶人，对向车流面向红灯，左、直、右车辆都可以通行，但必须让其他合法通行的车辆和人行横道线内的行人先行。

②加拿大对红闪的规定是，车辆在通过交叉口时，必须先停车观察，在确保安全的前提下，方准通行，类似于停车标志的意义。日本也有这样的规定。187）各国对信号灯的含义的特殊规定概（5）日本对自行车使用机动车信号灯时，有些特殊的规定，如绿灯时，规定自行车只可直行和左转（相当于我国的右转），而右转车（相当于我国的左转）必须直行道对面街角处，待另向绿灯亮时再次直行通过。197）各国对信号灯的含义的特殊规定概（6）我国对信号灯含义的规定黄灯亮时，已越过停止线的车辆可以继续通行；若在红灯亮时来不及驶出交叉口的，应退回交叉口停止线以内，等待下一次绿灯亮时再通过208）各信号灯的次序安排信号灯的次序安排分两种：（1）竖式（2）横式212、交通信号的设置依据1）设置交通信号控制的利弊

合理设计的信号控制交叉口，其通行能力应比设有停车或让路标志的交叉口大。设有停车或让路标志的交叉口的交通量接近其通行能力时，车流就会不畅而大大增加了车辆的停车次数和延误，特别是次要道路上的车辆，停车、延误会更加严重。这时，将其改为信号控制交叉口可能就恰到好处，可改善次要道路上的通车，减少其停车与延误。22

①如果交通量未达到需要设置信号灯的时候，不合理地将停车标志交叉口改为信号控制交叉口，主路交通和次路交通会怎样？②合理设置信号灯的依据是什么？232）信号设置不合理的弊端

将停车、让路标志交叉口改为信号控制交叉口，消除了原停车或让路标志交叉口的优点。（优点是什么？）在停车、让路标志交叉口上，对主要道路车辆是畅通无阻的，可以看成没有交叉口一样，因此，主要道路上的车辆延误很少。2）信号设置不合理的弊端

改为信号控制之后，就要为少量次要道路上的车辆放绿灯，势必给主路道路车辆增加许多不必要的红灯，从而使主要道路上的车辆产生大量的停车与延误。而次要道路上，因车少，有些时候亮着绿灯却无车通行。这种情况在我国屡见不鲜，这些被迫产生的停车与延误，将导致显著而无谓的能耗与运行费用的浪费。3）交通信号的主要功能

交通信号的主要功能是在道路车辆相交叉处分配车辆通行权。

误区：把交通信号看成是治道路交叉百病的灵丹妙药。最普遍的一种观点是把交通信号看成是主要的安全措施。3）交通信号的主要功能

交通信号的主要目标是使各类、各向交通有秩序、高效率的通行。

如果仅为交通安全而在交叉口盲目设置，往往容易引起交通事故，影响交通安全。因此，交通信号的设置要做到合理、有据可依：

在技术上，使设置信号灯有据可依，避免乱设现象

在经济上，可避免无谓的投资浪费；

在交通上，可避免不必要的损失和交通事故。4）设置交通信号的基本原理概念

目前，决定停车标志交叉口改为信号控制交叉口时，主要考虑两个因素：

（1）停车标志交叉口的通行能力（2）延误。

（3）我国对信号灯安装依据的规定①当进入同一交叉口高峰小时及12h交通流量超过下表所列数值及有特别要求的交叉口可设置机动车信号灯。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1075080003503800800900027021001200130001902000大于10900100003904100100012000300280014001500021022001800200001501500②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人次时，可设置人行横道信号灯及相应的机动车道信号灯二、交通信号控制参数在交通信号配时设计中，经常涉及到以下一些参数：周期长、相位、绿信比、绿灯时间、最短绿灯时间、最长绿灯时间、绿灯间隔时间以及起动损失时间。点控制定时信号基本参数有两个：周期长和绿信比。线控信号配时基本参数有三个：周期长、绿信比、相位差。31周期时长信号灯各种灯色轮流显示一次所需的时间，即各种灯色显示时间之总和周期长度=红灯时间+绿灯时间+黄灯时间=第一相位时间+第二相位时间周期时长绿灯间隔时间第一相位时间第二相位时间南北路东西路2、相位在一个周期内，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，则称该信号为几相位系统。步伐：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步长：一个步伐所持续的时间3、绿信比

相位绿信比——一个相位的有效绿灯时长gei与周期时长C之比，用表示。

周期绿信比——周期有效绿灯时长ge与周期时长C之比，用表示。354、有效绿灯时间相位有效绿灯时间——一绿灯信号时段能充分利用（有车辆通过交叉口）的时间：=相位i的绿灯时间（Gi）+黄灯时间（A）-启动停车损失时间（li）（启动损失时间+黄灯损失时间）。相位损失时间=周期有效绿灯时间——各相位有效绿灯时间之和周期损失时间——364、有效绿灯时间37385、绿灯时间1）显示绿灯时间——某一相位在一个信号周期内所获得的绿灯显示时间，也称作相位绿灯时间2）最短绿灯时间

——对各信号阶段或者各个相位规定的最低绿灯时间限值3）最长绿灯时间

——是对各信号阶段或各个信号相位给出的最大的绿灯时间限值6、绿灯间隔时间——上一相位绿灯结束到下一相位绿灯启亮之间的一段时间，也叫交叉口清车时间一般包含黄灯+全红或全红两部分。属于信号变换的损失时间。有的相位也可以没有绿灯间隔时间目的：是为了确保已通过停车线驶入路口的车辆，均能在下一相位的首车到达之前安全通过冲突点，驶出路口41绿灯间隔时间上一相位绿灯结束到下一相位绿灯启亮之间的一段时间，也叫交叉口清车时间绿灯间隔时间=黄灯时间周期时长绿灯间隔时间第一相位时间第二相位时间南北路东西路42绿灯间隔时间上一相位绿灯结束到下一相位绿灯启亮之间的一段时间，也叫交叉口清车时间绿灯间隔时间=全红时间+黄灯时间周期时长绿灯间隔时间第一相位时间第二相位时间南北路东西路43绿灯间隔时间上一相位绿灯结束到下一相位绿灯启亮之间的一段时间，也叫交叉口清车时间绿灯间隔时间=全红时间周期时长绿灯间隔时间第一相位时间第二相位时间南北路东西路绿灯间隔时间的取值在信号配时上，当计算的绿灯间隔时间小于3s时，用3s黄灯时间；大于3s时，则在3s黄灯之外，其余时间配以红灯。此时，所有相位都是红灯，称为全红时间。绿灯间隔时间属于信号变换相位的损失时间，也是一个信号相位内的灯色组合之一。取值一般3~5s之间。7、相位差协调相位：在一个交通干线协调控制系统中，干线上所有路口的信号周期相同，各路口规定某一相位参加协调，称为协调相位绝对相位差：把干线上某一路口作为基准路口，其他路口的协调相位起始时刻滞后于基准路口的协调相位起始时刻的最小时间差相对相位差：沿车辆行驶方向任意相邻路口的协调相位起始时刻的最小时间差。46第二节信号控制的类型和模式一、交通信号控制类型

1、按控制范围分类（1）单个交叉口的交通控制（2）干道交叉口信号协调控制（3）区域交通信号控制系统

1）单点交叉口交通控制

每个交叉口的交通控制信号只按照该交叉口的交通情况独立运行，不与其相邻交叉口的控制信号有任何联系的，称为单点交叉口交通控制，也称“点控制”，是交叉口交通信号控制的最基本形式。离线点控制在线点控制（1）离线点控制基本原理：将绿灯时间分成有限的具有固定顺序的时间段（也称相位），不同的交通流将根据固定绿灯时间和顺序依次获得各自的通行权。配时方案：依据典型的历史交通数据制定分类：定周期控制、变周期控制控制器：机电控制器（早期），电子或小型微处理器（目前）（2）在线点控制指交通响应控制（或车辆感应控制）。它根据交叉口各个入口交通流的实际分布情况，合理分配绿灯时间到各个相位，从而满足交通需求。检测原理：基于到达车辆车头时距的控制基于排队长度的控制

根据交通需求延长绿灯时间，直到绿灯时间达到最大值或绿灯期间交通流的车头距测量值超过某一关键值是车辆感应控制的基本方法。2）干线交叉口信号联动控制把干道上若干连续交叉口的交通信号通过一定的方式联结起来，同时对各交叉口设计一种相互协调的配时方案，各交叉口的信号灯按此协调方案联合运行，使车辆通过这些交叉口时，不致经常遇上红灯，称为干道信号协调控制，也称“绿波”信号控制，俗称“线控”。2）干线交叉口信号联动控制根据相邻交叉口间信号灯联结方法不同，线控还可分为有电缆线控和无电缆线控

①有电缆线控：由主控制机或计算机通过传输线路操纵各信号灯间的协调运行；

②无电缆线控：通过电源频率及控制机内的计时装置来操控各信号灯按时协调运行。3）区域交通信号控制系统以某个区域中所有信号控制交叉口作为协调控制的对象，称为区域交通信号控制系统，也称“面控”。对于范围较小的区域，可以整区集中控制；对于范围较大的区域，可以分区分级控制2、按控制方法分类（1）定时控制（2）感应控制（3）自适应控制

（1）定时控制交叉口交通信号机均按事先设定的配时方案运行，也称周期控制。一天只用一个配时方案的称为单段式定时控制；一天按不同时段的交通量采用几个配时方案的称为多段式定时控制。最基本的控制方式是单个交叉口的定时控制。线控制、面控制也都可用定时控制的方式，称为静态线控系统、静态面控系统。（2）感应控制在交叉口进口道上设置车辆检测器，信号灯配时方案由计算机或智能化信号控制机计算，可随检测器测到的车流信息而随时改变的一种控制方式。感应控制的基本方式是单个交叉口的感应控制，简称单点感应控制。半感应控制全感应控制

把交通系统作为一个不确定系统,能够连续测量其状态,如车流量、停车次数、延误时间、排队长度等，逐渐了解和掌握对象，把它们与希望的动态特性进行比较，并利用差值以改变系统的可调参数或产生一个控制，从而保证不论环境如何变化，均可使控制效果达到最优或次最优的一种控制方式。（3）自适应控制二、交通信号控制模式1、周期控制模式2、相位差与绿信比控制模式3、时间表控制模式4、子区域连接控制模式

59第三节定时信号控制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。本节主要学习点控制定时信号配时的基本原理和基本流程；基本原理：即如何根据交叉口的道路条件及交叉口各进口道交通流的流向与流量，确定定时信号的配时方案。60第三节定时信号控制一、定时信号控制的基本内容二、评价信号控制交叉口的交通效益指标三、定时信号配时的基本原理四、定时信号配时的流程和基本方法五、定时信号配时的改进方法61一、定时信号配时的基本内容定时信号控制的基本特点：1、固定的信号周期、固定的绿信比2、全天可以是一个配时方案，或分段采用多个配时方案3、每个时段内使用固定的配时方案4、配时方案根据交叉口历史数据确定5、配时方案的切换可以是手动或自动进行6、定时控制信号机安装简单、维护方便、成本低。62一、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：确定信号相位方案确定信号基本控制参数631、信号相位方案——相位方案是在一个信号周期内，安排若干控制状态，并合理安排这些控制状态的显示次序64具有专用左转相位的三相位方案机动车信号控制的8个相位东西直行东西左转弯南北直行南北左转弯前导左转相（早启左转相）后延左转相（迟断左转相）练习：画出下图给出的四相位的信号配时图示。若C=106s,G1=30sG2=17sG3=32sG4=15sA=3s，相位之间转换都有黄灯，请在图上标出每个相位中各个灯色的时长。67一二三四106s30s17s32s15s682、信号控制基本参数点控制定时信号基本控制参数有：周期时长绿信比周期长是决定点控制定时信号的关键控制参数，是信号配时设计的主要对象。69二、评价信号控制交叉口的交通效益指标1、通行能力或饱和度

（实际到达交通量与通行能力之比）2、行程时间3、延误4、停车次数5、停车率6、排队长度7、油耗70三、定时信号配时的基本原理——是其他控制方式配时的基础——根据交叉口的道路条件及交叉口各进口道交通流的流向与流量，确定定时信号的配时方案定时信号配时方法：国际上：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；国内：“停车线法”和“冲突点法”等方法71Webster配时法Webster模型是以车辆延误时间最小为目标来计算信号配时的一种方法，因此其核心内容是车辆延误和最佳周期时长的计算。而这里的周期时长是建立在车辆延误的计算基础之上，是目前交通信号控制中较为常用的计算方式72Webster模型

车辆延误计算

通过对交叉口信号的各相单车延误（主要包括平均延误和随即延误）求和，得到交叉口的延误。最佳周期时长计算由车辆延误计算公式推导而出，并经过反复近似计算得出公式，在现有计算模型中应用最为广泛。73最佳周期时长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。以延误作为交通效益指标，用webster定时信号配时交叉口延误公式：确定最佳周期时长C074交叉口交通流量比Y为各相信号临界车道的交通流量比（）之和，即：所谓关键车道，是指每一信号相位上，交通量最大的那条车道。关键界车道的交通流量比等于该车道的交通量和饱和流量之比75=1440sL=10s76确定关键车道77计算流量比相位A关键车道流量比y1=q1/s=540/1440=0.35相位B关键车道流量比y2=q2/s=420/1440=0.29关键进口道总流量比Y=y1+y2=0.35+0.29=0.6478课堂练习：三相位(南北直行；南北左转；东西直左右)q1=410S1=1550q2=350S1=1500q3=380S3=1500q4=300S1=1350q6=260S6=1300q5=360S5=144079四、定时信号配时的流程和方法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下。801.信号相位基本方案(和渠化方案同时进行)2.确定设计交通量3.确定饱和流量4.配时参数计算5.信号交叉口通行能力与饱和度计算6.服务水平评估7.交叉口信号配时图绘制1、定时信号配时设计流程81定时信号配时设计流程82（1）信号相位的确定原则a.信号相位必须同交叉口进口道车道渠化方案同时设定，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，常用基本方案示如图5-10。c.有左转专用车道时，根据左转设计交通量计算的左转车每周期平均到达3辆及其以上时，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。

2、信号相位基本方案83信号相位常用基本方案842）．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，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；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。2、信号相位基本方案85应按交叉口每天交通量的时变规律，分早高峰、午高峰、晚高峰时段，早、午、晚低峰时段，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：3．确定设计交通量86无最高15min流率的实测数据时，可按下式估算：3．确定设计交通量874.饱和流量实测与计算

饱和流量的定义：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车线的最大流量，单位是pcu/绿灯小时。饱和流量的影响因素：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。应尽量采用实测数据。实测采集不到时，才可考虑估算。计算思路：进口道经渠化后->分别计算各进口车道的饱和流量->把各条车道的饱和流量累计成进口道的饱和流量。88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。进口车道的估算饱和流量：4.饱和流量实测与计算

89（1)基本饱和流量各类进口车道的基本饱和流量车道各类进口道基本饱和流量Sbi(pcu/h)直行车道1400~2000，平均1650左转车道1300~1800，平均1550右转车道1550注：进口车道宽度：3.0~3.5m。90（2）各类车道通用校正系数f(Fi)=fwfgfbfr…..（1）车道宽度校正（2）坡度及大车校正（3）公交车停靠站影响校正（4）行人自行车干扰校正系数（5）车道类型及相位的影响等。9192（3）直行车道饱和流量934）左转专用车道饱和流量

（1）有专用相位时（2）无专用相位时对向直行车道数1234ε1.00.6250.510.44对向直行车道数的影响系数945）右转专用车道饱和流量

（1）有专用相位时5）右转专用车道饱和流量

（2）无专用相位时行人校正系数行人校正系数96周期（s）行人少（小于20人/周期）行人多（大于20人/周期）0.40.50.60.40.50.6600.880.880.870.450.420.40900.870.870.860.400.380.361200.870.860.860.370.360.35行人影响校正系数976）直左合用车道饱和流量

直左合流校正系数985.配时参数计算1）计算最佳周期时长2）信号总损失时间3）绿灯间隔时间4）流量比总和当I<3s时，配以黄灯时间；当I>3s时，其中3s配以黄灯，其余时间配以红灯995.配时参数计算5）总有效绿灯时间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9）最短绿灯时间100例题一个两相位信号控制交叉口，各进口道的交通量和饱和流量列于表；绿灯间隔时间为7s;黄灯时间为3s，起动损失时间为3s。试计算信号配时：表各进口道的交通量和饱和流量项目北进口南进口东进口西进口项目北进口南进口东进口西进口交通量q(pcu/h)620720390440流量比0.260.30.390.44饱和流量（S）2400240010001000Max[y,y’]0.30.44解：(1）.各进口道流量比y及Y，列于表右两行。（2）.每周期总损失时间L=(l+I-A)=2×(3+7-3)=14s。101

（3）最佳周期时长

（4）求周期的有效绿灯时间

（5）求相位有效绿灯时间南北相东西相102（6）求各相位显示绿灯时间第一相位（7）求各相位清路口四面全红时间第二相位则该路口该时段的配时方案如下表所示相位划分配时内容第一相位第二相位显示绿灯时间3452黄灯时间33四面全红时间44合计时间4159周期时间100计算得到的信号配时方案表信号配时图第一相位第二相位100s4s总结：信号配时方案设计计算步骤：1.计算交叉口每个进口车道的车流量和饱和流量；2.求出每个进口车道的车流量系数，并为每个相位选择流量比（最大的）；3.将各相位的流量比相加得出整个交叉路口的Y值；4.确定路口绿灯间隔时间I和损失时间L；5.利用最佳周期计算公式计算周期时间；6.用周期时间减去损失可得出可利用的有效绿灯时间；7.将路口有效绿灯时间按各个相位的流量比分配给各个相位；8.根据各相位的黄灯时间和起动损失时间，计算各相位的实际绿灯时间。

作业题：某交叉口渠化方案如图所示，相位方案为：①东西向直行和右转②东西向专用左转③南北向直行和右转④南北向专用左转。经计算，各进口道的流量比如表所示，每个进口道宽度为16.5m。已知：Ls=3s，A=3s，I=3s。试计算以下信号配时参数：（12分）（1）最佳周期时长C0；（2）各相位实际显示绿灯时间和红灯时间。（3）画出最终的配时图。进口道车道y进口道车道y西左转0.1067北左转0.2059直行0.1737直行0.1604直右0.1795直右0.1852东左转0.1669南左转0.1823直行0.1947直行0.2206直右0.2117直右0.20691066.信号交叉口通行能力与饱和度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。1)通行能力的一般表达式1077.服务水平评估平均信号控制延误——确定信号交叉口设计与交通信号配时的服务水平。服务水平每车信控延误(s)服务水平每车信控延误(s)A<=10D36~55B11~20E56~80C21~35F>80交叉口服务水平评价标准(HCM2000)1087.服务水平评估信号交叉口延误：反应车辆在交叉口受阻、行驶时间损失的评价指标。其受影响因素较多，能综合反映交叉口的几何设计与信号配时优劣的评价指标。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/信号相位方案，重新设计。109延误的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；

1）各车道延误估算：（1）设计交叉口110对原有交叉口作延误评估时，应考虑初始排队的延误。

（2）原有交叉口111（2）原有交叉口1122）各进口道的平均信控延误3）整个交叉口的平均信控延误

113例题2已知一新建建交叉口为主干道与主干道相交的十字形交叉口，道路条件满足规划要求，自行车道宽5.5m，有关交叉口的基本交通条件为：（1）根据预测通车时交叉口各流向高峰时段高峰小时（直行车大车率：东西进口道4%，南北进口道2%；左、右转大车率为0），最高15min流率换算的小时交通量（PHF取0.75）如表5-13所示。（2）预测高峰时段高峰小时自行车交通量（估计左转率北进口为25%，其他进口为10%；右转率为15%），最高15min交通量的平均流率如表5-14所示114（3）估计各向行人流量为600人/h。试根据所提供的资料和数据及本章前述的有关方法对该交叉口进行信号配时设计。115进口道Qmn（pcu/h）大车率（%）qdmn（pcu/h）进口道Qmn（pcu/h）大车率（%）qdmn（pcu/h）西进口直行4754633北进口直行4862648左转1040139左转46062右转840112右转58078总计663884总计590788东进口直行3744499南进口直行5702760左转1270169左转64086右转60080右转61082总计561748总计695928交叉口流量流向表116解：交叉口信号配时设计需要进行试算，下面为为配时设计的步骤和过程。1）渠化设计与饱和流量校正计算（1）第一次试算：根据机动车流量，初步划分进口车道功能如左图：初定信号相位为三相位：东西相双向左转专用相位东西相基本相位南北相基本相位①初设信号周期C0=60s，则总损失时间L=3*（3+3-3）=9s.总有效绿灯时间Ge=60-9=51s②进行饱和流量修正。117解：交叉口信号配时设计需要进行试算，下面为为配时设计的步骤和过程。1）渠化设计与饱和流量校正计算（1）第一次试算：③计算各车道流量比、各相位最大流量比和最大流量比总和。y1=0.1092,y2=0.2422,y3=0.6203Y=y1+y2+y3=0.9717>0.9说明进口道车道划分不合理，通行能力无法满足实际流量的需要，需要重新设计。118（2）第二次试算渠化方案如下图所示；仍为三相位，取初始周期时长为60s。y1=0.1092,y2=0.2422,y3=0.2796Y=y1+y2+y3=0.6310<0.9满足要求，可以进行配时计算2）信号配时计算总损失L=9s，周期时长最小绿灯时间验算：按行人分两次过街进行计算，其结果为：第二相位的显示绿灯时间为5.9s，而计算的最小绿灯时间为18s，第三相位的显示绿灯时间为6.8s,计算的最小绿灯时间为16.7s.因此，需要扩大周期长重新计算。119（3）第三次试算按最短绿灯时间的要求，将周期时长定为60s，保持试算二中的设计方案，并按前述有关公式计算绿信比和绿灯显示时间等指标。y1=0.1092,y2=0.1876,y3=0.1828Y=y1+y2+y3=0.4797<0.9，满足条件。计算得东向左转饱和度为0.74、西进口直行和直右直行饱和度为0.72和0.74外，其他流向饱和度均小于0.7。交叉口延误估算结果为19.8s/pcu，查得服务水平为B级，符合各项要求3）延误及服务水平估算120五、定时信号配时的改进方法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，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。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。121（一）基于延误优化的ARRB改进方法主要从以下几方面进行了改进：考虑了超饱和交通的情况；考虑停车因素；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122(二)基于混合交通的改进F.韦伯斯特理论

原理：

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123(三)基于机非协调控制的改进

规律：行人和非机动车交通流与机动车交通流相比，绿灯启亮后所保持的饱和状态时间较短，而绿灯时饱和状态出现的时刻较早。方法：有效地运用包括早起、早断等控制方式在内的多相位控制交通。1）绿灯间隔时间2）非机动车、行人的迟起。早断间隔时间——设置非机动车专用绿灯信号，采用其信号的迟起、早断的处理手段3）设定自行车专用相位

左转自行车的冲突处理方法：设置自行车左转专用相位和自行车两次过街。127(四)基于行人的信号配时改进

1）交叉口行人信号灯设计行人相位伴随机动车相位同时设置主路次路机动车需长相位主路次路行人需长相位行人相位存在问题：行人相位时间大部分为绿灯时间行人清空时间仅有3s，行人常被“卡”在行车道上，进退不得完整的行人相位包括行人绿灯、行人闪和行人红灯三部分。相位通行时间必须确保行人以一定的速度安全通过人行横道，所以要合理确定各参数值，主要是行人绿灯时间和行人闪时间。（1）行人绿灯时间（一般4~7s）——使得在一个周期内所有等待的行人离开路缘石进入交叉口。包括反应时间和人群通过路缘石进入人行横道的时间（2）行人闪灯（3）行人相位时间与机动车相位时间的关系行人相位时间机动车相位时间二者关系131(四)基于行人的信号配时改进

2）专用行人相位设定适用于行人流量大、机动车流量适中、自行车流量小的路口132第四节感应信号控制一、感应信号控制的原理二、传统的感应控制方法三、改进的感应控制方法四、定时控制与感应控制比较133一、交通感应信号的基本工作原理1、初期绿灯时间gi影响因素：1）保证停在检测器和停车线之间的车辆，全部驶出停车线所需的最短时间。初期绿灯时间应等于这段最短绿灯时间减去一段单位延长绿灯时间；2）保证行人安全过街所需的时间；3）我国还需要考虑保证红灯停在停车线前的非机动车安全过街所需的时间检测器与停车线间距（m）初期绿灯时间（s)检测器与停车线间距（m）初期绿灯时间（s)0～12825～301413～181031～361619～2412停止车辆间的平均车头距离为6m时，美国推荐的随检测器位置而定的初期绿灯时间。

2、单位绿灯延长时间go

单位绿灯延长时间也是判断车流是否中断的一个参数

单位绿灯延长时间对于感应信号控制的效率起到决定性作用。确定时，应考虑以下几个因素1）单位绿灯延长时间的长短必须能使车辆从检测器开出停车线2）单位绿灯延长时间的恰当长度，应尽可能不产生绿灯时间损失3）在确定单位绿灯延长时间时，必须注意被检测的车道数3、最短绿灯时间gmin——最短绿灯时间实际上是初期绿灯时间与单位绿灯延长时间之和。——初期绿灯时间还没有结束时就开始单位绿灯延长时间。究竟在初期绿灯时间结束前多久就开始单位绿灯延长时间，这是需要研究的4、绿灯极限延长时间gmax

——绿灯极限延长时间，实际上就是按定时信号最佳周期时长及绿信比分配到各个相位的绿灯时间，绿灯极限时间一般定为30～60秒——改进的感应信号，采用可变绿灯极限时间，当绿灯极限末尾的流量超过一个预置的临界值时，可使绿灯再延长；而这个预置临界值是不断提高的，直到测得流量小于临界值时，结束绿灯并换相二、传统的感应控制方法

半感应控制：只在部分进口道上设置检测器的感应控制全感应控制：所有进口道上都设置检测器的感应控制半感应控制——适用于主次道路相交且交通量变化较大的交叉口上1.检测器设在次要道路上主干道绿灯次干道有车吗？有次干道绿灯最短绿灯时间到？有次干道有车吗？无到无

次干道优先半感应控制流程图未2、检测器设在主要道路上主路绿灯到初期绿灯时间?

主干道有车吗？次路绿灯次路绿灯结束到最大绿灯时间否有是否主路优先半感应控制流程图全感应控制——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上是否是否有无无有否无是否无有有是到最小绿灯时间？到最大绿灯时间？主干道绿灯主干道有车吗？次干道有车吗？到最小绿灯时间？次干道绿灯次干道有车吗？主干道有车吗？到最大绿灯时间？全感应控制的特点它所控制交叉口的所有入口道都设置车辆检测器；每一个信号相都设置初始绿灯时间

；其绿灯信号不能自动地返回到预定相位；各个信号相的配时参数不相同。特殊感应控制在一般感应控制基础上，按特殊需要，增加特殊的感应装置，执行特殊需要的一种控制功能平时可按通常的交通需求，执行一般的感应控制，一旦接到特殊感应信息时，立刻执行特殊的控制功能。如公共交通优先感应控制，消防、警卫等特种车辆优先控制。三、改进的感应控制方法（一）流量—密度控制（二）具有抢要功能的全感应控制（三）基于绿时有效利用率的感应控制（四）基于模糊控制和绿时有效利用率的全感应控制（五）基于流量—占有率模型的全感应控制（六）具有跳相功能的全感应控制（七）具有相序的全感应控制（八）优化感应控制1、流量-密度控制——适合流量大、波动大、驶入车速高的单个交叉口控制。1）交叉口的所有进口道都必须安装检测器2）必须为每信号相设定一个初始绿灯时间3）没追加一个车辆感应信号，则扩展一个延伸时间4）在某预定的绿时执行完毕后，上述延伸时间将减为最小车辆间距时间5）对每信号相都预定一个最大绿时6）每信号的黄灯时间和全红时间都是预定的2、具有抢要功能的全感应控制工作原理：“要”信号：即下相位“要”了本相位的通行权；“抢”信号：即本相位“抢”了下相位的通行权12~24m具有“抢”、“要”功能的全感应控制，具体控制过程为：1）设t1min,t2min,…tNmin分别为N个相位的最小绿时，t1max,t2max,…tNmax分别为N个相位的最大绿时，△ti为单位绿延时，设i=1.2）给第i相位一个初始绿时ti=tNmin3)若此间有车到达，且累计绿时小于该相位最大绿时或下相位无车到达，则延长绿时△ti到3）；否则令i=i+1，到4）。4）判断是否i≤N,若是，则到2）；否则，令i=1，到2）继续进行。3、基于绿时有效利用率的感应控制基本工作原理：——一旦某一相位获得通行权，则不断检测车辆实际利用的绿时，与当时时刻的实际绿时相比即得到绿时有效利用率；在最小绿时结束后，若绿时有效利用率大于预先设定的最小值，且实际绿时小于该相位的最大绿时，则延长一个单位绿延时，否则把通行权交给下一相位。4、基于模糊控制和绿时有效利用率的全感应控制基本工作原理：——以绿时有效利用为控制目标，在最小绿时和最大绿时条件约束下，当某相位的绿时有效利用率较大时，则延长该相位的绿时；当某相位的绿时有效利用率较小时，则减少该相位的绿时。控制过程：——根据经验选好各相位的绿时有效利用率基准值（如0.85），并给定各相位的绿时。在各相位绿时期间，测量绿时有效利用率Si.若Si<0.85，说明该相位绿时较长，需减少若Si≥0.85，说明该相位绿时较短，需增加5、基于流量-占有率模型的全感应控制测出若干组15min的车流量和占有率数据，采用曲线拟合的方法建立Q-O模型。过去15min的车流量Q和占有率O已测出，分5~7段确定相应的最佳方案80~150m6、具有跳相功能的全感应控制1）有的相位是根据有无车辆而出现或者跳过去的2）行人过街需按按钮3）所有相位都没有车通过时，一直在交通流量最大的相位运行。四、定时控制与感应控制比较1、选择合适控制方式的意义选择合适的交通控制的方式，能降低交叉口车辆停车次数与延误、降低污染和油耗，能得到较好的交通效益和经济效益。2、郊外道路控制方式的选用30003006009001200