交叉口信號控制方案設(shè)計

1/301交叉口信號控制方案設(shè)計

組員：陳清元楊陳成重慶大學(xué)自動化學(xué)院2014年11月2/18提綱背景及問題描述設(shè)計方案與結(jié)果總結(jié)與展望3/181、背景及問題描述背景

交叉口在城市交通中占有重要地位

在交叉口處容易形成交通瓶頸，從而影響整個城市路網(wǎng)能力的發(fā)揮合理地設(shè)計交叉口信號控制方案可提高交叉口處的車輛運行效率，保障行車安全交叉口處車流量較大車輛在交叉口地區(qū)反復(fù)分流、合流和交叉4/181、背景及問題描述問題描述中關(guān)村東路和成府路交叉口各個方向上的車流量比較均衡具有典型性、規(guī)范性易于分析如何設(shè)計此交叉口

的控制信號？5/18提綱背景及問題描述設(shè)計方案與結(jié)果總結(jié)與展望6/18信號相位相序設(shè)計1信號配時設(shè)計22、設(shè)計方案與結(jié)果設(shè)計方案與結(jié)果7/182、設(shè)計方案與結(jié)果信號相位相序設(shè)計安全性原則——相位內(nèi)部交通流沖突盡可能少。效率性原則——相位設(shè)計要提高交叉口的時間和空間資源利用率。

均衡性原則——相位設(shè)計需兼顧各流向車流之間的飽和度均衡，應(yīng)保證相位內(nèi)部之間各流向的流量比相差不大，才能不浪費綠燈時間。

連續(xù)性原則——一個流向在一個周期中只能獲得一次連續(xù)的綠燈時間；一個進口的所有流向要在連續(xù)相位中放行完畢；如果幾股車流共用車道，它們必須同步放行。習(xí)慣性原則——符合駕駛習(xí)慣，方便駕駛員理解。基本原則：8/182、設(shè)計方案與結(jié)果信號相位相序設(shè)計一個完整的信號相位相序設(shè)計流程應(yīng)包括相位設(shè)計形式選擇、左轉(zhuǎn)相位設(shè)計、相序設(shè)計三步。設(shè)計流程：

第一步：相位設(shè)計形式選擇實際應(yīng)用中主要有兩種相位設(shè)計形式對稱流向放行相位形式單口放行相位形式（各進口單獨放行）9/182、設(shè)計方案與結(jié)果信號相位相序設(shè)計該交叉口各方向均設(shè)有左轉(zhuǎn)專用車道，不滿足使用單口放行相位形式的條件，再結(jié)合該交叉口的交通流量情況，因此使用對稱流向放行相位形式。使用單口放行相位形式的條件：①左轉(zhuǎn)和直行共用車道，左轉(zhuǎn)沒有專用車道②達到設(shè)置左轉(zhuǎn)專用相位的條件③車道數(shù)越多的方向?qū)?yīng)的車流量反而越少只有當(dāng)同時滿足這三個條件時，才建議采用單口放行相位形式。交通流量計算表進口道交通量飽和流量流量比東左轉(zhuǎn)15615500.1006直行40816500.2473西左轉(zhuǎn)34015500.2194直行41416500.2509南左轉(zhuǎn)22615500.1458直行44616500.2703北左轉(zhuǎn)20415500.1316直行44016500.2667中關(guān)村東路和成府路交叉口示意圖10/182、設(shè)計方案與結(jié)果信號相位相序設(shè)計

第二步：左轉(zhuǎn)相位設(shè)計左轉(zhuǎn)相位在相位設(shè)計中非常關(guān)鍵，它對交叉口的安全和運行效率的影響很大。左轉(zhuǎn)相位類型

左轉(zhuǎn)專用相位(類似于保護型左轉(zhuǎn)相位)——為左轉(zhuǎn)交通流專門設(shè)置一個相位，不與其它交通流共用。

左轉(zhuǎn)共用相位(類似于許可型左轉(zhuǎn)相位)——左轉(zhuǎn)和其它交通流共用一個相位，在相位運行時，允許左轉(zhuǎn)交通流利用可接受間隙通過交叉口。

禁止左轉(zhuǎn)相位——禁止某個方向的交通流左轉(zhuǎn)作為信號相位設(shè)計的一個形式，主要用來保持交叉口的暢通性。在這種情況下，需要在交叉口前方設(shè)置“禁止左轉(zhuǎn)”標志。11/182、設(shè)計方案與結(jié)果信號相位相序設(shè)計該交叉口各方向左轉(zhuǎn)車道數(shù)均為2，根據(jù)左轉(zhuǎn)專用相位判定條件，應(yīng)設(shè)立左轉(zhuǎn)專用相位。只要滿足該表中任意一個判定指標，則交叉口應(yīng)使用左轉(zhuǎn)專用相位。左轉(zhuǎn)專用相位類型判定條件表判定指標閾值左轉(zhuǎn)車道數(shù)≥2對向直行車道數(shù)≥3左轉(zhuǎn)流量≥300輛/小時左轉(zhuǎn)流量與對向直行流量乘積＞50000（一個對向直行車道）＞90000（兩個對向直行車道）左轉(zhuǎn)交通事故起數(shù)≥4起/年中關(guān)村東路和成府路交叉口示意圖12/182、設(shè)計方案與結(jié)果信號相位相序設(shè)計

第三步：相序設(shè)計在設(shè)計相序時應(yīng)注意以下幾點：保證不同相位交通流平穩(wěn)銜接。在一個信號周期內(nèi)，每個交通流只有一個連續(xù)的通行權(quán)。當(dāng)交叉口進口方向的某個轉(zhuǎn)向交通流量較大，排隊車輛會阻塞同方向其它交通流時，應(yīng)考慮先放行該轉(zhuǎn)向交通流。應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)伛{駛員、行人和非機動車行駛習(xí)慣進行設(shè)計，比如一些地方習(xí)慣先放行直行再放行左轉(zhuǎn)，另一些地方習(xí)慣先放行左轉(zhuǎn)再放行直行。在單口放行相位中，一般應(yīng)優(yōu)先采用對向進口銜接或者逆時針方向銜接，避免采用順時針方向銜接。

如果交叉口機動車放行方式為左轉(zhuǎn)專用相位加左彎待轉(zhuǎn)區(qū)，則應(yīng)先放直行后放左轉(zhuǎn)，只有這樣才能發(fā)揮左彎待轉(zhuǎn)區(qū)的作用。在一個信號周期內(nèi)各個相位的運行順序。13/182、設(shè)計方案與結(jié)果信號相位相序設(shè)計中關(guān)村東路和成府路交叉口左彎待轉(zhuǎn)區(qū)采用先放直行后放左轉(zhuǎn)的相序14/182、設(shè)計方案與結(jié)果信號相位相序設(shè)計最終設(shè)計方案：綜合以上分析結(jié)果，得到如下所示相位相序設(shè)計方案（雙向左轉(zhuǎn)）：15/18信號相位相序設(shè)計1信號配時設(shè)計22、設(shè)計方案與結(jié)果設(shè)計方案與結(jié)果16/18Webster方法的中心思想是使所有隨機到達信號交叉口的車輛總延誤時間最小。

每一相位的單車延誤時間：

信號配時設(shè)計就是設(shè)計各相位中各種信號燈色（綠、黃、紅）的運行時間。

——

信號周期，單位為秒；

——

綠信比；

——

流量比，=交通量/飽和流量；

——

進口道平均到達率；

——

飽和度。2、設(shè)計方案與結(jié)果信號配時設(shè)計采用Webster方法進行信號配時設(shè)計：式中：17/182、設(shè)計方案與結(jié)果信號配時設(shè)計總延誤時間：

——

第

相位的車輛到達率；——

相位數(shù)。式中：要使總延誤時間最小，則令,經(jīng)化簡計算求出此時的信號周期(即最佳周期)為：式中：

——

總損失時間，單位為秒；

——

各相位最大流量比之和，計算Y值大于0.9時，須改進信號相位設(shè)計方案，重新設(shè)計。周期限制：信號周期設(shè)置過短，對行車安全不利；而信號周期過長，又會導(dǎo)致車輛延誤時間急速增長，經(jīng)過研究，有如下信號周期限制數(shù)學(xué)表達式：18/302、設(shè)計方案與結(jié)果信號配時設(shè)計交通流量計算表

第一相位第二相位第三相位第四相位南直北直南左北左西直東直西左東左交通量446440226204414408340156飽和流量16501650155015501650165015501550流量比0.27030.26670.14580.13160.25090.24730.21940.1006流量比總和：進口道交通量飽和流量流量比東左轉(zhuǎn)15615500.1006直行40816500.2473西左轉(zhuǎn)34015500.2194直行41416500.2509南左轉(zhuǎn)22615500.1458直行44616500.2703北左轉(zhuǎn)20415500.1316直行44016500.2667

——

停車線到?jīng)_突點的距離；

——

車輛在進口道上的速度；

——

車輛制動時間。19/302、設(shè)計方案與結(jié)果信號配時設(shè)計式中：總損失時間:式中：

——

各相位黃燈時間，一般為，這里?。?/p>

——

各相位啟動損失時間，一般為

；

——

各相位綠燈間隔時間。綠燈間隔時間：經(jīng)計算得：則：，滿足信號周期限制。20/302、設(shè)計方案與結(jié)果信號配時設(shè)計總有效綠燈時間：第一相位：第二相位：

第三相位：

第四相位：

各相位有效綠燈時間

和顯示綠燈時間：

21/302、設(shè)計方案與結(jié)果信號配時設(shè)計

第一相位第二相位第三相位第四相位綠燈時間51274741黃燈時間3333紅燈時間122146126132總時間176176176176

直行紅燈時間直行綠燈時間左轉(zhuǎn)紅燈時間左轉(zhuǎn)綠燈時間黃燈時間東12647132413西12647132413南12251146273北12251146273信號配時結(jié)果表：信號配時圖：22/30交叉口總通行能力：2、設(shè)計方案與結(jié)果信號配時設(shè)計各相位綠信比：23/302、設(shè)計方案與結(jié)果信號配時設(shè)計其它相位相序設(shè)計方案：方案一：不專設(shè)左轉(zhuǎn)相位

第一相位第二相位南左南直北左北直西左西直東左東直交通量226446204440340414156408飽和流量15501650155016501550165015501650流量比0.14580.27030.13160.26670.21940.25090.10060.2473

經(jīng)計算得到信號周期：

，不符合周期限制條件，此相位設(shè)計不合理。24/30流量比總和：Y=1.0352>0.9，此相位設(shè)計不合理。2、設(shè)計方案與結(jié)果信號配時設(shè)計方案二：單口放行

第一相位第二相位第三相位第四相位南左南直東左東直北左北直西左西直交通量226446156408204440340414飽和流量15501650155016501550165015501650流量比0.14580.27030.10060.24730.13160.26670.21940.250925/18提綱背景及問題描述設(shè)計方案與結(jié)果總結(jié)與展望26/183、總結(jié)與展望總結(jié)展望

以特定的交叉路口為例，結(jié)合交叉路口的實際幾何特征和采集的流量數(shù)據(jù)，按照相位相序的設(shè)計原則進行了定性分析，最終選擇了四相位雙向左轉(zhuǎn)直行優(yōu)先的相位相序設(shè)計方案。