交通管理與控制（第十、十一、十二章）

1、交通管理與控制,向 懷 坤,汽車與交通學院,Traffic Management and Control,§1　交通信號及交通信號燈§2　交通信號燈的設置依據§3　信號燈控制類別,第十章：交通信號控制概論,交通信號的種類及其含義,§1　交通信號及交通信號燈,指揮燈信號車道燈信號人行橫道信號交通指揮棒信號交警手勢信號,第十章：交通信號控制概論,交通信號燈發(fā)展,§1　交通信號及交

2、通信號燈,(1)最早的交通信號燈：1868年，煤氣燃燒發(fā)光(2)最早的三色交通信號燈：1918年，美國紐約(3)現(xiàn)代交通信號燈：70年代后的LED三色燈,第十章：交通信號控制概論,交通信號燈種類,§1　交通信號及交通信號燈,(1)按燈色及形狀分：紅色、黃色、綠色基本信號燈；箭頭信號燈和閃爍燈(2)按信號燈類別分：機動車燈、自行車燈和行人燈,第十章：交通信號控制概論,交通信號燈含義,§1　交通信號及交通信號

3、燈,,,,,紅燈：禁止通行黃燈：切換信號綠燈：允許通行,非閃燈,第十章：交通信號控制概論,交通信號燈含義,§1　交通信號及交通信號燈,,,,紅閃：禁止通行黃閃：小心通行,閃燈,第十章：交通信號控制概論,交通信號燈含義,§1　交通信號及交通信號燈,只允許沿箭頭指示方向通行只對箭頭指示方向的交通起作用,箭頭燈,第十章：交通信號控制概論,信號燈的顏色所表達的含義如下： 1)綠燈亮時，準許車輛、行人通行，但轉彎的車

4、輛不準阻礙直行的車輛和被放行的行人通行；2)黃燈亮時，不準車輛、行人通行，但已越過停止線的車輛和已進入人行橫道的行人可以通行；3)紅燈亮時，不準車輛、行人通行，更不準闖紅燈；4)綠色箭頭燈亮時，準許車輛按箭頭所指方向通行；5)黃燈閃爍時，車輛和行人均須在確保安全的前提下通行。,第十章：交通信號控制概論,交通信號燈安放順序,§1　交通信號及交通信號燈,豎向：普通信號燈順序：紅、黃、綠燈帶箭頭信號燈順序：紅、黃、綠直箭

5、頭、綠左箭頭、綠右箭頭,第十章：交通信號控制概論,交通信號燈安放順序,§1　交通信號及交通信號燈,橫向：普通信號燈順序：紅、黃、綠燈(靠路中心)帶箭頭信號燈順序：紅、黃、左箭頭、直箭頭、右箭頭,第十章：交通信號控制概論,交通信號燈對所有路口都適合嗎？設置交通信號燈的條件是什么？,§2　交通信號燈的設置依據,第十章：交通信號控制概論,以美國HCM2000手冊為例,§2　交通信號燈的設置依據,第1條依據-

6、---8小時車流量第2條依據----4小時車流量第3條依據----高峰小時第4條依據----行人流量第5條依據----學童過街第6條依據----聯(lián)動信號系統(tǒng)第7條依據----事故記錄第8條依據----道路網絡,第十章：交通信號控制概論,,連續(xù)8小時平均交通量達到下表數據，則安裝信號燈。,,行人交通量依據,,事故記錄依據在12個月內發(fā)生5次以上交通事故除信號控制外的其他措施無效有交通事故發(fā)生，且車輛和行人交通量達到了前

7、述依據中任一項所列數據的80%,§3　交通信號控制類別,（1）按控制范圍分類 點控、線控、面控（2）按控制方法分類 定時控制（單點定周期控制、多段定周期控制） 感應控制（半感應控制 、全感應控制）,第十章：交通信號控制概論,小結,一、交通信號二、交通信號燈三、交通信號控制,第十章：交通信號控制概論,§1　定時信號§2　交通感應信號

8、7;3　環(huán)形交叉口信號燈控制方法,第十一章：單交叉口交通信號控制,一、交通控制基本概念,§1　定時信號,1.步與步長(Step)2.周期(Cycle)3.相位(Phase)與相位差(Offset)4.綠信比(Split)5.通行能力(Capacity)6.飽和流量(Saturation),第十一章：單交叉口交通信號控制,1.步與步長,步： 某一時刻，燈控路口各個方向各信號燈狀態(tài)所組成的一組確定的燈色狀態(tài)稱為步

9、。,步長： 步持續(xù)的時間稱為步長。步長的最小值一般為1s。,第十一章：單交叉口交通信號控制,2.周期,周期： 在一個循環(huán)內，各步的步長之和稱為信號周期，用C表示。,第十一章：單交叉口交通信號控制,3.相位,相位： 交叉口各進口道不同方向所顯示的不同燈色的組合稱為一個信號相位。 或者：在一個周期的某一時段內，交叉口上某一支或幾支交通流具有通行權(綠燈)，稱為一個信號相位。,第十一章：單交叉口交通信號控制,相

10、位圖,第十一章：單交叉口交通信號控制,相位差,相對相位差：相鄰交叉口的相位起始時刻之差。絕對相位差：各路口與協(xié)調路口的相位差。,相位差時距圖,4.綠信比,在一個周期中，各相位的有效綠燈時間與周期長度之比稱為綠信比。 有效綠燈時間：一個周期中，除去紅燈、黃燈和綠燈開始與結束時段車輛的延誤時間之后的綠燈時間。,兩相位信號配時圖,,時間,5.通行能力,路口通行能力是指在單位時間內進入路口(過停車線)的最大車輛數。,路口通行能力 =

11、 飽和流量 X 綠信比,6.飽和流量,在一次連續(xù)的綠燈信號時間內，進口道上一列連續(xù)車隊能通過進口道停止線的最大流量，單位是pcu/綠燈小時。,飽和流量實際上與交叉口綠燈信號無關，僅取決于道路條件和車輛狀況。飽和流量一般采用實測平均基本飽和流量乘以各影響因素校正系數的方法來獲得。,二、交通控制過程描述,1.描述 以某十字路口為例，描述在信號燈控制下，車輛到達和駛離交叉口的過程？,第十一章：單交叉口交通信號控制,車輛到達和駛

12、離交叉口的過程的解析法描述,2.描繪： (1)相位圖 (2)相位信號配時圖,第十一章：單交叉口交通信號控制,兩相位相位圖,第十一章：單交叉口交通信號控制,兩相位信號配時圖,,時間,2.單路口信號基本控制參數： (1)周期 (2)綠信比,3.信號控制的基本評估指標： (1)延誤,第十一章：單交叉口交通信號控制,三、定時信號控制配時基本方法,1.配時設計 首先：根據每天流量變化情況，劃分時段；

13、 其次：確定每個時段的配時方案。 (具體工作流程：見P151 圖11-5),第十一章：單交叉口交通信號控制,配時計算流程,2.具體配時方法,第十一章：單交叉口交通信號控制,(1)確定時段 一般根據調查的交通量分布情況，將一天劃分為6-10個時段；(2)確定相位方案 新建路口：根據設計交通量，可初步設置為2、3或4相位這幾種方案； 改造路口：根據調查結果，在原有相位方案基礎上，或保持原相位方案，或增加

14、、或減少。,第十一章：單交叉口交通信號控制,(3)設計交通量估算 確定各時段各車道的設計交通量；(4)飽和流量計算 一般采用基本飽和流量乘以校正系數來獲得；校正量包括：①車道寬度，②坡度，③自行車，④直右合用，⑤直左合用等等。(5)配時參數計算 計算最佳周期C、各相位綠信比、各相位顯示綠燈時間、最短綠燈時間。(6)延誤計算 需要先計算通行能力、飽和度，然后估算延誤。,第十一章：單交叉口交通信號控制,判據條

15、件： 在信號配時計算過程中，有三次判據： 第一次判據：如果流量比總和Y>0.9，需要修改進口道設計，或者修改信號相位方案； 第二次判據：如果顯示綠燈時間小于最短綠燈時間，需要調整周期長度，重新計算； 第三次判據：如果延誤對應的服務水平不合格，需要修改進口道設計，或者修改信號相位方案。,3.信號配時算例,第十一章：單交叉口交通信號控制,見教材P162。實訓內容：實驗一、實驗二、實驗三。,,小結

16、第11章第1節(jié),重點掌握:(1)路口信號控制基本參數——步伐、相位、周期、綠信比、飽和度(2)路口定時信號控制配時方法——周期、綠相位時間、綠燈顯示時間,一、交通感應信號的基本工作原理,§2　交通感應信號,信號控制器內預設以下幾個參數：初期綠燈時間單位綠燈延長時間最短綠燈時間綠燈極限延長時間,第十一章：單交叉口交通信號控制,第十一章：單交叉口交通信號控制,最短綠時<=周期<=最長綠時,最短綠時=初期

17、綠時+單位綠延時,第十一章：單交叉口交通信號控制,二、交通感應信號的控制參數,初期綠燈時間,每個相位初期預先設置的一段綠燈時間?？紤]以下三個因素：（1）保證停在檢測器和停止線之間的車輛全部駛出停止線所需的最短時間；（2）保證行人安全過街所需要的時間；（3）我國還需要考慮紅燈下過停止線的非機動車過街安全時間。,第十一章：單交叉口交通信號控制,初期綠燈時間與檢測器位置的關系：,第十一章：單交叉口交通信號控制,二、交通感應信號的控制參

18、數,單位綠燈延長時間,考慮以下因素：（1）單位綠延時的長度必須能使車輛從檢測器位置開出停止線；（2）單位綠延時的長度，應盡可能不產生綠燈時間損失；（3）在確定單位綠延時時，必須注意被檢測的車道數。,第十一章：單交叉口交通信號控制,二、交通感應信號的控制參數,最短綠燈時間,最短綠燈時間＝初期綠燈時間＋單位綠延時,第十一章：單交叉口交通信號控制,二、交通感應信號的控制參數,綠燈極限延長時間,為了保持最佳綠信比而對各相位規(guī)定的綠燈時間的

19、延長限度，就是最長綠燈時間，又叫極限延長時間。,第十一章：單交叉口交通信號控制,三、半感應控制,第一種：檢測器設在次要道路上,平時主路上總是綠燈，對次路設置最短綠時。當次路檢測到有車時，立即改變相位使次路為綠燈，當次路后繼無車時，相位又即時返回主路?！　∵@實際上是次路優(yōu)先控制模式。,第十一章：單交叉口交通信號控制,三、半感應控制,第二種：檢測器設在主要道路上,平時主路上總是綠燈，當主路上檢測不到有車時，才改變相位使次路為綠燈，當主路檢

20、測到有車時，相位又即時返回主路。,第十一章：單交叉口交通信號控制,四、全感應控制,當交叉口沒有機動車到達時，信號機以定周期方式按最小周期運行。當某一方向來車時，則對來車方向放綠燈，以后就按感應信號的基本機理運行。,第十二章：干線交叉口交通信號聯(lián)動控制,什么是干線交通信號聯(lián)動控制？,－－干線控制的開發(fā)背景？－－干線控制的實施條件？－－我國干線控制的現(xiàn)狀？,第十二章：干線交叉口交通信號聯(lián)動控制,干線交通信號聯(lián)動控制是在具備一定條件下的主

21、干道上,對多個連續(xù)路口實施交通信號的協(xié)調控制.它又分為定時式協(xié)調控制和感應式協(xié)調控制.,第十二章：干線交叉口交通信號聯(lián)動控制,線控系統(tǒng)可實現(xiàn)單向或雙向“綠波帶”，因而有助于減少車輛延誤，降低環(huán)境污染。線控系統(tǒng)的實施條件比較苛刻：相鄰路口間距最好在３００－８００米，車輛在路段上按一定的速度行駛，主次干道結構分明。我國于上世紀７０年代中開始干線控制實踐，目前已經在各大城市應用。,第十二章：干線交叉口交通信號聯(lián)動控制,國外聯(lián)控系統(tǒng)（面

22、控與線控）,第十二章：干線交叉口交通信號聯(lián)動控制,第十二章：干線交叉口交通信號聯(lián)動控制,,,,,,,第十二章：干線交叉口交通信號聯(lián)動控制,第一節(jié)　干線交通信號定時式聯(lián)動控制,一、信號控制系統(tǒng)的基本參數,周期：各個路口的交通信號周期時長必須是統(tǒng)一的。先按單路口周期計算方法計算出所有路口周期，選擇其中最大的周期作為干線的統(tǒng)一周期，該路口為關鍵路口。,第十二章：干線交叉口交通信號聯(lián)動控制,第一節(jié)　干線交通信號定時式聯(lián)動控制,一、信號控制系統(tǒng)的

23、基本參數,綠信比：路口各方向的有效綠燈時間與周期之比。在協(xié)調控制系統(tǒng)中，各路口綠信比實際與流量比（飽和度）有關，因此各路口綠信比不一定相同。,第十二章：干線交叉口交通信號聯(lián)動控制,第一節(jié)　干線交通信號定時式聯(lián)動控制,一、信號控制系統(tǒng)的基本參數,相位差：各路口起始相位之差，分為絕對相位差和相對相位差。,相位差,相對相位差：相鄰交叉口的相位起始時刻之差。絕對相位差：各路口與協(xié)調路口的相位差。,相位差時距圖,第十二章：干線交叉口交通信號聯(lián)動

24、控制,為使車輛盡可能一路綠燈，車輛在相鄰兩個路口之間的行程時間必須與該兩路口之間的相對相位差一致……,第十二章：干線交叉口交通信號聯(lián)動控制,二、定時式線控制系統(tǒng)的協(xié)調方式,１.單向交通,相位差＝（Ｓ／Ｖ）Ｘ３６００,,,,,,,,,,,,,,,,,Ｓ,第十二章：干線交叉口交通信號聯(lián)動控制,＊　單向交通干線協(xié)調控制條件,雙向交通流量相差懸殊，只照顧一個方向．,,,,,,,,,,,,,,,,,,,２.雙向交通,第十二章：干線交叉口交通信號聯(lián)

25、動控制,第十二章：干線交叉口交通信號聯(lián)動控制,＊　雙向交通干線協(xié)調控制條件,雙向交通流量相差不大，路口間距大致相等，且當信號間車輛行駛時間正好是線控系統(tǒng)周期長的一半的整數倍時，可獲得理想的效果．,雙向交通控制又分為：　　同步式、交互式和續(xù)進式三種．,第十二章：干線交叉口交通信號聯(lián)動控制,同步式雙向交通控制,特點：各信號間的綠時差為零或等于周期時長適用條件：路口間距短，干線交通量大不足：由于相鄰路口同時起綠燈，會導致司機加速趕綠燈而

26、誘發(fā)事故．,第十二章：干線交叉口交通信號聯(lián)動控制,交互式雙向交通控制,特點：相鄰路口在同一時刻，顯示相反的燈色，車輛在路段上的行駛時間等于周期的一半適用條件：路口間距符合相位差的要求不足：條件過于苛刻，不容易推廣．,第十二章：干線交叉口交通信號聯(lián)動控制,續(xù)進式雙向交通控制,特點：基于檢測交通信息，自動調整相鄰路口間的相位差適用條件：適合所有路口不足：需要對交通流進行準確檢測,第十二章：干線交叉口交通信號聯(lián)動控制,１、時間－距離圖

27、,三、定時式線控系統(tǒng)配時設計方法,第十二章：干線交叉口交通信號聯(lián)動控制,２、配時所需數據,(1)交叉口間距(2)街道及交叉口布局(3)交通量(4)交通管理規(guī)則(5)車速及延誤,第十二章：干線交叉口交通信號聯(lián)動控制,３、配時方案計算,(1)按單點控制方式，計算每個路口的周期長(2)確定線控系統(tǒng)的備選周期，確定關鍵路口(3)按單點計算各交叉口綠信比與綠燈顯示時間(4)關鍵路口主干道相位顯示綠時，就是干道最小綠時(5)非關鍵路

28、口次干道綠時，就是次干道最小綠時(6)非關鍵路口周期改用最大周期，次干道綠時采用最小綠時，多余綠時全部分配給主干道,第十二章：干線交叉口交通信號聯(lián)動控制,實際配時操作中，一般是通過調查干道上的實際平均車速，據此初步確定一些備選周期．計算公式如下：然后基于這些備選周期與調查車速，采用以下兩種方法，確定相位差：一是圖解法，二是數解法．,Ｓ＝(vＣ)/3600　或者：Ｓ=(vＣ)/(2X3600),第十二章：干線交叉口交通信號聯(lián)動控制,

29、第二節(jié)　感應式線控系統(tǒng)和計算機線控系統(tǒng),一、感應式線控系統(tǒng),１半感應信號機線控系統(tǒng)２全感應信號機線控系統(tǒng)３關鍵交叉口感應式線控系統(tǒng),第十二章：干線交叉口交通信號聯(lián)動控制,第二節(jié)　感應式線控系統(tǒng)和計算機線控系統(tǒng),二、計算機線控系統(tǒng),１脫機線控系統(tǒng)２聯(lián)機線控系統(tǒng),第十二章：干線交叉口交通信號聯(lián)動控制,第三節(jié)　線控系統(tǒng)的連接方式,一、無纜線控系統(tǒng),１依靠同步電機或電源頻率連接２同時基協(xié)調器連接３用石英鐘／ＧＰＳ時鐘連接,第十二章：干