第3章 單點(diǎn)信號(hào)控制

1第三章單個(gè)交叉口交通信號(hào)控制§1定時(shí)信號(hào)控制

§2交通感應(yīng)信號(hào)控制一、定時(shí)信號(hào)控制的主要特點(diǎn)

1、全天可以是一個(gè)配時(shí)方案，或多個(gè)配時(shí)方案；

2、在每個(gè)時(shí)段，執(zhí)行固定的配時(shí)方案；

3、配時(shí)方案來(lái)自于歷史調(diào)查數(shù)據(jù)；

4、可以手動(dòng)、自動(dòng)切換配時(shí)方案；

5、信號(hào)機(jī)安裝簡(jiǎn)單，維護(hù)方便，成本低。2§1定時(shí)信號(hào)控制1、交叉口的相位設(shè)計(jì)在進(jìn)行交叉口的相位劃分時(shí)，一般應(yīng)遵循以下原則：（1）渠化協(xié)調(diào)原則（2）安全通行原則（3）流量均衡原則（4）高效運(yùn)行原則3信號(hào)配時(shí)設(shè)計(jì)1、交叉口的相位設(shè)計(jì)在交叉口的相位劃分之后，需要安排相位的運(yùn)行順序，即確定相序。一般一個(gè)進(jìn)口的所有流向要在連續(xù)相位中放行完畢。有左轉(zhuǎn)待行區(qū)的交叉口，一般情況下要先放行直行車流再放行左轉(zhuǎn)車流。4信號(hào)配時(shí)設(shè)計(jì)2、關(guān)鍵車道的確定部分進(jìn)口道（及其交通需求）起著決定性的作用，我們把這部分進(jìn)口道稱為關(guān)鍵車道。根據(jù)車流通行的特點(diǎn)，進(jìn)口道可以分為：直行車道、合用車道和轉(zhuǎn)彎專用車道。模型一——直、左、右合用車道5信號(hào)配時(shí)設(shè)計(jì)6關(guān)鍵車道的確定7關(guān)鍵車道的確定8模型二——直、左和直、右合用車道9模型三——直、右合用車道與左轉(zhuǎn)專用車道10關(guān)鍵車道的確定11

單個(gè)交叉口定時(shí)交通信號(hào)配時(shí)設(shè)計(jì)內(nèi)容應(yīng)包括：確定多段式信號(hào)配時(shí)時(shí)段劃分、配時(shí)時(shí)段內(nèi)的設(shè)計(jì)交通量、交通信號(hào)相位方案（交叉口車道渠化）、信號(hào)周期時(shí)長(zhǎng)、各相位信號(hào)綠信比、評(píng)估服務(wù)水平及繪制信號(hào)配時(shí)圖。

定時(shí)信號(hào)配時(shí)方法，在國(guó)際上主要有美國(guó)HCM法、澳大利亞ARRB法、英國(guó)WEBSTER法等，我國(guó)主要有停車線法及沖突點(diǎn)法。12一、新建交叉口信號(hào)方案

新建交叉口，在缺乏交通量數(shù)據(jù)的情況下，十字交叉口，建議先按表1.3所列進(jìn)口車道數(shù)與渠化方案選取初步試用方案；T形交叉口，建議先用三相位信號(hào)；然后根據(jù)通車后實(shí)際交通各流向的流量調(diào)整渠化及信號(hào)相位方案。13二、交通信號(hào)相位設(shè)計(jì)1、信號(hào)相位必須同交叉口進(jìn)口道車道渠化（即車道功能劃分）方案同時(shí)設(shè)定。2、信號(hào)相位對(duì)應(yīng)于左右轉(zhuǎn)彎交通量及其專用車道的布置，常用基本方案示于圖。14153、有左轉(zhuǎn)專用車道時(shí)，根據(jù)左轉(zhuǎn)流向設(shè)計(jì)交通量計(jì)算的左轉(zhuǎn)車每周期平均到達(dá)3輛時(shí)，宜用左轉(zhuǎn)專用相位。4、同一相位各相關(guān)進(jìn)口道左轉(zhuǎn)車每周期平均到達(dá)量相近時(shí)，宜用雙向左轉(zhuǎn)專用相位；否則宜用單向左轉(zhuǎn)專用相位。5、當(dāng)信號(hào)相位中出現(xiàn)不均衡車流時(shí)，可以通過(guò)合理設(shè)置交通信號(hào)的早斷與滯后，最大限度地提高交叉口的運(yùn)行效率。16

針對(duì)路口的具體交通流狀況進(jìn)行合理的信號(hào)相位設(shè)計(jì)，既要考慮減少?zèng)_突、防止碰撞、避免堵塞，又要考慮減少設(shè)備投入、提高通行效率。因此合理設(shè)計(jì)信號(hào)相位是路口信號(hào)控制的關(guān)鍵之一。例如，倘若在不需要設(shè)置左轉(zhuǎn)專用相位的路口設(shè)置了左轉(zhuǎn)專用相位，就會(huì)導(dǎo)致既增加了設(shè)備投入（左轉(zhuǎn)車道燈）又降低了路口通行效率。17在信號(hào)相位設(shè)計(jì)中，左轉(zhuǎn)車流對(duì)相位的劃分起著非常重要的作用，也是信號(hào)相位設(shè)計(jì)的重點(diǎn)難點(diǎn)。左轉(zhuǎn)車流對(duì)信號(hào)相位的劃分可以采用如下策略：①當(dāng)左轉(zhuǎn)車輛較少時(shí)（左轉(zhuǎn)車輛可以利用直行車輛之間的空檔左轉(zhuǎn)），不需要為左轉(zhuǎn)車輛提供專用相位；②當(dāng)左轉(zhuǎn)車輛較多時(shí)（左轉(zhuǎn)車輛僅利用直行車輛之間的空檔左轉(zhuǎn)比較困難，容易引發(fā)車輛堵塞），需要為左轉(zhuǎn)車輛提供專用相位（必須有左轉(zhuǎn)專用車道）；③當(dāng)單方向的左轉(zhuǎn)車輛較多又不足以專設(shè)左轉(zhuǎn)信號(hào)相位時(shí)，可以采用一種交通信號(hào)早斷與滯后的設(shè)計(jì)方法，間接為左轉(zhuǎn)車輛提供專用相位。18（一）定時(shí)信號(hào)配時(shí)方案的基本內(nèi)容

（3）交通信號(hào)的早斷與滯后相位信號(hào)的早斷:是指將相位的綠燈時(shí)間劃分為兩個(gè)階段，先放行與具有較大左轉(zhuǎn)車流的方向相對(duì)的直行車流，再放行較大左轉(zhuǎn)車流。相位信號(hào)的滯后:是指將相位的綠燈時(shí)間劃分為兩個(gè)階段，先放行較大左轉(zhuǎn)車流，再放行與具有較大左轉(zhuǎn)車流的方向相對(duì)的直行車流。使用條件：①單向左轉(zhuǎn)車輛較多；②增設(shè)雙向左轉(zhuǎn)專用車道、設(shè)置左轉(zhuǎn)專用信號(hào)相位不合算；③左轉(zhuǎn)車輛不能利用對(duì)向直行車輛之間的空檔全部駛離交叉口。車道設(shè)置相位設(shè)置雙向左轉(zhuǎn)車輛較少雙向左直合用車道無(wú)需左轉(zhuǎn)專用相位雙向左轉(zhuǎn)車輛較多雙向左轉(zhuǎn)專用車道左轉(zhuǎn)專用相位單向左轉(zhuǎn)車輛較多單向左轉(zhuǎn)專用車道信號(hào)早斷或滯后19（一）定時(shí)信號(hào)配時(shí)方案的基本內(nèi)容

（3）交通信號(hào)的早斷與滯后如圖所示的十字交叉口就是一個(gè)信號(hào)早斷的例子。在這里,西進(jìn)口是左轉(zhuǎn)車流量較大的一個(gè)方向。該交叉口采用東—西、南—北兩相位，對(duì)于東西相位而言，信號(hào)要?jiǎng)澐謨蓚€(gè)階段。先放行東進(jìn)口的各個(gè)車輛和西進(jìn)口的直行、右轉(zhuǎn)車流，然后禁止東進(jìn)口的各個(gè)方向車流，只允許西進(jìn)口的各個(gè)車流通行。20（一）定時(shí)信號(hào)配時(shí)方案的基本內(nèi)容2、信號(hào)基本控制參數(shù)信號(hào)相位周期長(zhǎng)度C（顯示）綠燈時(shí)間G

有效綠燈時(shí)間Ge（顯示）紅燈時(shí)間R有效紅燈時(shí)間Re綠信比λ（=Ge/C）黃燈時(shí)間A（=3秒）（I<A時(shí)，I=A）綠燈間隔I（包括黃燈和全紅）

損失時(shí)間L高峰小時(shí)修正系數(shù)PHF流量（流率）q飽和流量S流量（率）比y（=q/S）通行能力N（=λS）飽和度x（=q/N）信號(hào)配時(shí)圖相位圖延誤d、D3、信號(hào)周期設(shè)計(jì)交叉口的信號(hào)配時(shí)，應(yīng)選用同一相位流量比（q/S）中最大者進(jìn)行計(jì)算。

通?？紤]的要求：使交叉口具有足夠的通行能力；使交叉口具有較小的車輛延誤。須確定：1、最短周期

2、最佳周期

3、綠信比21C0Cm0.75C01.5C0周期0PP0周期通行能力車輛延誤22（1）最短信號(hào)周期cm

采用cm時(shí)，在一個(gè)周期內(nèi)到達(dá)交叉口的車輛恰好全部被放行，既無(wú)滯留車輛，信號(hào)周期也無(wú)富余。因此，cm恰好等于一個(gè)周期內(nèi)損失時(shí)間L加上全部到達(dá)車輛以飽和流量通過(guò)交叉口所需的時(shí)間，L——周期損失時(shí)間：

=啟動(dòng)損失時(shí)間+綠燈間隔時(shí)間-黃燈時(shí)間Y——全部相位的最大流量比（交通量/設(shè)計(jì)飽和流量）之和。23(2)最佳周期c0

按照英國(guó)學(xué)者韋伯斯特方法，在指定的條件下，使車輛總延誤最小的配時(shí)方案即為最優(yōu)方案。其目的是獲得最佳的周期和綠信比。根據(jù)研究和實(shí)驗(yàn)，使車輛通過(guò)交叉口的總延誤最小的最佳周期為：

該式針對(duì)的是孤立的交叉口，假定其交通流量穩(wěn)定地到達(dá)交叉口。24綠信比交叉口在最佳信號(hào)周期下運(yùn)行的同時(shí)，需要有合理的相位綠信比（綠燈時(shí)間分配），只有這樣，才可能獲得滿意的運(yùn)行效果。

1、車輛延誤與綠信比設(shè)信號(hào)周期C=50秒，周期損失時(shí)間L=10秒，則周期有效綠信比為______。相位綠信比增大，表明相位的綠燈時(shí)間增多，紅燈時(shí)間減少，因此相位的車輛延誤隨之減少。

25

相位綠信比u1與u2的不同取值，稱為綠信比分配，兩者之和為一定值，等于周期綠信比U。綠信比的不同分配，使交叉口有著不同的車輛延誤。最佳的綠信比取值范圍對(duì)應(yīng)著較小的車輛延誤。綠信比分配方法有等飽和度法和不等飽和度法。

1、等飽和度法（韋伯斯特法）各相位綠信比按各相位關(guān)鍵車道流率比的比例進(jìn)行分配。26綠信比分配27例題：現(xiàn)有一兩相位信號(hào)控制交叉口，已知相位1關(guān)鍵車道流率比y1=0.35,相位2關(guān)鍵車道流率比y2=0.25,信號(hào)周期C=50秒，周期損失時(shí)間L=10秒。試求綠信比和綠燈分配時(shí)間。28

交叉口的總通行能力與飽和度交叉口的總通行能力，就是一個(gè)交叉口對(duì)于各個(gè)方向(全部車流)所能提供的最大允許通過(guò)流率。飽和度的實(shí)用限值定在0．8～0．9之間，交叉口就可以獲得良好的運(yùn)行條件。如果飽和度的實(shí)用限值定得過(guò)低，勢(shì)必要擴(kuò)大交叉口的平面尺寸才能滿足一定的交通量要求，從而增加建設(shè)投資。

2、不等飽和度法

當(dāng)要求各信號(hào)相位承受不同的交通負(fù)荷及車輛延誤時(shí)，可以按照不等飽和度分配綠信比或綠燈時(shí)間，這種方法稱為不等飽和度法。以兩相位信號(hào)交叉口為例，現(xiàn)給定相位2的飽和度X2，求相位綠信比u1、u2及相位1飽和度X1的過(guò)程。例：現(xiàn)有一兩相位信號(hào)控制交叉口，已知信號(hào)周期C=50秒，周期損失時(shí)間L=10秒，相位關(guān)鍵車道流率比分別為y1=0.35,y2=0.25。設(shè)定相位2飽和度x2=0.83。試求各相位綠信比和綠燈時(shí)間分配。29相位1相位2X1u1Ge1X2u2Ge20.750.46230.750.34170.70.5250.830.31530配時(shí)方案表與配時(shí)時(shí)間表1、配時(shí)方案表與信號(hào)時(shí)段的劃分

配時(shí)參數(shù)的不同組合就構(gòu)成了不同的信號(hào)配時(shí)方案。配時(shí)方案號(hào)和對(duì)應(yīng)于每一個(gè)信號(hào)配時(shí)方案的具體信號(hào)配時(shí)參數(shù)（相位數(shù)、信號(hào)周期和相位綠信比等）構(gòu)成了配時(shí)方案表。方案號(hào)相位數(shù)信號(hào)周期相位1綠信比相位2綠信比12800.450.43221000.460.4431配時(shí)方案表與配時(shí)時(shí)間表

交叉口信號(hào)配時(shí)及進(jìn)口道的車輛延誤，在很大程度上取決于交叉口的車流到達(dá)率。不同的到達(dá)率對(duì)應(yīng)著不同的信號(hào)配時(shí)方案。如果交叉口的交通流量全天波動(dòng)較大，可以適當(dāng)?shù)囟鄤澐謳讉€(gè)時(shí)段，按照每個(gè)時(shí)段的交通流量確定信號(hào)配時(shí)；如果交叉口交通流量波動(dòng)較小，可以考慮少劃分或不劃分時(shí)段，全天從早到晚執(zhí)行一個(gè)信號(hào)配時(shí)方案。322、配時(shí)時(shí)間表

配時(shí)時(shí)間表由運(yùn)行時(shí)間表和配時(shí)方案表構(gòu)成。例如，某交叉口一天內(nèi)的時(shí)段劃分如下：05:30-07:00平峰時(shí)段（Ⅰ），執(zhí)行1號(hào)方案；07:00-08:30高峰時(shí)段（Ⅱ），執(zhí)行2號(hào)方案；08:30-17:00平峰時(shí)段（Ⅲ），執(zhí)行1號(hào)方案；17:00-19:15高峰時(shí)段（Ⅳ），執(zhí)行2號(hào)方案；19:15-22:00平峰時(shí)段（Ⅴ），執(zhí)行1號(hào)方案；22:00-05:30夜晚控制狀態(tài)。33時(shí)段方案號(hào)時(shí)段方案號(hào)時(shí)段方案號(hào)Ⅰ1Ⅲ1Ⅴ1Ⅱ2Ⅳ2Ⅵ夜晚控制狀態(tài)34運(yùn)行時(shí)間表

將配時(shí)方案表和運(yùn)行時(shí)間表存入定時(shí)信號(hào)機(jī)中，即可實(shí)現(xiàn)交叉口單點(diǎn)定時(shí)信號(hào)控制。一、原理

1928年由Baltimore首先引入，通過(guò)設(shè)在路口檢測(cè)器接受車流信息，使信號(hào)時(shí)間隨流量自動(dòng)改變配時(shí)方案。最初為機(jī)械觸點(diǎn)形式，現(xiàn)大多為線圈形式，埋于路面下面。35§2感應(yīng)信號(hào)控制g

gisg0gmaxgmin感應(yīng)信號(hào)控制方式的主要特點(diǎn)是：

1、考慮交通量的隨機(jī)波動(dòng)；

2、設(shè)置車輛檢測(cè)器，以提供所需要的交通感應(yīng)信息；

3、實(shí)時(shí)地調(diào)整信號(hào)配時(shí)參數(shù)，沒(méi)有固定的配時(shí)方案；

4、設(shè)置感應(yīng)信號(hào)機(jī)，并與檢測(cè)器相連，其安裝比較復(fù)雜、成本較高、維護(hù)量較大。36二、基本的控制參數(shù)最小綠燈時(shí)間gmin初始綠燈時(shí)間gs

檢測(cè)器與停車線的距離D單位綠燈延長(zhǎng)時(shí)間g0最大綠燈時(shí)間gmax:

定時(shí)信號(hào)配時(shí)最佳周期、綠信比所對(duì)應(yīng)的各相位的綠燈時(shí)間，一般30-60s。37DWV檢測(cè)器（1）保證檢測(cè)器和停止線之間車輛全部駛出；（2）保證行人過(guò)街時(shí)間；（3）非機(jī)動(dòng)車安全過(guò)街。381、設(shè)置初期綠燈時(shí)間考慮因素（1）使車輛從檢測(cè)器位置開出停車線；（2）盡量不產(chǎn)生綠燈時(shí)間損失；（3）注意被檢測(cè)的車道數(shù)。392、設(shè)置單位綠燈延長(zhǎng)時(shí)間考慮因素

半感應(yīng)信號(hào)控制適用于主干路和次干路相交的交叉口，且主干路交通量大、次干路交通量小、波動(dòng)大的情況。

1、檢測(cè)器放在次要道路上平時(shí)主路上總是綠燈，對(duì)次路預(yù)置最短綠燈時(shí)間。僅當(dāng)檢測(cè)到次要道路來(lái)車時(shí)才可能被給以綠燈信號(hào)，而主干道路的綠燈信號(hào)也只有此時(shí)才可能被中斷。40三、半感應(yīng)控制4142

半感應(yīng)控制與全感應(yīng)控制次路檢測(cè)半感應(yīng)控制流程圖43路檢測(cè)半感應(yīng)控制流程圖

N

Y

3

半感應(yīng)控制與全感應(yīng)控制

主

Y

Y

N

Y

N

N

Y

N

適用條件：適用于相交道路等級(jí)相當(dāng)交通量相仿且變化較大的交叉口上?；救袘?yīng)控制控制機(jī)理：交叉口沒(méi)有機(jī)動(dòng)車到達(dá)時(shí)，信號(hào)機(jī)以定周期方式按最小周期運(yùn)行。當(dāng)某一方向來(lái)車時(shí)，則對(duì)來(lái)車方向放綠燈。44四、全感應(yīng)控制453

半感應(yīng)控制與全感應(yīng)控制?全感應(yīng)控制的工作特點(diǎn)llll它所控制交叉口的所有入口道都設(shè)置車輛檢測(cè)器；每一個(gè)信號(hào)相都設(shè)置初始綠燈時(shí)間

；其綠燈信號(hào)不能自動(dòng)地返回到預(yù)定相位；各個(gè)信號(hào)相的配時(shí)參