交通控制课程设计说明.doc

交通控制课程设计说明书学 号： 200824025姓 名： 王晓龙班 级： 08交通工程1班指导教师： 陈 秀 峰目 录1. 课程设计说明2. 单个交叉口配时3. 干线信号协调配时设计4. 参考资料1、 课程设计说明1、目的和要求干线信号协调是开放路网信号协调的主要任务，通过整体信号配时的协调优化，建立多个交叉口相互关联的信号配时方案组合，实现最大绿波带，以提高干线运行效果，是干线交通运行获得较高的效益。通过设计使学生系统掌握教学内容，掌握道路交通信号控制设置条件、设置要求及设置方法。2、课程设计内容某道路有六个主次道路平面交叉交十字路口，其交叉口编码见图。实测交口间距、饱和车头时距、交通流量数据见表。干道交通运行方式为双向通行，信号交叉口为两相位信号控制交叉口，连续通行车速约为40km/h，每一相位绿灯信号时段的起动停车损失时间为4s，黄灯时间为3s，周期损失时间为8s，沿次要道路方向相位的饱和度不超过0.9,要求完成干道交通定时式协调控制的信号配时设计。 图1 干线交通现状图编号间距 (m) 进口道车流到达率 (辆/h)饱和车头时距(s)饱和流量(PCU/车道/h)东南西北东南西北东南西北243505001905602002.532.622.472.6914525781598650254302102402152.522.592.472.69121274095280640028460505701802.522.802.613.0514241461624598160294602006001001310644175835454030210404703208281001416956表1主要交叉口的交通流量数据二、单个交叉口配时计算在城市道路网中，交叉口相距很近，各交叉口分别设置单点信号控制时，车辆经常遇到红灯，时停时开，行车不畅，也因而使环境污染加重。为使车辆减少在各个交叉口上的停车时间，特别是使干道上的车辆能够畅通，人们首先研究把一条干道上一批相临的交通信号连接起来，加以协调控制，就出现了干线交叉口交通信号的协调控制系统（简称线控制，也称绿波系统）。随着计算机，计算方法，自动控制，车辆检测技术等的发展，人们又研究把整个区域内所有交通信号联起来加以控制协调控制，就形成了区域交通信号控制系统（简称面控制）。在分布式区域交通控制系统中，把一大片控制区域分为若干控制子区，划分出的控制子区往往是若干条干线的交通控制系统。在这种情况下，干线交通控制系统就成为分布式区域交通控制系统的一个单元。也可以说，线控制是面控制的一个组成部分，或从另一个角度说，线控制是面控制的一种简化的特殊形式。所以，凡是可以用在面控制系统的技术，方法，程序，设施等，都可以用在线控制系统上，信号控制系统的控制参数也基本一致。由于线控制系统比面控制系统简单，所以另有其独自的较为简单的配时方法。线控的基本就是单个交叉口配饰计算。信号配时方案原理首先计算每车道的饱和流量S，使用下式进行计算：S3600/h h 饱和车头时距然后计算流量比。公式如下。 yi=qi/si计算流量比的总和，公式如下式： y=maxyj,yj= max（qd/sd）j, （qd/sd）j启动损失时间 L=(l+I-A)信号周期时长的计算，公式如下所示： C=(1.5l+5)/(1-y) C0周期时长，Y流量比总和，L信号总损失时间， 各个相位的有效绿灯时间和显示绿灯时间，计算式所示：gej=Ge*maxyi,yi/Y Ge总有效绿灯时间，就是C0减去L。 计算各个相位的显示绿灯时间，公式如下所示：gj = gei - aj + lj1、 绿灯间隔时间 一个信号相位绿灯时间结束，到下一个相位信号绿灯时间开始之间的时间间隔，称为绿灯间隔时间。与停止线到冲突点的距离，车辆在进口道上的行驶车速，车辆制动时间等有关，公式如下：2、 饱和流量 在一次连续的绿灯信号时间内，进口道上一列连续车队能通过进口道停止线的最大流量。 绿灯开始时，驶入率并不是立即达到最大，而是从零开始，逐渐达到最大。当绿灯结束时，驶出交叉口的车辆也不可能立即终止，而是在绿灯结束后，驶出率由最大逐渐降为零。饱和流量一般取实测数据，如无实测数据时，可按下式估算：3、关键车道的确定配时分配 （1）直、左、右合用车道 每一个相位都有两个方向的车道放行，取其中流率比值（qi/si)高的车道作为关键车道。（2）直、左和直、右合用车道 相位A关键车道：东直、左西直、右或西直、左东直、右相位B关键车道：南直、左、右或北直、左、右（3）直、右合用车道和左转专用车道东西方向车道相位组合：东直、右合用车道西左西直、右合用车道东左信号口关键车道：相位A关键车道（东直、右西左或西直、右东左）相位B关键车道（南直、左、右或北直、左、右）4、信号周期设计 交叉口的信号配时，应选用同一相位流量比（V/S）中最大者进行计算。须确定：1、最短周期 2、最佳周期 3、绿信比（1）最短信号周期cm 采用cm时，在一个周期内到达交叉口的车辆恰好全部被放行，既无滞留车辆，信号周期也无富余。因此，cm恰好等于一个周期内损失时间L加上全部到达车辆以饱和流量通过交叉口所需的时间，(2)最佳周期c0 按照英国学者韦伯斯特方法，在指定的条件下，使车辆总延误最小的配时方案即为最优方案。其目的是获得最佳的周期和绿信比。 根据研究和实验，使车辆通过交叉口的总延误最小的最佳周期为： （3）流量比： Y=Qd/Sd（4）总有效绿灯时间： Ge=G0-L（5）各相位有效绿灯时间：（6）各相位的绿信比：（7）各相位显示绿灯时间： （8）最短绿灯时间：以交叉口24为例： 已知东南西北入口道的总设计交通流量：分别为500、190、 560和200（辆/小时） 5、 采用两相信号控制 ： 东南西北入口道的饱和交通流量S分别为1452、578、1598、650辆/小时各临界车道组车流量为： q1=560/2=280 辆/小时 q2=200/2=100辆/小时根据各方向的饱和车流量，可得关键车流量比：y1=q1/s=280/1598=0.18Y2=q2/s=100/650=0.154 总交通流量比为：Y=y1+y2=0.18+0.154=0.3340.9 总损失时间：周期时间: 总有效绿灯时间为：各相位有效绿灯时间： 各相位的绿灯显示时间: 综上所述，交叉口24定时控制配时方案为：周期：9+3+5+8+3+5=33（s）第1相位：绿灯9s，黄灯3s，全红5s第2相位：绿灯8s，黄灯3s，全红5s6、根据韦伯斯特法计算其他的交叉口的配时方案：1.交叉口25周期：17+3+5+13+3+5=46（s）第1相位：绿灯17s，黄灯3s，全红5s第2相位：绿灯13s，黄灯3s，全红5s2.交叉口28周期：18+3+10+8+3+5=44（s）第1相位：绿灯9s，黄灯3s，全红5s第2相位：绿灯8s，黄灯3s，全红5s3.交叉口29周期：9+3+5+8+3+5=47（s）第1相位：绿灯9s，黄灯3s，全红5s第2相位：绿灯8s，黄灯3s，全红5s4.交叉口30周期：9+3+5+8+3+5=48（s）第1相位：绿灯9s，黄灯3s，全红5s第2相位：绿灯8s，黄灯3s，全红5s3、 干线信号协调配时设计城市道路多个单点信号控制交叉口组成的绿波系统为研究对象，对绿波系统的交叉口信号配时优化进行深入研究，即对各个交叉口的信号周期、相位间的绿信比以及相位差作统筹安排，并建立相关关系，在对路网上车流的实际运动状况进行分析的基础上，建立数学模型，以模拟各种信号配时方案组合情况下车流运动状况的变化，对干线道路上的各个交叉口的信号配时进行协调控制。1、时间距离图2、所需的数据 1、交叉口间距2、街道及交叉口布局3、交通量4、交通管制规则 5、车速和延误 把交叉口间距过长或交通量相差悬殊、影响交叉口信号协调控制效果的交叉口排除。3、干线信号协调配时设计步骤与方法：根据各交叉口的平面布局及进口道交通量，按韦伯法法单点定时控制配时方法确定其周期时长；(1) 根据主线协调控制原理，以所需周期时长最大的交叉口为关键交叉口，以此周期时长为系统的共同周期；(2) 各交叉口所需要周期时长并根据主次道路的流量比，计算各交叉口各相位的绿信比及显示绿灯时间；(3) 上步算得关键交叉口上主干道相位的显示绿灯时间就是个交叉口上对干道方向所必须保持的最小绿灯长度；(4) 按第三步算得非关键交叉口上非次要道路方向显示绿灯时间，是该交叉口对次要道路所必须保持的最小绿灯时间；(5) 系统周期时长大于非关键交叉口所需要周期时长时，非关键交叉口改用系统周期时长，其各相绿灯时间均随着增长。非关键交叉口次要道路方向的绿灯时间只需保持其次路方向的最小绿灯时间即可。为有利于线控系统协调双向时差，在非关键交叉口保持其次要路方向最小绿灯时间，把因取系统周期时长后多出的绿灯时间全部加给主干道路方向，这样还可适当增宽线控系统的通过带宽；(6) 以上算得的配时方案，只是备用方案，实际方案还需根据协调系统时差的需要给予调整，以获得系统的最宽通过带。确定信号时差采用图解法，在双向时距图上协调线控系统的时差，同时调整通过带速度和周期长。4、周期时长 根据每一个交叉口的流量比(包括沿绿波控制路线上的流量比和相交道路上的流量比)和相位划分情况，安排信号相位次序。然后，再按照每一个交叉口的平面布置图式，确定信号阶段之间的绿灯间隔时间，在此基础上定出一个周期内总损失时间L，最后分别求出每一个交叉口的最佳实用信号周期长度常用依据：使通过带速度接近街上车辆的实际平均车速，定出一段周期时长的备选范围。如果系统中信号间距相当整齐，则用典型信号间距s和测得的车速v定出一批周期时长c。把这些备选周期时长同从各个交叉口配时得的所需系统周期时长对比；如果其中某个周期时长接近或略大于该公用周期时长，则选用此周期时长作为试算的基础，但首先要检验所选用的周期时长，能否保证各个交叉口有效地运行。如果所要设计的线控系统同其它线控系统相交或相近，这些线控系统已采用的周期时长就可定为要设计系统的周期时长。5、确定信号时差 1)图解法 在时间距离图上协调线控制系统的时差，同时调整确定通过带速度和周期时长。 2）数解法6、验证方案实施效果已知交叉口名称2425282930间距(m)400450210590关键交叉口的周期时长为48s相应的系统带速为v=11.1m/s(40km/h)(7) 计算a列的vC/2=11.1*80/2440（取有效数字44）则a的范围为4410=3454（2）表2 24 25 28 29 30a间距35401654b341723432035052140193635391937163735381734173835371531163935361328154035351125144135349221342353371914433532516164435313131845353011020463529457224735284442448352743126493526425210503525414910513524404611523523394312533522384013543521373714（3） 当a=34时，按从小到大的顺序排列并得后者与前者的差，如下 交叉口号 25 28 29 30 1 7 23 43 相减得 6 16 20 取得最大值20，则b=20 同方法可得其他b值，填入表2. 可知当a=48，b=26，即vc/2=480时，可以得到最好的系统协调效率。则理想信号同实际信号（30）间的挪移量为（a-b）/2= （48-26）/2=11。理想信号距离实际信号（30）为110米，则距实际信号（24）为100米，即自实际信号（24）前移100米为第一理想信号。 下图为理想信号位置（注： 图中虚线）：（4） 按每480米间距将理想信号列在各实际信号之间 下图为理想信号与实际信号的相对位置根据上图填写下表，得交叉口名称2425282930理想信号No各信号位置右左左右右偏移量（m）1003011050110绿信比（%）4561596263緑时损失（%）20.86.2522.910.422.9有效绿信比（%）24.254.7536.151.640.1绿时差（%）72.519.520.58181.5注： = Ge/C 式中：绿信比 Ge有效绿灯时长 C周期时长 四、参考资料1、吴兵 李晔 编著.交通管理与控制（第三版）.人民交通出版社. 20062、杨佩昆 张树升编.交通控制与管理.人民交通出版社.19953、段里仁编.道路交通管理办法.档案出版社.1988 4、金永燊编.城市交通控制.人民交通出版社，1989 交通控制课程设计任务书城市干线道路交叉口信号协调控制配时设计一、课程设计的目的和要求干线信号协调是开放路网信号协调的主要任务，通过整体信号配时的协调优化，建立多个交叉口相互关联的信号配时方案组合，实现最大绿波带，以提高干线运行效果，是干线交通运行获得较高的效益。通过设计使学生系统掌握教学内容，掌握道路交通信号控制设置条件、设置要求及设置方法。二、课程设计内容及安排1、课程设计内容某道路有六个主次道路平面交叉交十字路口，其交叉口编码见图。实测交叉口间距、饱和车头时距、交通流量数据见表。干道交通运行方式为双向通行，信号交叉口为两相位信号控制交叉口，连续通行车速约为40km/h，每一相位绿灯信号时段的起动停车损失时间为4s，黄灯时间为3s，周期损失时间为8s，沿次要道路方向相位的饱和度不超过0.9,要求完成干道交通定时式协调控制的信号配时设计。2、安排课程内容（实验内容）重点()难点()学时安排实验类型1. 各交叉口信号配时设计3天设计2. 干线信号协调配时设计2天设计图1 干线交通现状图表1主要交叉口的交通流量数据编号间距 (m) 进口道车流到达率 (辆/h)饱和车头时距(s)饱和流量(PCU/车道/h)东南西北东南西北东南西北243505001905602002.532.622.472.6914525781598650254302102402152.522.592.472.69121274095280640028460505701802.522.802.613.051424146162459816029460200600100131064417583545403021040470320828100141695628031580704603017642001286100三、课程设计的步骤与方法根据各交叉口的平面布局及进口道交通量，按韦伯法法单点定时控制配时方法确定其周期时长；（1）根据主线协调控制原理