第6讲单点预设时间控制方案设计2012-2013学年

第6讲单点预设时间控制方案设计徐洪峰博士/学院大连理工大学交通2013年5月内容总览6.1

设计流程6.2

饱和流率6.3

控制时段与设计流率6.4

关键相位6.5

信号配时6.6

校核与修正总体流程相位结构设计绿灯间隔时间计算最小绿灯时间计算控制时段划分设计流率测算关键相位筛选最佳周期时间计算信号配时方案设计校核与修正饱和流率测算6.1

设计流程相位结构设计6.1

设计流程交叉口渠化设计信号灯具选用和接线相位设置相位组合方案设计相位显示顺序设计绿灯间隔时间计算获取交叉口渠化设计图设定相位类型和梳理交通键对、筛选关点测量清空和进入距离计算清空和进入时间计算绿灯间隔时间绿灯间隔时间矩阵6.1

设计流程最小绿灯时间计算相位结构设计计算行人相位的最小绿灯时间计算保证行人安全过街的最小绿灯时间设定保证行车安全的最小绿灯时间设定保证一定数量排队车辆消散的最小绿灯时间6.1

设计流程机动车相位的最小绿灯时间内容总览6.1

设计流程6.2

饱和流率6.3

控制时段与设计流率6.4

关键相位6.5

信号配时6.6

校核与修正流量与流率（1/5）流量（Volume）是指一定时间内通过某一道路断面的道路使用者数量。▫

机动车流量的统计单位是辆（veh），行人流量的统计单位是人次（ped），统计时间间隔通常是天或小时。流率（Flow

rate）是指单位时间内（通常为15分钟）通过某一道路断面的等效小时流量。▫

机动车流率的统计单位是辆/小时（veh/h），行人流率的统计单位是人次/小时（ped/h），统计时间间隔为15分钟。6.2

饱和流率流量与流率（2/5）流量和流率均可以表征一定时间内，通过某一道路断面的道路使用者数量，但是，二者的内涵和用途不尽相同。▫

流量呈现了实际通行需求，流率反映了可能达到的最大通行需求。6.2

饱和流率流量与流率（3/5）标准车辆（Passenger

car

unit）是在一定的道路空间、交通需求和信号控制条件下，各种非标准车辆相当于标准车辆对道路交通系统产生影响的当量值。为了保证通行时间资源战术分配的公正性，必须将归属于不同相位的非标准车辆数折算为标准车辆数。6.2

饱和流率流量与流率（4/5）6.2

饱和流率标准车辆和非标准车辆对道路交通系统产生的影响有何不同？流量与流率（5/5）《城市道路交叉口规划规范（GB50647-2011）》中给出的标准车辆折算系数取值方法，如下表所示：6.2

饱和流率车头间距和车头时距（1/3）车头间距▫

车头间距是指在同向行驶的一列车队中，相邻两辆车的车头之间的空间距离*。▫

The

distance

between

successive

vehicles

in

a

traffic

stream,measured

from

the

same

point

on

each**.▫

车头间距的单位是m/veh，通常难以直接观测得到车头间距。6.2

饱和流率来源：*交通工程学；**HCM

2000车头间距和车头时距（2/3）车头时距▫车头时距是指在同向行驶的一列车队中，相邻两辆车的车头之间的时间距离*。▫

The

time

between

successive

vehicles

as

they

pass

a

point

on

alane

or

roadway,

also

measured

from

the

same

point

on

eachvehicle**.▫车头时距的单位是s/veh，利用秒表记录相邻两辆车通过同一道路断面的时刻，即可得到一个车头时距数据。来源：*交通工程学；**HCM

20006.2

饱和流率车头间距和车头时距（3/3）车头间距与车头时距的数值关系6.2

饱和流率h：车辆A和B的车头时距（s）L1：车辆B的车头到停车线的距离（m）L2：车辆A的长度（m）t1：车辆B的车头到达停车线的时间（s）t2：车辆A通过停车线的时间（s）

S：车辆B的行进车速（m/s）1

2Sh

t

t

L1

L

2车头时距=车头间距/后车的行进车速以停止线为车头时距检测断面！L1t1L2t2hBAS饱和车头时距（1/9）When

the

signal

turns

green,

the

queue

begins

to

move.

Theheadway

between

vehicles

can

be

observed

as

the

vehiclescross

the

stop

line

of

the

intersection.6.2

饱和流率来源：HCM

2000饱和车头时距（2/9）The headway

would

be

the

elapsed

time,

in

seconds,between

the

initiation

of

the

green

and

the

crossing

of

thefront

wheels

of

the

vehicle

over

the

stop

line.The

second

headway

would

be

the

elapsed

time

between

thecrossing

of

front

wheels

of

the

and

of

the

second

vehiclesover

the

stop

line.Subsequent

headways

are

measuredsimilarly.6.2

饱和流率来源：HCM

2000饱和车头时距（3/9）The

driver

of

the vehicle

in

the

queue

must

observe

the

signal

change

to

green

and

react

to

the

change

by

releasing

the

brake

and

accelerating

through

the

intersection.

Theheadway

will

be

comparatively

long,

as

a

result.The

second

vehicle

will

be

moving

faster

than

the

as

itcrosses

the

stop

line,

because

it

has

length

in

which

to

reactand

accelerate.

Its

headway

will

generally

be

less

than

that

ofthe

vehicle.来源：HCM

20006.2

饱和流率饱和车头时距（4/9）The

third

and

fourth

vehicles

follow

a

similar

procedure,

eachachieving

a

slightly

lower

headwaythan

the

preceding

vehicle.After

four

vehicles,

the

effect

of

the

start-up

reaction

andacceleration

has

dissipated.Successive

vehicles

then

move

past

the

stop

line

at

a

steady

speed

until

the

last

vehicle

in

the

original

queue

has

passed.The

headway

for

these

vehicles

will

be

relatively

constant.6.2

饱和流率来源：HCM

2000饱和车头时距（5/9）Saturation

headway▫

The

amount

of

time

that

a

vehicle

in

the

stopped

queue

takes

topass

through

a

signalized

intersection

on

the

green

signal,assuming

that

there

is

a

continuous

queue

of

vehicles

movingthrough

the

intersection*.▫

The

average

headway

that

can

be

achieved

by

a

saturated,

stablemoving

queue

of

vehicles

passing

through

the

signal**.6.2

饱和流率来源：*HCM

2000；**交通工程（应用）饱和车头时距（6/9）6.2

饱和流率总启动损失时间停止线断面的车头时距来源：HCM

2000饱和车头时距（7/9）算例：某一进口车道的车头时距观测数据如下所示，试计算该进口车道的总启动损失时间和饱和车头时距？6.2

饱和流率饱和车头时距（8/9）解：从第5辆车开始测算饱和车头时距，得到Saturation

headway=(2.2+2.2+2.0+2.1+2.0+1.9)/6=2.1sTotalstart-up

lost

time=4.1+3.4+3+2.4-4*2.1=4.5s6.2

饱和流率饱和车头时距（9/9）6.2

饱和流率具有哪些特征的进口车道不适合进行饱和车头时距观测？饱和流率（1/2）Saturation

flow

rate▫

The

number

of

vehicles

per

hour

per

lane

that

can

pass

througha

signalized

intersection

if

the

green

signal

was

available

for

thefull

hour,

the

flow

of

vehicles

was

never

halted,

and

there

wereno

large

headways*.▫

无法直接测算饱和流率，饱和流率=3600/饱和车头时距▫

单位：pcu/h/ln6.2

饱和流率来源：*HCM

2000饱和流率（2/2）饱和流率是道路交通基础设施的自然属性，表征了一条进口车道的极限通行能力，应利用实际观测数据确定饱和流率。▫

不提倡利用基本饱和流率*修正系数的方法确定饱和流率。机动车相位的饱和流率等于归属于该相位的所有进口车道的饱和流率之和。6.2

饱和流率内容总览6.1

设计流程6.2

饱和流率6.3

控制时段与设计流率6.4

关键相位6.5

信号配时6.6

校核与修正控制时段划分（1/4）为了适应道路使用者通行需求的宏观时变特性，必须将全天24小时划分成多个控制时段。不同的控制时段内，应采用不同的信号配时方案。6.3

控制时段与设计流率控制时段划分（2/4）利用实际观测数据划分控制时段是十分

的。工程实践中，通常可以按照下列方法划分控制时段：▫

上午

时段：07:00~09:00▫

白天平峰时段：09:00~16:30▫▫▫下午时段：16:30~19:00夜间平峰时段：19:00~22:00夜间凌晨时段：22:00~07:006.3

控制时段与设计流率控制时段划分（3/4）划分控制时段时，应遵循超前和滞后原则。▫

超前原则：较低通行需求时段向较高通行需求时段过渡时，较高通行需求时段的起始时刻应适当超前于它的预计来临时刻。▫

滞后原则：较高通行需求时段向较低通行需求时段过渡时，较高通行需求时段的结束时刻应适当滞后于它的预计结束时刻。▫

超前和滞后的时间以5~10min为宜。不宜将控制时段划分得过窄，每个控制时段的持续时间不应少于45min，以15min为一个基本划分单位。6.3

控制时段与设计流率控制时段划分（4/4）6.3

控制时段与设计流率Flow

rate0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

24Time

of

dayFlow

rate0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

24Time

of

day设计流率（1/4）设计流率是指信号配时方案设计时，一个相位在一定的控制时段内可能承载的最大通行需求。机动车相位的设计流率等于控制时段内，机动车相位的停止线断面可能达到的最大流率。设计流率的观测时间不应少于45min，以15min为一个基本划分单位。6.3

控制时段与设计流率设计流率（2/4）设计流率观测应选取多个工作断面：▫

主线流入流量观测断面▫

支线流入流量观测断面▫

支线流出流量观测断面▫

流出方向比例观测断面由于

车辆的走行路径固定，观测设计流率时，应在主线和支线流入流量观测断面独立记录

车辆的到达信息。6.3

控制时段与设计流率记录通过该断面的大、中、小型机动车的数量记录通过该断面、流出方向不同的大、中、小型机动车的数量6.3

控制时段与设计流率3322114455665-5：主线流入流量观测断面6-6：流出方向比例观测断面设计流率（3/4）设计流率观测的工作断面示例1-1：主线流入流量观测断面2-2：支线流入流量观测断面3-3：支线流出流量观测断面4-4：流出方向比例观测断面设计流率（4/4）机动车相位的Demand

和Departure有何区别和联系？6.3

控制时段与设计流率内容总览6.1

设计流程6.2

饱和流率6.3

控制时段与设计流率6.4

关键相位6.5

信号配时6.6

校核与修正相位链（1/6）相位链是在给定的相位显示顺序下，由不同通行方向上互为的机动车主相位按照通行权的

顺序从首至尾串联而成的链式结构，记为“相位

→

…

→相位

。▫

信号周期时间=∑机动车主相位的绿灯时间+∑绿灯间隔时间。6.4

关键相位K11K5F1F2F3F4K2K8相位链（2/6）典型的

形信号控制交叉口（待续）6.4

关键相位K2→K5K2→K11K8→K5K8→K11相位链（3/6）典型的

形信号控制交叉口（续前）6.4

关键相位K2→K9→K5K2→K9→K11K8→K3→K5K8→K3→K11F4F2F1F3K11K5K3K2K9K8相位链（4/6）典型的

形信号控制交叉口（续前）6.4

关键相位F4F2F1K5K6K3K2K12K11(1)K11→K6→K2→K9F3(2)K11→K6→K8→K3(3)K12→K5→K2→K9K9

K8(4)K12→K5→K8→K3相位链（5/6）典型的T形信号控制交叉口（待续）6.4

关键相位K1→K4K6→K4F2F1K6K4K4K1相位链（6/6）典型的T形信号控制交叉口（续前）6.4

关键相位(1)

K6→K2→K4(1)

K2→K6→K4K1K2K3K4K6K5F1F2F3流率比（1/2）对于具有相同通行需求的不同机动车相位，由于进口车道通

行条件的差异，它们对于通行时间资源的需求不尽相同。▫

进口车道的通行条件受到诸多因素的影响，如路面平整度、车道宽度、横向干扰程度等。▫

饱和流率可以在很大程度上反映进口车道的通行条件。饱和流率越高，说明进口车道的通行条件越好。机动车相位的设计流率不能直接作为信号配时方案设计的依据。6.4

关键相位流率比（2/2）流率比（Flow

ratio）是机动车相位的设计流率与饱和流率的比值，表征了机动车相位可能承载的最大通行需求水平。流率比的引入使得不同机动车相位对于通行时间资源的原始需求具备了横向可比性。就任意机动车相位而言，一旦确定了设计流率，随着进口车道数的增加，饱和流率将大幅增加，流率比将大幅降低，反之亦然。换言之，通过调整进口车道数可以显著降低机动车

相位对于通行时间资源的原始需求。6.4

关键相位有效绿灯时间（1/2）机动车相位停止线断面的交通运行特性如下：红灯黄灯绿灯有效绿灯时间,g前损失时间绿灯间隔时间ee'当前绿灯相位的绿灯结束时刻黄灯全红下一绿灯相位当前绿灯相位绿灯显示时间,G实际通过率饱和通过率后补偿时间f'f下一绿灯相位的绿灯结束时刻时间饱和状态下，绿灯期间停止线断面的车辆通过率6.4

关键相位有效绿灯时间（2/2）有效绿灯时间是指机动车相位的绿灯启亮时刻至红灯启亮时刻，处于饱和排队状态的车辆能够连续通过停止线的时间。有效绿灯时间=绿灯显示时间+后补偿时间-前损失时间。将前损失时间解读为“排队头车到达停止线的时间”，将后补偿时间解读为“当前绿灯相位的通过时间”。工程实践中，通常令前损失时间=后补偿时间。因此，绿灯显示时间即为有效绿灯时间。6.4

关键相位相位实际饱和度（1/3）绿信比是指机动车相位的有效绿灯时间与信号周期时间的比值。▫

λi=gi/C，式中，λi表示相位i的绿信比；gi表示相位i的有效绿灯时间；C表示信号周期时间。通行能力是指单位时间内（通常为1小时），能够通过机动车相位停止线断面的最大标准车辆数，pcu/h。▫

ci=siλi，式中，ci表示相位i的通行能力；si表示相位i的饱和流率。3600:si=(3600/C)*gi:ci6.4

关键相位相位实际饱和度（2/3）实际饱和度是机动车相位的实际观测流率与通行能力的比值，表征了机动车相位通行能力的实际富余程度，可以作为交叉口性能的重要评价指标。实际饱和度越高，通行能力的实际富余程度越低，通行时间资源的实际供求关系越紧张，车辆“二次排队”的现象逐渐频繁出现。6.4

关键相位相位实际饱和度（3/3）XK,a=vK,a/cK，式中，XK,a为相位K的实际饱和度；vK,a为相位K的实际观测流率；cK为相位K的通行能力。由cK

=sKλK、λK=gK/C，得到XK,a=vK,a*C/(sK*gK)实际饱和度<1时，认为该相位处于不饱和或接近饱和状态；实际饱和度≥1时，认为该相位处于过饱和状态。6.4

关键相位相位设计饱和度（1/3）设计饱和度是在信号配时方案设计时，交通工程师针对每个机动车相位设定的最大允许饱和度。设计饱和度是机动车相位的设计流率与通行能力的比值，表征了机动车相位通行能力的期望富余程度，可以作为信号配时设计的依据。设计饱和度越高，通行能力的期望富余程度越低，通行时间资源供给的期望冗余度越小，反之亦然。6.4

关键相位相位设计饱和度（2/3）设计饱和度的建议取值为[0.80,0.85,

0.90,

0.95]。6.4

关键相位饱和度交通状态描述<0.85Phase

is

operating

under

capacity.

Excessive

delays

are

not

experienced.0.85~0.95Phase

is

operating

near

its

capacity.

Higher

delays

may

be

expected,

butcontinuously

increasing

queues

should

not

occur.0.95~1.00Unstable

flow

results

in

a

wide

range

of

delay.

Improvements

will

berequired

soon

to

avoid

excessive

delays.>1.00The

demand

exceeds

the

available

capacity

of

the

phase.

Excessivedelaysand

queuing

are

anticipated.相位设计饱和度（3/3）设计饱和度取值时的主要考虑因素包括：▫

主要通行方向的机动车相位宜选取相对较低的设计饱和度，次要通行方向的机动车相位可以选取相对较高的设计饱和度。▫

控制时段内，若机动车相位的实际观测流率呈现较大幅度的波动，该相位可以选取相对较低的设计饱和度。▫

绿灯期间，若机动车相位的车辆通行频繁受到其他道路使用者的干扰，该相位可以选取相对较低的设计饱和度。6.4

关键相位关键相位链（1/8）机动车相位通行时间资源需求的4级描述方式：▫

第1级：观测流量→实际承载的通行需求▫

第2级：设计流率→可能承载的最大通行需求▫

第3级：流率比→可能承载的最大通行需求水平▫

第4级：流率比/设计饱和度→可能承载的最大通行时间资源需求水平流率比/设计饱和度的引入使得不同机动车相位对于通行时

间资源的设计需求具备了横向可比性。6.4

关键相位关键相位链（2/8）关键相位是指对于信号配时方案设计具有决定作用的机动车主相位。只要为关键相位提供足够的通行时间资源，其他相位的通行时间资源需求也将随之得到满足。因此，判定关键相位是信号配时方案设计的重中之重。关键相位归属于关键相位链，关键相位链归属于相位链。关键相位将以相位群体和相位

的双重形式出现。6.4

关键相位关键相位链（3/8）关键相位链是在给定相位显示顺序的所有相位链中，通行时间资源需求总水平最高的相位链，除关键相位链之外的其他相位链均为非关键相位链。关键相位链中的机动车主相位称为关键相位，除关键相位之外的其他相位均称为非关键相位。6.4

关键相位F4F2F1F3K11K5K3K2K9K8关键相位链（4/8）算例：已知交叉口的道路空间、交通需求和信号控制条件，请确定关键相位链。（待续）6.4

关键相位XK5,d=XK11,d=0.90XK2,d=XK8,d=0.85XK3,d=XK9,d=0.95关键相位链（5/8）算例（续前）6.4

关键相位相位设计流率（pcu/h）饱和流率（pcu/h）流率比（v/s）设计饱和度（Xd）v/(sXd)K247017000.2760.850.325K334016500.2060.950.217K585034000.2500.900.278K852017500.2970.850.350K929016000.1810.950.191K1194033500.2810.900.312K2→K9→K5:

0.794K2→K9→K11:

0.828K8→K3→K5:

0.844K8→K3→K11:

0.878F4F2F1F3K12K11K5K6K3K2K9K8关键相位链（6/8）算例：已知交叉口的道路空间、交通需求和信号控制条件，请确定关键相位链。（待续）6.4

关键相位XK2,d=XK5,d=XK8,d=XK11,d=0.95

XK3,d=XK6,d=XK9,d=XK12,d=0.90关键相位链（7/8）算例（续前）6.4

关键相位相位设计流率（pcu/h）饱和流率（pcu/h）流率比（v/s）设计饱和度（Xd）v/(sXd)K242017500.2400.900.267K324016500.1450.950.153K544018000.2440.900.272K627017000.1590.950.167K838017000.2240.900.248K920016500.1210.950.128K1148017500.2740.900.305K1229017000.1710.950.180K6→K11→K3→K8:

0.873K6→K11→K9→K2:

0.866K12→K5→K3→K8:

0.853K12→K5→K9→K2:

0.845关键相位链（8/8）同一相位组合方案中，流率比与设计饱和度的比值相对较大的机动车主相位不一定能够成为关键相位，流率比与设计饱和度的比值相对较小的机动车主相位可能成为关键相位。此种关键相位判定方法可以很大程度上保证通行时间资源战术分配的公平、正义。6.4

关键相位内容总览6.1

设计流程6.2

饱和流率6.3

控制时段与设计流率6.4

关键相位6.5

信号配时6.6

校核与修正最佳信号周期时间计算（1/7）关键相位群体的通行权供给时间特性包括：▫

有效绿灯时间=绿灯显示时间▫

信号周期时间=∑关键相位的绿灯显示时间+∑绿灯间隔时间最佳信号周期时间是基于关键相位群体的通行权供给时间特性，在各个相位的最小绿灯时间和最大信号周期时间的约束下，能够满足所有道路使用者的通行时间资源需求的最小信号周期时间，记为Co。6.5

信号配时gci：第i个关键相位的有效绿灯时间Gci：第i个关键相位的绿灯显示时间intgci：第i个关键相位与下一绿灯相位的绿灯间隔时间最佳信号周期时间计算（2/7）6.5

信号配时不同的相位显示顺序产生的最佳信号周期时间可能不同。若关键相位的通行时间资源需求总水平过高，将导致最佳信号周期时间计算方法失效。𝒈𝒄𝒊=𝑮𝒄𝒊𝑪𝒐=𝒊

𝑮𝒄𝒊

+𝒊

𝒊𝒏𝒕𝒈𝒄𝒊𝑿𝒄𝒊,𝒅=𝒗𝒄𝒊∗𝑪𝒐𝒔𝒄𝒊∗𝑮𝒄𝒊𝑮𝒄𝒊=

𝒗𝒄𝒊∗𝑪𝒐𝒔𝒄𝒊∗𝑿𝒄𝒊,𝒅𝒗𝒄𝒊𝒊

𝒔𝒄𝒊∗𝑿𝒄𝒊,𝒅𝑪𝒐=𝑪𝒐𝒊+

𝒊𝒏𝒕𝒈𝒄𝒊𝒐𝑪

=𝒊

𝒊𝒏𝒕𝒈𝒄𝒊𝒗𝒄𝒊𝒊𝒔𝒄𝒊∗𝑿𝒄𝒊,𝒅𝟏−𝒔.

𝒕.

𝑪𝒐

≤

𝑪𝒎𝒂𝒙𝑮𝑲

≥

𝑮𝒎𝒊𝒏𝑲关键相位相同时，导致最佳信号周期时间差异的根本原因？6.5

信号配时最佳信号周期时间计算（3/7）最佳信号周期时间计算方法失效时，应当如何应对？6.5

信号配时最佳信号周期时间计算（4/7）最佳信号周期时间计算（5/7）由于最佳信号周期时间的取值受制于各个机动车相位的最小绿灯时间，绿灯时间计算方法成为最佳信号周期时间计算方法的必要组成部分。应遵循“关键相位→非关键相位之机动车主相位→非关键相位之行人主相位→非关键相位之机动车跟随相位→非关键相位之行人跟随相位”的顺序进行绿灯时间计算。最终确定的最佳信号周期时间往往需要经过多轮的试算。6.5

信号配时计算最佳信号周期时间试算值计算关键相位的绿灯时间计算非关键相位之机动车主相位的绿灯时间计算非关键相位之机动车跟随相位的绿灯启亮和结束时刻调整通行空间资源供给结构加大最佳信号周期时间试算值满足最大信号周期时间约束Y满足最小绿灯时间约束Y满足最小绿灯时间约束YNNNN加大最佳信号周期时间试算值计算非关键相位之行人跟随相位的绿灯启亮和结束时刻满足最小绿灯时间约束Y结束计算非关键相位之行人主相位的绿灯启亮和结束时刻N满足最大信号周期时间约束Y最佳信号周期时间计算（6/7）开始6.5

信号配时计算流程最佳信号周期时间计算（7/7）最佳信号周期时间的试算结果应保留小数点后2位有效数字。小数点后第1位有效数字为0时，向下取整，反之，根据小数点后第1位有效数字，进行4舍5入取整。▫

例如，85.07s取整为85s，90.69s取整为91s，101.48s取整为101s。6.5

信号配时设计信号周期时间设计信号周期时间是信号配时方案设计时实际采用的信号周期时间，其数值应大于等于最佳信号周期时间。建议将设计信号周期时间取为“2”或“5”的倍数。选定设计信号周期时间后，应再次计算各个相位的绿灯时间，确定绿灯启亮和结束时刻，最终生成信号配时图。6.5

信号配时绿灯时间计算（1/6）关键相位▫

一旦确定了最佳信号周期时间试算值，即可根据流率比、设计

饱和度和绿灯间隔时间，计算关键相位的绿灯时间。𝒊

𝑮𝒄𝒊

+𝑪𝒐=

𝒊

𝒊𝒏𝒕𝒈𝒄𝒊6.5

信号配时𝑮𝒄𝟏𝒄𝟐𝒄𝒊:

𝑮

:

…

…

:

𝑮

=:𝒗𝒄𝟏

𝒗𝒄𝟐𝒔𝒄𝟏

∗

𝑿𝒄𝟏,𝒅

𝒔𝒄𝟏

∗

𝑿𝒄𝟏,𝒅:

…

:𝒗𝒄𝒊𝒔𝒄𝒊

∗

𝑿𝒄𝒊,𝒅𝑮𝒄𝟏:

𝑮𝒄𝟐:

…

…

:

𝑮𝒄𝒊绿灯时间计算（2/6）根据相位显示顺序的基本规律，对于分别归属于相交道路且存在直接的通行权关系的机动车主相位，当前绿灯相位始终具有相同的绿灯结束时刻。据此，可以将信号周期时间划分为多个信号周期区间。信号周期时间=∑信号周期区间长度。信号周期区间长度=∑关键相位的绿灯时间+∑绿灯间隔时间。6.5

信号配时6.5

信号配时绿灯时间计算（3/6）信号周期区间划分示例信号周期区间1信号周期区间2绿灯时间计算（4/6）非关键相位之机动车主相位（待续）▫

信号周期区间长度=∑非关键相位之机动车主相位的绿灯时间+∑绿灯间隔时间。▫

一旦确定了关键相位的绿灯时间试算值，即可根据信号周期区间长度、流率比、设计饱和度和绿灯间隔时间，计算非关键相位之机动车主相位的绿灯时间。6.5

信号配时6.5

信号配时绿灯时间计算（5/6）非关键相位之机动车主相位（续前）𝒊

𝑮𝒄𝒊

+𝑪𝑵𝑺=

𝒊

𝒊𝒏𝒕𝒈𝒄𝒊=𝑪𝒐=𝑪𝑵𝑺

+

𝑪𝑬𝑾𝒋

𝑮𝒄𝒋

+𝑪𝑬𝑾=

𝒋

𝒊𝒏𝒕𝒈𝒄𝒋=𝒏

𝑮𝒏

+

𝒏

𝒊𝒏𝒕𝒈𝒏𝒎𝑮𝒎

+

𝒎

𝒊𝒏𝒕𝒈𝒎未知：非关键相位之机动车主相位已知：关键相位𝒗𝒏𝒗𝒏𝑮𝒏:

𝑮𝒏+𝟏

=

𝒔𝒏:∗

𝑿

𝒔 ∗

𝑿𝒏,𝒅

𝒏

𝒏,𝒅𝑮𝒎:

𝑮𝒎+𝟏

=

𝒔𝒏

∗

𝑿𝒏,𝒅

:

𝒔𝒏

∗

𝑿𝒏,𝒅𝒗𝒏

𝒗𝒏𝑮𝒏,

𝑮𝒏+𝟏,

𝑮𝒎,

𝑮𝒎+𝟏绿灯时间计算（6/6）机动车主相位绿灯时间的试算结果应保留小数点后2位有效数字。一般情况下，小数点后第1位有效数字为0时，向下取整，反之，根据小数点后第1位有效数字，进行4舍5入取整。取整后，若不满足∑绿灯时间+∑绿灯间隔时间=信号周期时间或信号周期区间长度，应重新进行取整操作。按照小数点后2位有效数字从大到小的顺序，较大的向上取整，较小的向下取整，直至满足上述等式的要求。6.5

信号配时绿灯时间计算（7/6）非关键相位之行人主相位6.5

信号配时▫

信号配时图中，要求将相位显示顺序中最后获得通行权的机动车主相位的绿灯结束时刻记为信号周期时间的起始时刻，进而确定各个机动车主相位的绿灯启亮和结束时刻。▫

一旦确定了机动车主相位的绿灯启亮和结束时刻，即可根据相

位显示顺序和绿灯间隔时间，计算行人主相位的绿灯结束和启亮时刻。绿灯时间计算（8/6）非关键相位之跟随相位6.5

信号配时▫

一旦确定了主相位的绿灯启亮和结束时刻，即可根据相位显示

顺序和绿灯间隔时间，计算机动车跟随相位、行人跟随相位的绿灯结束和启亮时刻。6.5

信号配时F3算例分析（1/19）算例1：已知某一

形交叉口的道路空间、交通需求和信号控制条件，试求最佳信号周期时间？（待续）GminK,S=10sGminK,QC=15sGminF=12sF1K5F4F2K11K2K8算例分析（2/19）算例1：已知某一

形交叉口的道路空间、交通需求和信号控制条件，试求最佳信号周期时间？（续前）6.5

信号配时相位设计流率（pcu/h）饱和流率（pcu/h）流率比（v/s）设计饱和度（Xd）v/(sXd)K296033000.2910.900.323K5112035000.3200.850.377K8106034000.3120.900.346K11102034000.3000.850.353算例分析（3/19）步骤1：计算机动车相位的最小绿灯时间。GminK2,P≥intg(K5&K11,F4)+GminF4+deg(F4,K2)-intg(K5&K11,K2)=20s令GminK2,P=20s，同理得到GminK5,P=GminK8,P=GminK11,P=20s由GminK=max[GminK,S,GminK,P,GminK,QC]，GminK,S=10s，GminK,QC=15s得到GminK2=GminK5=GminK8=GminK11=20s6.5

信号配时算例分析（4/19）步骤2：计算最佳信号周期时间试算值，检验最小绿灯时间约束。根据相位显示顺序、流率比和设计饱和度，判定K8→K5是关键相位链。6.5

信号配时𝒐𝑪

=𝒗𝒄𝒊𝒊𝒔𝒄𝒊∗𝑿𝒄𝒊,𝒅𝟏−𝒊

𝒊𝒏𝒕𝒈𝒄𝒊

𝟏𝟎𝟏−𝟎.𝟕𝟐𝟑=

=

𝟑𝟔.

𝟏𝟎𝐬显然，最佳信号周期时间试算值不满足机动车相位最小绿灯时间约束。算例分析（5/19）步骤3：增大最佳信号周期时间试算值，检验最小绿灯时间约束。当CO=52s时，GK8+GK5+intg(K5&K11,K8)+intg(K2&K8,K5)=52GK8:GK5=0.346:0.377得到GK8=20.10s，GK5=21.90s，满足最小绿灯时间约束取GK8=20s，GK5=22s由GK8+intg(K5&K11,K8)=GK2+intg(K5&K11,K2)，得到GK2=20s

，满足最小绿灯时间约束。由GK5+intg(K2&K8,K5)=GK11+intg(K2&K8,K11)，得到GK11=22s

，满足最小绿灯时间约束。因此，最佳信号周期时间应取为52s。6.5

信号配时算例分析（6/19）算例2：已知某一

形交叉口的道路空间、交通需求和信号控制条件，试求最佳信号周期时间？

（待续）GminK,S=10sGminK,QC=15s6.5

信号配时GminF=12sF4F2F1F3K12K11K5K6K3K2K9K8算例分析（7/19）算例2：已知某一

形交叉口的道路空间、交通需求和信号控制条件，试求最佳信号周期时间？

（续前）6.5

信号配时相位设计流率（pcu/h）饱和流率（pcu/h）流率比（v/s）设计饱和度（Xd）v/(sXd)K232017000.1880.850.221K326016500.1580.900.175K537017500.2110.850.249K622016500.1330.900.148K837017000.2180.850.256K921016000.1310.900.146K1140017500.2290.850.269K1227017000.1590.900.176算例分析（8/19）算例2：已知某一

形交叉口的道路空间、交通需求和信号控制条件，试求最佳信号周期时间？

（续前）6.5

信号配时算例分析（9/19）步骤1：计算机动车相位的最小绿灯时间GminK2,P≥intg(K5&K6,F4)+GminF4+deg(F4,K2)-intg(K5&K6,K2)=14s

令GminK2,P=14s，同理得到GminK5,P=16s，GminK8,P=14s，GminK11,P=9s由GminK=max[GminK,S,GminK,P,GminK,QC]，GminK,S=10s，GminK,QC=15s得到GminK2=15s，GminK3=15s，GminK5=16s，GminK6=15s，GminK8=15s，GminK9=15s，GminK11=15s，GminK12=15s。6.5

信号配时算例分析（10/19）步骤2：计算最佳信号周期时间试算值。给定相位显示顺序下的4条相位链及其通行时间资源需求总水平分别是：K12→K5→K2→K9：0.792K12→K5→K8→K3：0.856K11→K6→K2→K9：0.784K11→K6→K8→K3：0.848根据流率比和设计饱和度，判定K12→K5→K8→K3是关键相位链。6.5

信号配时𝒐𝑪

=𝒗𝒄𝒊𝒊𝒔𝒄𝒊∗𝑿𝒄𝒊,𝒅𝟏−𝒊

𝒊𝒏𝒕𝒈𝒄𝒊

𝟏𝟖𝟏−𝟎.𝟖𝟓𝟔=

=

𝟏𝟐𝟓𝐬算例分析（11/19）步骤3：检验关键相位的最小绿灯时间约束。由GK12+GK5+GK8+GK3+18=125；GK12:GK5:GK8:GK3=0.176:0.249:0.256:0.175得到GK12=22s，GK5=31.13s，GK8=32s，GK3=21.88s取GK12=22s，GK5=31s，GK8=32s，GK3=22s，满足最小绿灯时间约束。6.5

信号配时算例分析（12/19）步骤4：检验非关键相位之机动车相位的最小绿灯时间约束。由GK11+GK6+intg(K3&K9,K11)+intg(K11,K6)=64；GK11:GK6=0.269:0.148得到GK11=34.83s，GK6=19.17s取GK11=35s，GK6=19s，满足最小绿灯时间约束。由GK2+GK9+intg(K5&K6,K2)+intg(K2,K9)=61；GK2:GK9=0.221:0.146得到GK2=30.71s，GK9=20.29s取GK2=31s，GK9=20s，满足最小绿灯时间约束。因此，最佳信号周期为125s。6.5

信号配时算例分析（13/19）算例3：已知某一

形交叉口的道路空间、交通需求和信号控制条件，请求解以下问题：▫

各个机动车相位的最小绿灯时间（请以相位K2为例，给出详细的计算过程）▫

最佳信号周期时间▫

设计信号周期时间取为最佳信号周期时间的信号配时图（以相位K8和K9的绿灯结束时刻为信号周期时间的起始时刻）6.5

信号配时K7K8K9K1K2K3K4K6K12K10F3F3F2F2F4F4K11K5F1F1算例分析（14/19）6.5

信号配时道路空间条件算例分析（15/19）交通需求条件6.5

信号配时相位设计流率饱和流率流率比设计饱和度v/(sXd)K18015500.0520.900.058K268034000.20.850.235K324016000.150.900.167K410015500.0650.900.072K5126051000.2470.850.291K629016500.1760.900.196K77015500.0450.900.050K860033000.1820.850.214K920016000.1250.900.139K1012015500.0770.900.086K11111052500.2110.850.248K1226016500.1580.900.176算例分析（16/19）6.5

信号配时信号控制条件（待续）▫

GminK,S=10s▫

GminK1,QC=GminK4,QC=GminK7,QC=GminK10,QC=12s▫

GminK2,QC=GminK5,QC=GminK8,QC=GminK11,QC=15s▫

GminK3,QC=GminK6,QC=GminK9,QC=GminK12,QC=15s▫

GminF1=GminF3=14s；GminF2=GminF4=16s算例分析（17/19）信号控制条件（续前）6.5

信号配时算例分析（18/19）信号配时图之机动车相位6.5

信号配时算例分析（19/19）信号配时图之行人相位6.5

信号配时内容总览6.1

设计流程6.2

饱和流率6.3

控制时段与设计流率6.4

关键相位6.5

信号配时6.6

校核与修正目的校核与修正的目的是在一定的道路空间、交通需求和信号控制条件下，利用数学建模或交通仿真等技术，预估信号控制交叉口的性能指标，以便进一步优化信号配时设计方案以及交通渠化设计方案。信号控制交叉口的主要性能指标包括：▫

交叉口饱和度▫

交叉口车均延误和服务水平▫

交叉口通行能力6.6

校核与修正▫

Critical

flowratio

for

theintersection

is

defined

as

sum

of

thedemandson

critical

phases

divided

by

the

sum

of

the

capacities

of

critical

phases.交叉口饱和度（1/2）交叉口饱和度6.6

校核与修正式中，Xc,a为交叉口饱和度；vci,d为关键相位i的设计观测流率；

sci为关键相位i的饱和流率；gci为关键相位i的有效绿灯时间；Gci为关键相位i的绿灯时间；C为信号周期时间。来源：交通工程（应用）𝒄,𝒂𝑿

==𝒊

𝒗𝒄𝒊,𝒅

𝒊(𝒗𝒄𝒊,𝒅/𝒔𝒄𝒊)𝒊

𝒔𝒄𝒊∗(𝒈𝒄𝒊/𝑪)

𝒊(𝒈𝒄𝒊/𝑪)𝒈𝒄𝒊=𝑮𝒄𝒊交叉口饱和度（2/2）1006.6

校核与修正交叉口饱和度为何不是机动车相位实际饱和度的算术平均？行程时间和延误（1/5）行程时间（Travel

time）▫

The

time

taken

to

traverse

a

defined

section

of

roadway*.1016.6

校核与修正Expectedtravel

timeTrajectory▫

行程时间V.S.行驶时间DistanceSection

BTimeSection

A来源：*交通工程（应用）1026.6

校核与修正来源：交通与分析（第二版）Expectedtravel

timeExpectedTrajectory驶员无法控制的因素所引起的行程时间损失。DistanceSection

BTimeSection

AActualtravel

time行程时间和延误（2/5）延误（Delay）▫

由于道路与环境条件、交通干扰以及交通管理与控制设施等驾ActualTrajectory行程时间和延误（3/5）延误具有显著的空间、时间和

相关性。▫空间上，延误总是相对于某一行程时间检测区段而言的。检测区段不同，延误值可能不同。▫时间上，延误等于道路使用者在行程时间检测区段内的实际行程时间与期望行程时间的差值。期望行程时间与期望车速密切相关。▫

上，不同的道路使用者经历的延误不尽相同。1036.6

校核与修正1046.6

校核与修正导致车辆延误的主要原因有哪些？行程时间和延误（4/5）1056.6

校核与修正如何观测车辆延误？行程时间和延误（5/5）交叉口车均延误（1/13）In ytical

models

for

predicting

delay,

there

are

three

distinctcomponents

of

delay

that

may

be

identified:▫

Uniform

delay:

the

delay

based

on

an

assumption

of

uniform

arrivalsand

stable

flow

with

no

individual

cycle

failures.▫

Random

delay:

the

additional

delay,

above

and uniform

delay,because

flow

is

randomly

distributed

rather

than

uniform

at

isolatedintersections.▫

Overflow

delay:

the

additional

delay

that

occurs

when

the

capacity

ofan

individual

phase

or

series

of

phases

is

less

than

the

demand.来源：交通工程（应用）1066.6

校核与修正1076.6

校核与修正Cycle

TimeDepartures024681012Accumulated

Vehicles12Slope=s假定车辆均匀到达交叉口车均延误（2/13）利用到达驶离图（Queue

Accumulate Polygon,

QAP）估算机动车相位一条进口道的均匀车均延误。v：车道平均到达流率s：车道平均消散流率Slope=vArrivals交叉口车均延误（3/13）到达驶离图可以反映的性能指标包括：1086.6

校核与修正▫

排队过程的持续时间▫

受排队影响的车辆数▫

单车延误▫

车辆总延误Cycle

TimeArrivalsDepartures024681012Accumulated

Vehicles14Slope=vSlope=s1096.6

校核与修正Accumulated

Vehicles00442266交叉口车均延误（4/13）到达驶离三角形的面积即为机动车相位K的一条进口车道在一个信号周期内的均匀车辆总延误（TUDK）。141412121010Slope=vK88Slope=sKGK,ERKGKVK