信号控制交叉口概论

单点信号掌握穿插口

信号掌握概论王昊博士副教授：05-83792513Email：交通掌握进展史1868年——红绿灯〔煤气灯〕，照明用；1918年——人工操纵3色灯；1926年——英国，首次承受自动化交通信号灯。交通掌握理论进展沿革始于二十世纪40年月中期，代表学者BruceGreenshieldsetal;二十世纪50年月至70年月，经典理论形成期，代表学者Webster/Pacey/Newell/Milleretal;二十世纪80年月后，进入交通掌握理论全面进展阶段，代表学者Akcelik/Berry/Teplyetal信号掌握的适用条件1〕穿插口机动车、非机动车、行人交通量的大小为主要依据；2〕交通事故发生次数多少〔人身损害〕；3〕优先掌握穿插口〔如视野条件、特殊路口等〕。信号掌握的几个根本概念东西向南北向GGYRRYIIPhaseⅠPhaseⅡC:cyclePhaseⅠPhaseⅡ根本概念：周期Cycle相位Phase红灯时长RedInterval绿灯时长GreenInterval黄灯时长ChangeInterval全红时长ClearanceInterval绿灯间隔黄灯+全红穿插口常见的信号相位方案初始相位确实定原则〔1〕相位设计与渠化方案相协调〔2〕考量是否需要设置左转爱护相位当左转车流量小于100vph时，一般不设置左转爱护相位；当左转车流量大于200vph时，通常设置左转爱护相位；当左转车流量小于200vph时，承受如下方法推断：计算左转车流量与对面单车道直行车流量的乘积，假设该乘积大于50000vph，则设置左转爱护相位，否则不设置。〔3〕关于右转相位设计一般状况承受右转与直行同相位；仅当过街行人、自行车流量很高时，设置右转专用相位；当存在左转爱护相位时，可以考虑承受“直右相位+右转专用相位”的掌握形式；对于渠化形成的右转分别车道，右转车流可承受减速让行掌握；红灯右转〔Right-turn-on-red〕.饱和流量〔saturationflowrate〕:既定条件下，某一股车流或几股车流单位时间内以饱和状态通过穿插口的流量值〔辆/小时〕。假设某组车流的饱和流量为S〔辆/小时〕，且该组车流的实际流量为V〔辆/小时〕，则为保证该组车流能在每个周期内完全通过穿插口，每周期C应为该组车流安排的通行时长至少为多少？(假设车流以饱和状态通行)■重要概念——饱和流率C

×VS如何进展各相位的配时设计？流量比(flowratio)■问题：一个信号周期内，并不是全部的时间车流都能够以饱和流的状态运行！1.启动损失时间〔start-uplost〕2.全红时间〔clearanceinterval〕如何理解启动损失？信号损失=启动损失+全红时间启动损失■观看一组启动车流：假设定义相邻车辆尾部通过停车线的时间差为车辆时距，并绘出时距图如下：时距车辆序号1234567891011…饱和时距则，起始4~6辆车通过停车线比饱和时距多花费的时间总和即为启动损失。实测说明：启动损失通常为3秒左右。如何确定黄灯？全红？为什么需要设置黄灯？提示绿信号马上完毕，帮助驾驶者推断是否能够通过穿插口；对绿信号的启动损失进展补偿；为什么需要设置全红信号？为黄灯期间通过停车线的车辆安全通过穿插口供给时间。通行规章：黄灯期间车辆仍允许通过停车线；全红期间，穿插口全部进口道车辆都不允许进入穿插口。重要概念——两难区域〔thedilemmazone〕xv=v0v=0dwl两难区域v=v0v=v0为避开“两难区域”消失，应满足d≥x，考虑临界条件d=x时，有：黄灯时长全红时长进一步思考：对全红时长的缩减。冲突点相位期间驶出停车线的车流量最小周期计算PhaseⅠVW，SWVE，SE保证相位Ⅰ内全部车流都通过穿插口的最短饱和通行时间要求？C

×max{,}VwSwVESE=C

×y1假设使全部相位下的车流都能够通过穿插口，周期应满足什么条件？Cmin==L1-∑yiL1-YY≤0.9有用信号周期公式■

启动损失与黄灯补偿问题■最小周期条件下，随机到达产生的临时性过饱和■考虑顶峰小时系数和穿插口设计饱和度的周期计算公式：最小周期是否是最优周期？■最小周期存在的问题：PHF——顶峰小时系数；v/c——穿插口设计饱和度。周期长度确定后如何配时？■将周期长减去总信号损失，得到总有效绿灯时间：Ge=C0-L■计算各相位有效绿灯时间：gei=GeyiY■计算各相位的显示绿灯时间：gi=gei

–

Ai

+

li■最短绿灯时间满足行人过街时间的验算：gi≥7+Lp/vp-I信号设计根本流程确定渠化方案分析各进口道流量比确定相位方案总流量比检验可行确定周期及各相位时间不行行使各车道流量比分布均匀，尽可能给左转车流配置专用道留意合用车道的流量比计算方法结合渠化设置，留意各进口道流量比之间的关系，尽可能使同一相位下的各车道流量比分布均匀信号相位设计的关键问题

——饱和流率s确实定■根本饱和流率：抱负条件下一条直行〔或左转、右转〕车道的饱和流率。通常，ST=1650veh/h，SL=SR=1550veh/h.■影响饱和流率的主要因素：车道宽，进口道坡度，大车率，转弯半径，左转车流冲突，自行车干扰，行人干扰等.ST,L,R=Sb,T/L/R*fW*fg*fHV*fb*fp*fL*fr……■对于合用车道的饱和流率如何确定？“等效转化”思想——“等流量比分析法”信号相位设计的关键问题

——流量比(v/s)确实定两种思路：一、寻求直行、左转、右转以及合用车道的饱和流量值和计算方法，则，流量比=实际流量/饱和流量〔理论方法〕理论方法的特点：理论性强，但计算非常复杂对于含有合用车道的一组车流的流量比计算不够简洁二、将全部转向车流量转换为等价直行车流量，然后计算流量比〔简易方法〕流量比计算的简易HCM法一、直行车道饱和流量计算方法同理论法，根本饱和流量值为1615vph二、左转车流量查表转换为等价直行流量；三、右转车流量查表转换为等价直行流量；对向冲突流量vph对向冲突流的车道数12301.11.11.12002.52.01.84005.03.02.560010.0*5.04.080013.0*8.06.0100015.0*13.0*10.0*≥120015.0*15.0*15.0*ELT(左转保护相位)=1.05冲突的行人流量peds/hrERT无（0）1.18低（50）1.21中（200）1.32高（400）1.52非常高（800）2.13简洁信号设计实例分析2501758003565620603058075018023013m15m：顶峰小时流量及穿插口几何条件如图；顶峰小时系数PHF=0.95；设计饱和度0.95；行人过街流量中等强度；到达车速40km/h。试进展信号掌握方案设计。T型穿插口信号设计实例分析09750370320260700110PHF=0.92(v/c)=0.95行人交通量低：一典型T型穿插口几何条件及顶峰小时流量如图；顶峰小时系数PHF=0.92；设计饱和度0.85；行人过街流量较低。试进展信号掌握方案设计。留意分析T型穿插口的交通冲突特点思考：当行人过街赐予爱护相位时，如何进展相位设计？11m14m单点信控通行力量分析■单一进口车道通行力量：■一个进口方向的通行力量：ci——第i条进口车道的通行力量〔pcu/h〕；si——第i条进口车道的饱和流率〔pcu/h〕；ge——该信号相位的有效绿灯时间〔s〕；C——周期时长〔s〕；单点信控延误分析■延误分析特别简单，理论计算值难以准确符合实际状况。■评价现有穿插口掌握方案时，应对延误进展实测。■对信控设计方案进展评估且无法进展实测时，承受理论分析方法。■单一进口车道延误：d=d1+d2+d3d——单车道每车平均信控延误〔s/pcu〕；d1——均匀延误，即车辆均匀到达所产生延误〔s/pcu〕；d2——随即附加延误，即车辆随机到达并引起超饱和周期所产生的附加延误〔s/pcu〕；d3——初始排队附加延误，即在延误分析期初停有上一时段留下积余车辆的初始排队使后续车辆担当的附加延误〔s/pcu〕；时间累计车辆数csv=c仅有均匀延误，无附加延误时间累计车辆数csv<c仅有均匀延误，无附加延误s时间累计车辆数cs局部时段v>c因车辆随机到达而产生的个别周期内的附加延误s时间累计车辆数cs长时间v>c长时间过饱和产生的附加延误d1均匀延误分析时间累计车辆数GRGR=C[1-g/C]tCSlope=vSlope=sd2随机附加延误分析■考虑车辆随机到达特性，个别周期内会产生超饱和现象，引起附加延误。总分析时段内v/c

<

1.0■当车辆到达听从泊松分布，且平均到达率为v时，平均单个周期内车辆平均附加延误为：■当考虑连续假设干个周期时，须对上式作修正：■韦伯斯特〔Webster，1958〕公式：D=UD+RD对延误的进一步争论■对韦氏公式求延误D关于周期C的最小值，并简化结果：参见全永燊《城市交通掌握》■当穿插口长期处于过饱和状态，总分析时段内v/c>1.0时，穿插口延误D=UD+OD.■其中，稳