道路交通控制技术单个路口信号配时方案设计二课件

道路交通控制技术1818单个路口信号配时方案设计（二）chensirui@陈思睿智慧交通学院1、确定初步信号相位方案与进口道渠划方案Step1：确定是否需要左/右专用车道Step2：确定是否需要左/右保护相位Step3：确定相位方案2、确定各相位的关键流率比东南西北、左直右3、流率比总和判断（小于0.9）4、黄灯与全红时长计算5、确定周期时长Step1：确定周期内总信号损失Step2：计算周期时长Step3：各相位有效绿灯时间Step4：各相位实际绿灯时间Step5：绿灯时间取整、周期校核Step6：行人过街时间校核相位方案初步设计01【题】已知高峰小时流量系数PHF为0.95，设计目标v/c为0.95，驾驶员反应时间为1.0s，所有进口道的坡度均为0，设计各进口道平均车速=36km/h，速度标准差为1.1m/s，车辆减速度3m/s2，启动损失3s，标准车长=5.0m，行人过街步速为1.2m/s，行人过街流量中等，人行过街横道宽度为3m，交叉口几何条件与流量条件如图中所示。试为该交叉口进行信号控制方案设计，并画出信号配时图。（直行车道基本饱和流率为1650pcu/h）13m15m17525080023018075060305806203565左转：在交叉口空间条件允许的情况下，尽可能采用左转专用车道1752508002301807506030580620356513m15m1、确定初步信号相位方案与进口道渠划方案Step1：确定是否需要左/右专用车道左转各进口道均有拓宽，可设左转车道右转行人过街流量都为中等强度，直行车流量较大，无需设置右转专用车道右转：右转车道一般不设专用车道，渠化时采用直行与右转合用车道，当行人（非机动车）过街流量较大时，可考虑采用右转专用车道左转车道：东进口：30<200，且30*620/2=9300<50000，

无需设置左转西进口：35<200，且35*580/2=10150<50000，

无需设置左转南进口：230>200，需要设置左转保护相位北进口：250>200，需要设置左转保护相位13m15m1、确定初步信号相位方案与进口道渠划方案Step2：确定是否需要左/右保护相位右转车道：直右合并车道，无法设置保护相位1752508002301807506030580620356513m15m1、确定初步信号相位方案与进口道渠划方案Step2：确定是否需要左/右保护相位13m15m13m15m第一相位第二相位第三相位175250800230180750603058062035652、确定各相位的关键流率比进口方向转向流量直行当量系数直行当量车道组直行当量平均单车道直行当量饱和流率流率比东进口左305.315915915916500.096直580659.2329.60.200右601.3279.2西进口左354.816816816816500.102直620705.8352.90.214右651.3285.8南进口左2301.05241.5241.5241.513860.174直750987.6493.80.356右1801.32237.6北进口左2501.05262.5262.5262.513860.190直8001031516.50.372右1751.322312、确定各相位的关键流率比进口方向转向流量直行当量系数直行当量饱和流率流率比东进口左305.315916500.096直5800.200右601.3279.2西进口左354.816816500.102直6200.214右651.3285.8南进口左2301.05241.513860.174直7500.356右1801.32237.6北进口左2501.05262.513860.190直8000.372右1751.322310.1740.1900.3560.3720.0960.1020.2000.2143、确定各相位的关键流率比0.1740.1900.3560.372

0.0960.1020.2000.214

下一步计算周期时长黄灯时长：全红时长：无行人交通：行人交通量大：行人交通量中等：

：第85位车速速（≈平均速度+标准差）：第15位车速（≈平均速度-标准差）

4、黄灯与全红时长计算1752508002301807506030580620356513m15m

黄灯时长：4、黄灯与全红时长计算【题1】已知高峰小时流量系数PHF为0.95，设计目标v/c为0.95，驾驶员反应时间为1.0s，所有进口道的坡度均为0，设计各进口道平均车速=36km/h，速度标准差为1.1m/s，车辆减速度3m/s2，启动损失3s，标准车长=5.0m，行人过街步速为1.2m/s，行人过街流量中等，人行过街横道宽度为3m……13m15m【题1】已知高峰小时流量系数PHF为0.95，设计目标v/c为0.95，驾驶员反应时间为1.0s，所有进口道的坡度均为0，设计各进口道平均车速=36km/h，速度标准差为1.1m/s，车辆减速度3m/s2，启动损失3s，标准车长=5.0m，行人过街步速为1.2m/s，行人过街流量中等，人行过街横道宽度为3m……全红时长：

4、黄灯与全红时长计算信号周期计算02信号周期计算一个相位时间绿灯时间黄灯时间全红时间启动损失有效绿灯全红时间信号周期计算交叉口信号周期的取值，关系到交叉口的通行能力与服务水平。在确定信号周期时通常考虑两方面的要求：一方面应使交叉口具有足够的通行能力；另一方面应使交叉口具有较小的车辆延误。信号周期过短，周期损失时间所占比例增加，交叉口的通行能力下降，车辆延误急剧增加；信号周期过长，交叉口通行能力提高不明显，但车辆延误急剧增加，如图所示。相位i中有若干车道组同时获得通行权，若保证车道组j的车流量在该相位中能全部通过交叉口，则车道组j所需的有效绿灯时间应满足：为保证相位i中所有车道组的车流量在该相位中都能全部通过交叉口，则该相位所需的有效绿灯时间应满足：

相位i的关键流率比（一）最短信号周期Cm令相位i中启动损失为li，全红时间为ri，则相位i的总时长为：上式整理可得：总信号损失

于是：

Y≤0.9最短周期：

当交叉口在最短周期下运行时，其相位关键进口道均处于临界饱和状况。（一）最短信号周期Cm对于西侧关键进口道：周期到来车辆数为q1×Cm

；为通过交叉口所需要的最小绿灯时间Ge1为：Ge1＝q1×Cm/S＝y1×Cm对于北侧关键进口道：周期到来车辆数为q2×Cm

；为通过交叉口所需要的最小绿灯时间Ge2为：Ge2＝q2×Cm/S＝y2×Cm由Ge1、Ge2可以得到最短周期的表达式：Cm＝Ge1＋Ge2＋L＝y1×Cm＋y2×Cm＋L经整理得：

[1－(y1＋y2)]×Cm＝L

Cm＝L/(1－Y)车道组通行能力：单位时间内车道组能够服务的最大车流量。车道组饱和度：指实际流量与通行能力的比值。

流率比绿信比饱和流率绿信比饱和度饱和度饱和度是评价交通设施服务水平的重要指标。“饱和度>1”：过饱和，需求超过设施的最大服务能力，服务水平差。“饱和度≤1”：需求未超出设施的最大服务能力，饱和度越高则服务水平越低。

饱和度流率比绿信比问题：采用最小信号周期控制的交叉口，饱和度如何？

各相位平均饱和度=1（1）如何应对高峰小时的需求波动性？引入高峰小时折算系数PHF

15304560高峰小时设计量（二）实用信号周期高峰小时需求量t(min)qq1q2

q3q4

高峰小时设计量高峰小时需求量

15304560t(min)q2q2

q2q2

（2）设计交通量确定原则：根据交通流量变化规律，分时段确定设计交通量，包括早高峰时段、下午高峰时段、晚高峰时段、早低峰时段、晚低峰时段、中午低峰时段、一般平峰时段。已选定时段的设计交通量式：无15min流量的实际数据，按下式估算：15304560（二）实用信号周期t(min)qq1q2

q3q4高峰小时设计量高峰小时需求量

15304560t(min)q2q2

q2q2选定时段设计量

饱和度流率比绿信比

（二）实用信号周期（2）如何控制交叉口的饱和度？假设将所有相位的饱和度控制在目标（v/c）水平：

实用信号周期（二）实用信号周期（三）最佳信号周期C0使交叉口运行达到预期效果的信号配时方案为最满意的配时方案，有时又称之为最佳配时方案，在此介绍近似算法和国际上普遍采用的F•韦伯斯特算法。F•韦伯斯特算法的优化思想是：在给定的条件下，寻求最佳信号配时方案，使给定的运行指标车辆延误为最小。F•韦伯斯特算法的最佳周期计算公式为：k1=1.5，k2=5，C0为最佳周期，L为周期损失时间，Y为交叉口关键流率比。系数k1与常数项k2与交叉口具体条件、交通条件等有关。5、确定周期时长

确定实用信号周期时长：确定高峰小时系数和目标饱和度：高峰小时设计量高峰小时需求量

确定周期内总信号损失：

周期时长取整：通常周期时长取5或10的整数倍，且不小于计算值

5、确定周期时长确定周期内总信号损失：

l——起动损失时间，应实测，无实测数据时可取3s；A——黄灯时长，可定为3s。I——绿灯间隔时间（s）；i——一个周期内的绿灯间隔数5、确定周期时长行人过街时间校核：绿灯时间取整、周期校核

确定各相位有效绿灯时间和显示绿灯时间：

行人过街道长度行人过街最短绿灯时间行人过街步行速度绿灯间隔行人过街时间行人过街可容忍的等待时间变化范围为3~120s，均值约44s。行人在无控制人行横道处可容忍的等待时间可作为设置信号灯的标准。制定信号配时方案时，需考虑行人心理承受能力，尽量缩短行人的等待时间。

行人过街道长度行人过街最短绿灯时间行人过街步行速度绿灯间隔行人过街时间当关键流率比总和Y≥0.9时，如何处理？思路：降低车道组流率比调整相位设计方案，重新计算Y调整进口道渠化方案，扩展车道，重新计算Y当绿灯时间不满足行人过街需求时，如何处理？思路：延长绿灯时间，缩短行人过街距离放大周期，增加总有效绿灯时间，同比例放大各相位绿灯时长调整交叉口渠化方案，优化行人过街空间设计【题】已知高峰小时流量系数PHF为0.95，设计目标v/c为0.95，驾驶员反应时间为1.0s，所有进口道的坡度均为0，设计各进口道平均车速=36km/h，速度标准差为1.1m/s，车辆减速度3m/s2，启动损失3s，标准车长=5.0m，行人过街步速为1.2m/s，行人过街流量中等，人行过街横道宽度为3m，交叉口几何条件与流量条件如图中所示。试为该交叉口进行信号控制方案设计，并画出信号配时图。（直行车道基本饱和流率为1650pcu/h）13m15m17525080023018075060305806203565【题1】已知高峰小时流量系数PHF为0.95，设计目标v/c为0.95，驾驶员反应时间为1.0s，所有进口道的坡度均为0，设计各进口道平均车速=36km/h，速度标准差为1.1m/s，车辆减速度3m/s2，启动损失3s，标准车长=5.0m，行人过街步速为1.2m/s，行人过街流量中等，人行过街横道宽度为3m……

Step1：确定周期内总信号损失5、计算周期时长0.1740.1900.3560.3725、计算周期时长0.0960.1020.2000.214

Step1：确定周期内总信号损失Step2：计算周期时长

Step3：各相位有效绿灯时间

0.1740.1900.3560.3720.0960.1020.2000.214

5、计算周期时长Step4：各相位实际绿灯时间0.1740.1900.3560.3720.0960.1020.2000.214

5、计算周期时长Step5：周期校核0.1740.1900.3560.3720.0960.1020.2000.214

调整绿灯时间

5、计算周期时长Step6：行人过街时间校核

13m15m

0.1740.1900.3560.3720.0960.1020.2000.2145、计算周期时长6、画出信号配时图r=3C=130s相位1相位2G1=54G2=27R1=73A=3R21=60A=3r=3G3=31A=3R22=40r=3R31=93相位3基本信号配时方案案例03北进口南进口东进口西进口小时流量V（pcu/h）600640320300饱和流量S（pcu/h）2400240010001000已知：各相位黄灯3s，全红时间4s，启动损失3s，PHF=0.95，(v/c)=0.9Step1：各相位关键流率比确定Step2：各计算信号损失北进口南进口东进口西进口流率比0.250.270.320.3max[y1,y2]0.2724000.321000

Step3：计算周期时长

Step4：各相位有效绿灯时间Step5：各相位实际显示绿灯时间

r=4C=55