交通管理与控制作业及上课部分2ppt课件.ppt

单个交叉口交通信号控制 交通信号控制参数单点定时信号控制配时设计单点感应信号控制配时设计环形交叉口交通信号灯控制方法 交通信号控制参数 基本参数信号相位信号周期绿信比 交通信号控制基本参数 信号相位 信号相位定义信号相位是指信号灯轮流给某些方向的车辆或行人分配通行权的一种次序 信号配时的一个很重要的内容是确定信号相位方案 所有的信号相位及其顺序统称为信号相位方案 在信号相位方案设计中通常要考虑到如下两个方面的内容 相序相位数 相序与相位数通行权的顺序构成相序 在一个信号周期内 包含有多个不同的信号相位 相位数可以是两个或多个 相位数用符号n 个 表示 交叉口信号控制最基本的形式是两相位信号控制 即n 2 其相位图 交通信号控制基本参数 信号相位 第一相位A 第二相位B 交通信号控制基本参数 信号相位 左转专用相位类型a 单向左转相 A相B相 左转相 C相 交通信号控制基本参数 信号相位 单向左转相单向左转相又分为 导前左转 和 滞后左转 两种形式 导前左转 在对向交通放行之前 由带箭头的绿灯指示左转车辆左转弯 滞后左转 在对向交通放行之后 再由带箭头的绿灯指示左转车辆左转弯 信号的早断和迟启概念 对向车流绿灯时间早断若干秒 或迟启若干秒 目的 针对左转车流较大的交叉口的信号设计前提 不分配给左转相位专用绿灯信号的条件下 交通信号控制基本参数 信号相位 无交迭双向左转相流向相对的两个入口道上的左转交通同时放行 同时结束 A相B相 左转相 C相 分为 导前双向左转 和 滞后双向左转 两种形式 交通信号控制基本参数 信号相位 有交迭双向左转相流向相对的两个入口道上的左转交通同时开始放行 但不同时结束 东西入口道左转西入口道左转东入口道左转同时开始结束东入口道直行开始结束西入口道直行开始 交通信号控制基本参数 信号相位 导前 滞后左转相流入方向相对的两个入口道 一个方向的左转车辆采用 导前左转 另一个方向的左转车辆采用 滞后左转 这种组合形式就称为导前 滞后左转相 这种方式常在系统控制中采用 可以使两个方向都获得较宽的通过带分离式左转相当本入口的左转车辆通行时 停止所有对向车辆的通行 而当对向左转车辆通行时 停止本入口道所有车辆的通行 交通信号控制基本参数 信号相位 根据以上的左转相位类型 可根据实际情况组合出很多种不同的信号相位方案 信号相位必须同交叉口进口道车道渠化一致 专用相位必须要有专用车道 同一相位各相关进口道左转每周期平均到达量相近时 宜用双向左转专用相位 否则宜用单向左转专用相位 对于相序的确定 若路口机动车放行方式为专左加左转弯待行区时 一定要先放直行后放左转 考虑设置右转专用相位时 也会有其他形式的相位组合与顺序 交通信号控制基本参数 信号周期 定义 信号灯色显示一个循环所需要的时间 称为信号周期 用符号C 秒 表示 信号周期同时又是不同信号相位所需时间之和 信号配时图为了直观明了 通常用信号配时图来描述信号周期 交通信号控制基本参数 信号周期 1 无全红 r 0 的两相位信号控制配时图对于没有全红时间的两相位信号控制交叉口 其信号配时图 交通信号控制基本参数 信号周期 2 无全红的三相位信号控制配时图对于没有全红时间的三相位信号控制交叉口 其信号配时图 交通信号控制基本参数 信号周期 对于全红时间为零 r 0 的多相位信号控制 其信号周期表达式为 交通信号控制基本参数 信号周期 3 有全红的两相位信号控制配时图在信号配时中 有时需要考虑设置全红时间 其作用是使滞留在交叉口内的车辆能在下一相位绿灯时间开始时驶离冲突区 以保证安全 交通信号控制基本参数 信号周期 有全红时间的两相位信号控制交叉口 其信号配时图 交通信号控制基本参数 信号周期 对于全红时间为零的多相位信号控制 其信号周期表达式为 交通信号控制基本参数 绿信比 在一个信号周期中 有效绿灯时间分配给各个信号相位的情况 常用绿信比表示 若设为第相位的有效绿灯时间 C为周期长度 则该相信号的绿信比为 交通信号控制其他参数 信号损失时间 相位损失时间无全红时 有全红时 周期损失时间n 交通信号控制其他参数 有效绿灯时间 相位有效绿灯时间周期有效绿灯时间 交通信号控制其他参数 饱和流量 在一次连续的绿灯时间内 交叉口进口道 车道 上能够连续通过停车线的折算为小轿车的最大车辆数 交通信号控制其他参数 饱和流量 影响因素及修正方法车道宽度坡度及车型直行车道饱和流量 选用 左转校正系数 选用 右转的转弯半径校正系数 选用 右转非机动车影响校正系数 交通信号控制其他参数 饱和流量 Webster关于饱和流量的研究结果1 影响最大的因素是车宽度当车道宽度为3 5 1m时 为5 2 18m 交通信号控制其他参数 饱和流量 Webster关于饱和流量的研究结果2 坡度当进口道处于上坡路段时 纵坡每增加1 其饱和流量值减少3 进口道处于下坡路段时 纵坡每减少1 其饱和流量值增加为3 3 车型 交通信号控制其他参数 饱和流量 Webster关于饱和流量的研究结果4 左转车流设有左转专用信号相 则左转车的换算系数可取值为1 0 如果没有设置左转专用信号相 则每一左转车应折合为1 75辆直行车 交通信号控制其他参数 绿灯间隔时间 一个信号相位绿灯时间结束 到下一个信号相位绿灯时间开始之间的时间间隔包括有 黄灯时间和全红时间 即 I A r 交通信号控制其他参数 流量比 交叉口某 车道 进口道 车流的实际流量与其饱和流量的比值 相位流量比是指同一相位中各 车道 进口道 车流流量比的最大值 流量比最大的这股车流称为该相位的关键车流 配时设计应该满足关键车流的放行要求交叉口流量比为各相位流量比之和 单点定时信号控制配时设计 配时方案就是确定一组信号相位 周期时长 绿信比等控制参数的某种确定的组合 对于信号相位设计 可结合实际情况按前面介绍的方法进行相位相序确定 下面主要介绍信号周期和绿信比的确定 单点定时信号控制配时设计 信号周期计算 交叉口交通效益评价指标通行能力及饱和度行程时间车辆延误停车次数停车率油耗寻求综合指标最优 通常用延误表达 单点定时信号控制配时设计 信号周期计算 韦伯斯特 Webster 最佳周期计算 就是以交叉口车辆总延误时间取最小值为评价标准的计算信号配时的一种方法 得出最佳周期时长 各进口引道上单车延误公式 交叉口总延误为 要使总延误取最小值 则有 单点定时信号控制配时设计 信号周期计算 最短信号周期在一个周期内 到达交叉口的车辆恰好一个周期内被放完 即没有停滞车辆 而信号周期时间也没有剩余 且各相位关键车流以饱和流量通过交叉口 即恰好等于一个周期内绿灯损失时间总和加上全部到达车辆以饱和流量通过交叉口所需时间 单点定时信号控制配时设计 信号周期计算 最大信号周期信号周期设置过短 对行车安全是不利的 因此 通常规定一个最短信号周期的限值 一般可将此最低限值取作25秒 目前尚无数学表达式对最大周期加以描述 一般国家都将120s视为信号周期的最大限值 当然 在某些情况下 信号周期也可以超过120s 最佳周期计算步骤 确定信号配时方案数 通过调查 可以获得各个路口的交通要求随时间变化情况 根据总交通要求的变化 可以把一天的时间划分为几个时段 然后确定应该采用的配时方案数目 根据交通流量情况 确定合理的信号相位相序 把交通流量换算为小客车单位的设计小时交通量 可以参照饱和流量计算中的折算标准 确定饱和流量 最佳周期计算步骤 计算流量比 当计算的Y值大于0 9时 交叉口实际中已处于饱和状态 须改进进口道设计或 和信号相位方案 并重新进行配时设计 确定信号损失时间 计算最佳周期时长 绿信比 绿灯时间 分配 Webster给出了绿信比的分配原则 各相位有效绿灯时间按各相位关键车流流量比比例进行分配 其步骤如下 1 计算周期有效绿灯时间 2 计算各相有效绿灯时间 3 根据有效绿灯时间定义 计算各相显示绿灯时间 获得了各个信号相位的绿灯时间之后 即可绘制信号配时图 完成单点定时信号的配时设计 任何一个设计不是一次就可以完成的 要使设计达到实际要求 需要一个不断反复的过程 在这过程中 需要不断对设计方案进行论证 通过交通调查进行检验和修改 如应将获得的各个信号相位的绿灯时间验证是否小于相应的行人需求最短绿灯时间 若是应延长计算周期时长 以满足最短绿灯时间为度 重新计算 单点定时信号控制配时设计 美国等效交通量配时法 1 交通量的等效计算该配时方法首先应将交叉口交通量转换成等效交通量 换算公式为 2 周期长度计算周期时长 相位数和等效交通量之间存在如下的关系 单点定时信号控制配时设计 美国等效交通量配时法 3 绿灯时间计算当周期时长确定后 即可按照相交车流的等效交通量分配给各相位相应的绿灯通行时间 其计算公式如下 4 绿灯时间的检验按照上述方法分配到的绿灯时间是否能满足车辆的放行要求 应进行检验 通常用下式来做检验 交通信号的早断与滞后 概念 对向车流绿灯时间早断若干秒 或迟启若干秒 目的 针对左转车流较大的交叉口的信号设计前提 不分配给左转相位专用绿灯信号的条件下 相1A相1B相2 东进口的放行时间在第一相位中是属于早断 相位1A主要服务东进口车流 相位1B主要服务西进口左转车流 且此两个阶段的时间应满足西进口直行和左转车的通行要求 交通信号的早断与滞后 配时研究1 控制流量比的确定配时研究的重点是确定关键组合相位链南北进口道处于同一信号相位 其控制流量比为 第一信号相位组 由相位1A和相位1B组成 共有两条信号相位链 即 西进口的直行和右转车流 东进口车流 西进口左转车流 其流量比分别为 和故第一信号相位组的控制流量比为关键信号相位链的流量比 即 max 交通信号的早断与滞后 2 信号灯周期时长的计算和各相位组绿灯时间的计算信号灯周期时长的计算方法和各相位组绿灯时间的计算方法与前述Webster法一致 3 第一信号相位组内绿灯时间的分配显然 第一信号相位组是由相位1A和相位1B两个阶段组成的 故还必须将第一信号相位组总的有效绿灯时间在相位1A和相位1B两个阶段间分配 分配时可能出现如下的两种情况 交通信号的早断与滞后 信号控制交叉口的效益计算 通行能力 信号控制交叉口的效益计算 饱和度交叉口饱和度反映所有相位交通供求之间的平衡程度 它取相位饱和度中的最大值 而不是各相位饱和度之和 在进行信号配时设计中 饱和度的实用范围通常为0 75 0 90 个别情况可达0 95 信号控制交叉口的效益计算 延误可以采用前述的Webster延误计算公式延误计算必须针对交叉口各进口道进行 首先分别计算各车道的每车平均停车延误 进口道每车平均延误是进口道中各车道延误的加权平均值 整个交叉口的每车平均延误是各进口道延误的加权平均值 信号控制交叉口的效益计算 服务水平 单点感应信号控制配时设计 定时信号控制是根据以往的交通情况 预先设定信号周期和绿灯时间灯参数 参数设定后是不会随着实际情况改变而改变 其控制仅能达到与设计时采用的交通情况相符的效果 是一个典型的开环控制过程 感应控制是一种适应性信号控制系统 能使信号控制根据实际情况作出反应 这种系统的特点是交通信号控制中央处理单元能够根据车辆检测器送来的当前交通情况数据 利用一套算法 推导出当前信号控制所采用的参数值 然后去控制信号灯色的变化 将交通流的变化看成为输入量 而把信号控制机输出的灯色变化控制看成是输出量 是一个典型的反馈控制过程 单点感应信号控制配时设计 作业 交叉口的冲突点是指车辆运行至交叉口有可能与其他车辆发生冲突的接触点 请问平面交叉口的基本冲突有哪几种形式 仔细观察周边道路交通设施及管理方式 利用所学知识至少举一例说明管理方法的优缺点 并提出改进建议 现有一两相位信号控制交叉口 已知信号周期为60秒 黄灯时间为3秒 A相位绿灯时间为30秒 全红时间r 2秒 求 列出周期表达式 绘制配试图并给出标注 某十字交叉口 设计小时交通流量如下表所示 绿灯间隔时间是5s 每次绿灯时间内的起动损失时间为2s 黄灯时间为3s 试进行信号配时设计 例题 某十字交叉口 采用信号早断