交通信号控制概论.ppt

1 第八章交通信号控制概论 交通信号交通信号灯的设置依据信号控制类型 2 第一节交通信号 信号灯的种类信号灯的含义各式信号灯的次序安排 3 交通信号的含义 书79页讨论的问题 交叉口信号控制交通信号控制 是时间分离的一种交通组织形式 通常是在停车让路控制的基础上 根据交叉口交通流量 车辆延误 交通冲突 行人安全 事故记录以及交叉口所处的位置等多方面因素 来考虑设置信号等的必要性 4 一 信号灯的种类 信号灯色 信号红灯 包括红灯 红灯 黄灯信号黄灯 独立黄灯信号绿灯 包括绿灯和绿闪信号灯 三色信号灯 箭头灯 闪灯 5 二 信号灯的含义 信号绿灯 包括绿闪 表示车辆可以通行 在平面交叉口 面对绿灯的车辆可以直行 左转或右转 左 右转车辆必须让合法通行的其他车辆和人行横道线内行人先行 绿色箭头灯表示车辆只允许沿箭头所指的方向通行 6 信号红灯 包括红 黄 表示不允许车辆通行 面对红灯的车辆不能超过停车线 箭头红灯表示仅对箭头所指的方向起红灯的作用 7 信号黄灯 独立黄灯 表示即将亮红灯 面对黄灯的车辆应该依次停在各进口道停车线以外 当黄灯启亮时 已经进入交叉口 通过或部分通过停车线 的车辆可以继续通行 驶离交叉口 黄灯时间的取值范围一般为3 5秒 黄灯时间不宜较长 当黄灯时间大于5秒时 超出部分通常用全红时间取代 箭头黄灯表示仅对箭头所指的方向起黄灯的作用 8 全红时间 是指交叉口处于 四面红灯 控制状态的下的一段红灯时间 此时任一进口道的车辆均不许进入停车线 从而使滞留在交叉口冲突区内的车辆能够安全地疏散 全红时间具有清路口的作用 并提供较大的安全余地 全红时间的取值与交叉口的道路条件和交通条件有关 应根据交叉口的具体情况进行调整 9 三 各式信号灯的次序安排 竖式 自上而下为红 黄 绿横式 自外向里为红 黄 绿 10 第二节交通信号灯的设置依据 设置交通信号控制的利弊设置交通信号控制的基本原理设置交通信号控制的依据 11 一 设置交通信号控制的利弊 无论是优先规则控制 还是信号控制 交叉口的车辆延误均随着交叉口交通流量的增大而增加 当交叉口车流量较小时 宜采用优先规则控制 因为此时优先规则控制下的车辆延误小于信号控制下的车辆延误 当交叉口车流量较大时 宜采用信号控制 因为此时信号控制下的车辆延误小于停车让路控制下的车辆延误 12 设置交通信号控制的利弊 书82页当交叉口流量较大时 设置交通信号灯能够有效地减少车辆延误 提高服务水平 路口流量较小时 不宜设置信号灯 13 二 设置交通控制信号的基本原理 在停车 让路控制的基础上考虑设置信号灯的必要性 过程 计算停车 让路控制交叉口的通行能力 计算 分析停车 让路控制交叉口服务水平 当停车 让路控制交叉口的服务水平比较理想时 维持原控制方式 当停车 让路控制交叉口的服务水平较差时 改变原控制方式 设置信号控制 14 补充 停车 让路控制 停车 让路控制 由无控制转变为信号控制之间的一种过度控制方式 当交叉口的交通流量较小时可以考虑采用 以提高路口的安全性 并产生较小的车辆延误 主要讨论停车 让路控制交叉口穿插流向通行能力和服务水平的确定方法 15 在相交的两条道路中 主要道路车辆在通过交叉口时有优先通行权 次要道路车辆必须让主要道路上的车辆先行 这种控制方式称为停车 让路控制 优先规则控制方式主要有 停车标志控制 让路标志控制 16 停 让控制的交通运行特性在优先规则控制的交叉口 不论是停车标志控制 还是让路标志控制 可认为它们具有共同的交通运行特性 17 通行规则停 让控制下 当交叉口相交道路为同等级时 车辆行至交叉口时均需停车或让路后再通行 当相交道路为不同的等级时 主要道路为优先方向 车辆可优先通行 而次要道路为非优先方向 车辆需停车或让路后通行 18 通行顺序 各流向均有专用车道 在优先规则控制下 认为右转流向不影响其它流向利用主要道路直行车流产生的可穿插空档 通行顺序依次为 1 主要道路直行流向 2 主要道路左转流向 3 次要道路直行流向 4 次要道路左转流向 19 穿插顺序 各流向均有专用车道 穿插空档的流向统称为穿插流向 包括主要道路左转流向和次要道路各个流向 在进行优先规则控制时 各穿插流向利用可插空档的优先级顺序为 1 主要道路左转流向2 次要道路直行流向3 次要道路左转流向 20 21 流向冲突交通流 概念 在交叉口的冲突区内 穿插主要道路交通流空档的流向有 主 左流向 次要道路的各流向 穿插流向在通行过程中 分别与其优先流向 通行优先级高的流向 发生冲突 通常称一个穿插流向的优先 通行 流向为该穿插流向的冲突交通流 冲突交通流将直接影响着穿插流向的通行能力 22 主要道路直行车流是通行优先级最高的流向 认为这一流向没有冲突交通流 符号 某一进口道i 到达率为qi 辆 时冲突交通流为qi 辆 时 23 主要道路左转流向在通行时 遇到其对向主要道路直行车流的影响 根据优先通行规则 左转应让直行 因此 对向的主要道路直行车流是主要道路左转流向的冲突交通流 主 左有专用车道时 25 次要道路直行流向的优先流向为主要道路直行流向和主要道路左转流向 次 直有专用车道时 27 次要道路左转流向的优先流向 为主要道路直行流向 主要道路左转流向和次要道路对向直行流向 次 左有专用车道时 29 临界空档 对于优先规则控制交叉口 计算穿插流向冲突交通流的目的是为了确定通行能力 确定通行能力时 另一个重要的参数是临界空档 30 临界空档指的是中等车头时距 相当50 的驾驶员可以接受的最小空档值 临界空档值主要与道路条件 交通条件以及控制方式等有关系 当出现的空档等于或大于临界空档时 才可被穿插流向利用 可穿插空档为等待穿插的流向提供了安全通过的机会 同时 又决定了穿插流向的通行能力 32 通行能力 主要道路 直行 通行能力主要道路直行流向通行能力近似等于路段通行能力 穿插流向通行能力 qimax 辆 时 穿插流向通行能力的确定 是一个经典的交通流问题 通常用的方法有 计算式法和图表法 书 83页 穿插流向通行能力计算公式 33 34 解 取 6秒 直行流向 3秒 让路控制 已知 q1 1200辆 小时所以 1200 3600 1 3 辆 秒 公式中的q值 将以上数据代入公式 得到次要道路直行流向进口道1的通行能力q1max q1max 257 辆 小时 35 注意的问题 车道形式 直 左 右 直 直 左 直 直 右 直 或有专用车道时保留 36 穿插流向服务水平 流向服务水平与流向的通行能力以及流向的交通流量有关 通常根据流向储备能力 pi 的大小 将穿插流向的服务水平划分为不同的等级 37 流向储备能力的大小表明车辆的延误程度 流向储备能力是指该流向未被利用的通行能力 即 对于每一条进口道 pi qimax qi式中 pi 进口道i的储备能力 辆 时 qimax 进口道i的通行能力 辆 时 qi 进口道i的流量 辆 时 38 流向储备能力不同范围的划分 对应着不同等级的服务水平 由服务水平等级表 得到穿插流向的服务水平 40 例题 已计算 q1max 257 辆 小时 若已知 进口道1到达率q1 100辆 小时则进口道1的储备能力为 p1 q1max q1 257 100 157 辆 小时 所以 该进口道服务水平为d级 41 三 设置交通控制信号灯的依据 美国的依据 书84 87页 我国的依据 书87页 42 第三节信号控制类型 按照类别划分按照控制范围划分按照控制方式划分按信号配时生成的技术划分 43 一 按类别划分 道路交通控制基本形式 一 以交通限制为主的控制1 交叉口优先规则控制2 路面标志标线控制3 停车控制 二 以交通信号为主的控制 三 以传递情报信息为主的控制 交通诱导控制 44 二 按控制范围划分 1 单点控制孤立交叉口信号控制 点控制 指对单一交叉口或干线 区域内的交叉口单独进行信号控制 特点 各交叉口信号配时独立调整和运行 控制目的 使本交叉口车辆的延误等指标达到最小 同时又要给车辆提供一个较大的通行能力 主要控制参数 信号相位 信号周期和绿信比 45 2 干线控制即线控制 是指将一条干线上的多个相邻交叉口视为一个整体进行信号协调控制 干线控制是在单点控制的基础上发展起来的 主要目的 减少不必要的停车和排队延误 保持干线上车流的连续通行 信号配时 在干线协调控制下 交叉口之间存在信号配时上关联和的制约 进行整体最优控制 46 3 区域控制简称面控制 是将一个区域内的多个信号交叉口视为一个整体进行信号协调控制 区域控制是在干线控制的基础上发展起来的 干线控制又是区域控制的一个特例 47 三 按控制方式划分 1 单点定时控制交叉口信号机执行固定信号配时方案对车流进行控制的方式称为定时控制 也称定周期控制 配时方案可以是一个或多个 一天只执行一个配时方案的称为单段式定时控制 一天按不同时段分别执行不同配时方案的称为多段式定时控制 信号配时方案是根据交通流历史数据事先设置好的 根据全天交通流的波动确定控制时段 48 2 单点感应控制在交叉口进口道上设置车辆检测器 信号机在控制时 根据检测器实时检测到的交通流数据 实时改变信号配时的一种控制方式 单点感应控制根据检测器设置的不同 可分为 半感应控制 全感应控制 49 3 干线无电缆协调控制指干线上的各信号机 以其各自的实时时钟控制存储在其中的配时方案运行时间表 不设置主控制器 没有主控制器与各协调控制信号机之间的通信电缆 故称为无电缆协调控制 通过配时及信号机的同步运行实现 要求各信号机能够 自动对时 各个信号机时钟保持 同步运行 50 4 干线有电缆协调控制指干线上各个交叉口的信号机的协调运行是由主控制机或计算机通过传输线路操纵的一种控制方式 配时方案的更换通常是由主控制机或计算机进行的 在主控制机不对路口信号机进行干预 或通信线路出现故障时 相当于无电缆协调控制 51 5 区域定时协调控制控制区域内的信号机均执行固定的协调配时方案并受主控中心的计算机的监视与指挥 主要特点 配时方案都是预先用配时设计软件离线生成的 方案的更改只能一套一套地进行 对检测器的设置要求不高