道路交叉口智能控制管理讲义附动画

城市道路交叉口

智能化控制和管理的基础

——信号控制的基本问题与关键问题李克平博导、教授同济大学交通运输工程学院

汇报纲要引言信号控制的基本问题与关键问题

《安徽省城市道路交叉口信号控制设计规范》典型案例结语2汇报纲要引言信号控制的基本问题与关键问题

《安徽省城市道路交叉口信号控制设计规范》典型案例结语3引言（一）城市道路交叉口智能化控制和管理4智能化程度引言（二）城市道路交叉口智能化控制和管理的前提合理的平面规划设计+交通组织+遵纪守法的交通参与者5车流轨迹不明确，一条左转车道，出口道处有四股车流箭头灯的不合理使用过长的行人等待时间60m40m交叉口范围过大且不设中央安全岛，行人一次过街距离长右转非机动车和违章行驶非机动车对机动车的干扰直行车道蓄车空间不足，排队溢出堵住了左转车道入口引言（三）城市道路交叉口智能化控制和管理的途径精细化设计+优良的技术系统6精细化人性化具体化区别化工程粒度非精细化同质化表面化模式化设计要素引言（三）城市道路交叉口智能化控制和管理的途径精细化设计+优良的技术系统7非精细化精细化引言（三）城市道路交叉口智能化控制和管理的途径精细化设计+优良的技术系统8交叉口信号灯组自适应控制相位结构交叉口绿灯间隔时间矩阵基于绿灯间隔时间的切换相位基于灯组的信号控制系统引言（四）城市道路交叉口智能化控制和管理的保障交叉口规划设计的规范和标准+信号控制设计的规范和标准9城市道路交叉口规划规范城市道路交叉口设计规程浙江省城市道路平面交叉口规划与设计规范浙江省城市道路人行过街设施规划与设计规范引言（四）城市道路交叉口智能化控制和管理的保障交叉口规划设计的规范和标准+信号控制设计的规范和标准10美国德国日本澳大利亚引言（四）11《道路交通信号灯》《道路交通信号灯设置与安装规范》（修编中）《人行横道信号灯控制设置规范》《道路交通信号倒计时显示器》《道路交通信号控制机》（修编中）《交通信号控制机安装规范》《交通信号控制机与上位机间的数据通信协议》、《交通信号控制机与车辆检测器间的通信协议》《太阳能黄闪信号灯》《城市道路交通信号控制方式适用规范》（修编中）现有标准多为产品类标准，信号控制策略和信号控制方案设计方面的规定不完善。（来源：孙正良，道路交通信号灯相关技术标准，2013）汇报纲要引言信号控制的基本问题与关键问题

《安徽省城市道路交叉口信号控制设计规范》典型案例结语12规范的章节结构11章（4个附录），已形成征求意见稿报送安徽省质检局审批13一、总则二、术语和符号三、信号控制的基本规定四、信号控制的模式选择五、信号控制对交叉口平面设计的要求六、单点定时信号控制七、定时干线协调信号控制八、感应式信号控制九、公交优先信号控制十、行人与非机动车信号控制十一、信号控制方案评价附录A绿灯间隔时间计算方法附录B单点定时信号控制设计案例附录C定时干线协调控制设计案例附录D单点感应信号控制设计案例信号控制的基本问题与关键问题14基本问题（一）信号灯色与基本设计参数（二）交通冲突（三）绿灯间隔时间（四）时空一体化关键问题（一）信号控制的模式选择（二）相位相序设计与右转车控制策略（三）行人与非机动车信号控制（四）单点感应信号控制（公交优先）（五）干线协调信号控制信号控制的基本问题与关键问题15基本问题（一）信号灯色与基本设计参数（二）交通冲突（三）绿灯间隔时间（四）时空一体化关键问题（一）信号控制的模式选择（二）相位相序设计与右转车控制策略（三）行人与非机动车信号控制（四）单点感应信号控制（公交优先）（五）干线协调信号控制基本问题（一）：信号灯色信号灯色：倒计时、绿闪、箭头灯、圆头灯、红闪…基本设计参数：饱和流率、周期、损失时间、周期、最小绿灯时间、最大红灯时间…16基本问题（一）：信号灯色与基本设计参数信号灯色：倒计时、绿闪、箭头灯、圆头灯、红闪…基本设计参数：饱和流率、有效绿灯时间、损失时间、周期、最小绿灯时间、最大红灯时间…17有效绿灯时间相位转换损失时间累计消散流量饱和流率时间R有效绿灯延长时间GYAR※黄灯（Y）+全红（AR）=绿灯间隔时间R基本问题（一）：信号灯色与基本设计参数信号灯色：倒计时、绿闪、箭头灯、圆头灯、红闪…基本设计参数：饱和流率、有效绿灯时间、损失时间、周期、最小绿灯时间、最大红灯时间…18日本小规模交叉口：60-90s中规模交叉口：90-120s大规模交叉口：120-180s美国、德国中小规模交叉口：60-90s大规模交叉口：90-120s基本问题（一）：信号灯色与基本设计参数19对过渡灯色的规定（1）机动车黄灯期间的适用规则是，除已接近停止线而无法安全制动的车辆可以继续驶出停止线外，其他车辆应该停止。黄灯时间应取3s。在交叉口限速超过50km/h且绿灯结束前无绿闪的，黄灯时间应按每增加10km/h增加1s。信号控制交叉口的限速应控制在80km/h以下。红+黄灯：在绿灯之前设置红+黄灯（同时亮）。红+黄灯信号时间宜为1~2s，不得超过3s。绿闪：机动车信号可以在绿灯的最后时段进行闪烁，绿闪时间可取3~5s。红闪：在绿灯信号前不宜使用机动车红闪信号。（2）非机动车

若采用非机动车专用信号，可采用黄灯过渡信号2s，红+黄灯信号1~2s。（3）行人

行人过渡信号应采用红闪，可采取倒计时+红闪形式。基本耕问题肥（一萄）：冰信号热灯色侵与基妙本设宏计参舒数20对倒计备时信计号的规凶定（1）机杂动车机动述车绿灯倒计杏时会气导致铜车速雪离散析、驾奔驶行击为离逝散、民超速料等问盾题，暖并降赖低信怨号控栗制的移灵活疗性，鬼因此不宜拘采用刮机动萝车绿涉灯倒诵计时演，可另采用3－5s绿闪抹提示鞭绿灯敲即将督结束。机动铅车红伴灯倒奔计时某易诱浊发车消辆高唱速进巴入交泡叉口展引起稳安全兽隐患传，不宜斗采用机动要车红灯赔倒计监时。（2）非机企动车不宜凡采用非机昌动车倒计欣时信剖号。（3）行番人行人清空单时间段内响，可全师程使撤用行弊人倒越计时。行人红灯笋倒计蠢时不帐宜超疗过60折s。基本瞧问题疲（一袜）：叙信号多灯色既与基斥本设叫计参画数21对信六号配闹时设计夕基本敢参数的规缝定（1）信嗓号周幕期信号桂控制朴的周骨期时骗长应丑在40斧s～12码0s之间辣，最芝大不制得超讽过15丸0姨s。（2）最岛小绿晒灯时纳间机动御车干挡道方振向最谷小绿将灯时熔间应镰不小父于15详s；支愈路方弊向最眠小绿妙灯时绵间应信不小镜于10杯s。感应惕控制岩条件招下，迁机动棕车最页小绿辅灯时杆间可敬减至5s。非机嘴动车仍最小吨绿灯准应不枪小于10匆s。行人伤绿灯耀信号敬应不由小于10坦s。在探行人则流量铅大的达情况庸下，废行人铁绿灯层信号希至少袭应满芒足红浓灯期邮间已纠等待续行人抬的通吧行需秒求。公交猾专用体信号副的最贺小绿嫁灯时和间应厕不小所于5s。（3）最酸大红借灯时树间机动私车和窑非机失动车巧的最办大红业灯时佳间不繁宜大渴于12夺0s。大城拥市行港人最除大红闹灯时镰间不只得大付于90偶s，中腿小城婶市行送人最待大红巧灯时狠间不沃得大不于60欲s。基本呈问题插（二）：浩交通弊冲突交通丝式冲突松是交扇叉口离信号裁控制僚的主要殖问题22A出口芒道附潮近的坝交通毅冲突B交叉绝口内加部的犹交通孟冲突冲突点（啦冲突到区域冒）通艘行能犁力其中飞，,为饱朴和车编头时更距,（s/横pc民u）,一个垃周期况内所浩有绿补灯间乡丰隔时跟间之缠和,（s）假设:周期径：90亦s绿灯煮间隔赛时间销之和圾：25浊s饱和痕车头知时距瓜：2s,为信担号控稻制周辱期,（s）,分别片为冲稿突车巨道流注量,（pc岩u/跌h/粒la宾ne）Qm紫ax私=1骆30蛮0p愈cu沾/h基本乞问题鲁（二）：未交通淋冲突交通梨冲突罩是交红叉口企信号筒控制侧的主要允问题基本季问题决（二汽）：狡交通季冲突24交通潮冲突1.完全忽冲突距（仗不可栗调和元冲突燥，第托一类挎冲突狠）2.部分启冲突门（工可调练和冲券突，谋第二水类冲雕突）必须冠通过闲信号疼控制圆手段台分配柏冲突姑交通絮流的塘通行花权和养通行腰时间谱。可同哄时放剂行，侦通过尊“让捎行规购则”闲保证伞安全谅；流量俗较大错或车坡速较丽高时摘，部芝分冲臭突会粥转化飘为完歇全冲念突。基本叨问题梯（三）：扁绿间盯隔时潜间绿间稻隔时裂间是足保证叛交叉制口信即号控铁制安全解和效沃率的焦第点基本段概念精：相拒互冲术突的透两股凑交通镇流从偏失去蝴通行谦权的衬上一肺股交默通流难绿灯粱结束立时刻绵到得桨到通搅行权桥的下猎一股闷交通巩流绿纺灯开挣始之拐间的时间漠间隔舰。简单而言虎，绿朗灯间鞠隔时僵间包亚括黄俊灯时坑间和尖全红色时间。交叉茎口大量厦的交通骗事故发生阔在相勉位切荒换期套间。基本扇问题缠（三）：量绿间岂隔时辅间绿间灯隔时究间是辅保证铸交叉产口信裤号控突制安全栏和效尚率的焦乞点基本洲概念我：相抓互冲偷突的转两股四交通谱流从疤失去变通行仙权的稳上一酸股交黄通流害绿灯详结束镰时刻爽到得匹到通扣行权抽的下招一股冤交通内流绿锹灯开赠始之锁间的时间宏间隔渠。简单而言市，绿剥灯间拌隔时京间包术括黄藏灯时盾间和霜全红谦时间。交叉鸭口大量据的交通及事故发生霞在相农位切怪换期简间。基本倒问题竭（三）：政绿间家隔时套间绿间诱隔时亲间是啄保证猎交叉筑口信捆号控思制安全鸽和效会率的焦竞点基本域概念箱：相伏互冲拐突的寨两股偿交通停流从诸失去吉通行稍权的这上一告股交厉通流轻绿灯专结束混时刻动到得洁到通宋行权挺的下站一股卡交通虾流绿幕灯开购始之斤间的时间君间隔霉。简单而言流，绿鱼灯间猛隔时协间包锦括黄筑灯时塘间和库全红崖时间。交叉阵口大量用的交通支事故发生渗在相绵位切叫换期驴间。基本两问题虽（三）：件绿间蝴隔时世间绿间稠隔时御间是白保证才交叉朴口信总号控峰制安全惧和效酸率的焦洽点基本脉概念姨：相能互冲拨突的较两股断交通伞流从融失去歉通行睁权的绒上一旺股交役通流呈绿灯迅结束浊时刻寄到得狗到通蹄行权早的下旁一股翅交通塌流绿婆灯开挎始之舱间的时间僚间隔舅。简单而言钓，绿收灯间条隔时贫间包落括黄效灯时挤间和修全红规时间。交叉遥口大量或的交通薄事故发生之在相关位切乓换期滥间。基本哥问题追（三）：坚绿间葱隔时扎间绿间福隔时贴间是朗交叉躁口信防号控毙制的安全猪保障1基于扰机动验车的迫绿灯核间隔踩时间伯设置基本汇问题促（三）：盲绿间撕隔时勤间绿间最隔时拔间是掘交叉漆口信咬号控抱制的安全娱保障1基于非机动拼车的绿狠灯间核隔时蚊间设热置基本颗问题溉（三）：扰绿间孤隔时醋间绿间昨隔时摆间是车交叉墨口信闯号控韵制的安全素保障基本受问题覆（三）：今绿间客隔时舱间绿间先隔时权间是味交叉定口信轰号控币制的安全魂保障4基本医问题极（三）：燃绿间穗隔时抓间绿间舰隔时拖间是鱼交叉迈口信咏号控缝制的安全兴保障34143基本严问题振（三）：怕绿间生隔时熊间绿间蝇隔时久间是蛋交叉演口信圣号控娘制的安全袭保障23231434基本厘问题渣（三串）：搬绿间怀隔时绕间35计算占方法一般另化计油算方排法精细患化计拔算方阔法（绿偿间隔每矩阵幻玉）全红时间清空距离与进入距离的差值<10m10m~20m20m~30m30m~40m机动车清空机动车进入1s2s3s3s机动车清空非机动车进入1s1s2s3s非机动车清空机动车进入1s3s5s7s非机动车清空非机动车进入1s2s4s6s基本点问题吼（四）：万时空篇一体技化时空肝一体胶化是仍交叉污口信探号控丙制的灵魂36直行编机动弟车左转森机动节车右转足机动展车直行胡、左千转非础机动贷车右转炼非机端动车行人信号食相位败图信号愿配时冶图交叉律口空杜间资鄙源交叉萝口时烧间资利源3条出口道1直行+1直左+2左+1公交专用基本朝问题骑（四吴）：疫时空阳一体遥化时空抬一体费化是吉交叉芒口信故号控著制的灵魂37基本找问题执（四京）：添时空戏一体宽化38比例未尺为1：50钱0交叉余口平多面设约计图态上应债包含目：渠化毕设计鼓、标劫志标耐线、猛信号才灯个楚数和耕位置肆。本规绣范第诵五章督“信好号控斗制对条交叉晋口平芝面设拐计的凝要求罪”“建枯立完陕善交体通信汗号灯已与道燃路同皱步设誉计、梨建设抬、验堵收制黑度。卷”信号要控制焦的基劣本问凡题与烂关键敬问题39基本问题（一）信号灯色与基本设计参数（二）交通冲突（三）绿灯间隔时间（四）时空一体化关键问题（一）信号控制的模式选择（二）相位相序设计与右转车控制策略（三）行人与非机动车信号控制（四）单点感应信号控制（公交优先）（五）干线协调信号控制关键个问题炎（一闹）：婚信号摊控制挪的模沿式选什择40是否路需要设置钩信号五控制殖？选择蛇何种恐控制米模式向？单点璃控制拴？干线京协调况？定时含？感应法？（公氏交优雾先）区域绒协调纤？城市庄道路途信号如控制腾联网冻联控飘系统鼓平台关键劝问题乐（一聚）：观信号汇控制放的模五式选声择控制级别编号控制方式控制方案中的配时参数控制策略描述基于时段控制基于交通流检测的控制周期相序相位数绿灯时长配时方案特征共同特征不可变可变不可变可变不可变可变不可变可变A.宏观控制A1√根据B组控制策略选择基于时间段选择控制方案控制方案选择A2√基于交通流量选择控制方案B.微观控制B1根据A组控制策略选择√√√√配时参数不变定时控制B2√√√√绿灯时长调整控制方案调整B3√√√√相序交换B4√√√√请求相位B5√√√√配时参数自由调整控制方案生成控制增策略奖划分感应屯控制交叉斩口右朱转车管流冲斯突特罢征分胖析与本毫向左熊转非胀机动驱车冲相突；与对速向左输转非槐机动烟车冲尖突。与垂腰直向瞧直行段非机中动车否冲突种；与停哪车线披前人握行横顷道处广的行员人冲刚突。1与同向直行同时放行32与同关向左肃转同妹时放拳行与交匙叉向哥直行餐同时城放行关键类问题翼（二谈）：福右转借车控渗制策减略42我国劫右转腥交通升流不申受控骄制，担导致生大量惰的机盯非冲束突和交通治事故形！与本雾向直次行非粮机动喊车冲巨突；与右朝转车末辆出屿口道出人行氏横道咸行人食冲突贫。关键妹问题馒（二嫩）：坝右转因车控贵制策霞略右转喷允许啄相位右转馅保护切相位禁止/允许字相位目前糠国内见右转芹信号毯模式根据稠右转患车与怨非机驾动车奴和行家人的绍冲突耍度确树定右粒转车茧的禁称止时述间44右转车与非动车和行人的冲突右转车流与冲突交通流时间-空间关系直行机动车和行人同向右转机动车允许通行时间禁止时间关键辉问题垄（二侵）：捐右转暑车控态制策足略关键挂问题额（三样）：谊行人撕与非昼机动溪车控喘制45行人击配时唤参数运的约陪束条迟件行人最小丘绿灯坑时间鸭：应不瞎小于10恋s行人咏清空街时间：应保纷证绿遗灯最染后一液秒进鹅入横哲道线书的行燃人可腔完全暑通过卖人行活横道烛，有核安全衔岛的隙情况殃下，职需保棵证行稍人完宾全通茫过路慢侧至融安全留岛的说距离移。行人记最大肺红灯障时间：行人校最大岩红灯查时间殿不应棍超过90爸s；安全刷岛上台行人参最大奏红灯单不应效超过45遇s，极阴限情赶况下锤不得室超过60右s。有无过街安全岛行人过街等待时间生存曲线5个交叉口行人过街等待时间生存曲线N=1700关键碰问题雪（三撇）：醋行人都与非辰机动尊车控屠制46行人爬二次蛋过街安全辜岛上告应设升置行叨人信鸽号灯；根据凝机动未车相央位设叼置、趁行人棚流量丸、安盾全岛骆大小盼选择策合理虚的二吓次过龄街控制方式，尽渐可能您实现岭“行人昆绿波”。同步葱二次慨过街：适用绳于安娇全岛船面积论较小为的交缝叉口安全遣岛大养小和武控制启方式弱组合饶不当会导抄致行残人溢贫出，广增加局安全性隐患独立买二次客过街：适用主于有予左转举专用共相位塌且安尾全岛椅较大员的交撕叉口关键抓问题丛（三坟）：融行人哗与非债机动亿车控社制47非机脾动车晌专用害信号循（或匪专用乔相位彩）设智置条冰件两相顽位交游叉口，当匹左转奶非机降动车刑流量仇较大卵（>3览0辆/周期），惹宜设伤置左向转非滔机动睡车专充用信孝号和疏专用遮相位光。四相票位交胡叉口，当杠相位热切换牛期间驴非机长动车所需叛的绿川灯间虾隔时指间比平逢行方屡向机般动车超出3s以上旨时，应隔设置派非机欲动车喉专用站信号撑，并习采取深非机就动车岁信号盘早断壮。三相与位交错叉口，支清路方柱向参喇照两骨相位创交叉朗口非骑机动气车左见转专欺用信冒号和有相位沫设置剩条件霜；主昌路方使向参丝式照四谢相位舱交叉朝口非纳机动壤车专垒用信眨号设释置条含件。关键顷问题底（四骨）：阴单点纵感应箭（公扔交优恒先）感应律信号探控制蝴的不依同层号次不同准感应挣控制庆策略栽的基脆本原疑则、置适用屈条件凉、控祥制策教略及地检测防器布剥设方构法。48基于在线检测数据的方案选择绿灯时间延长（车头时距、占有率、拥挤）相序交换相位请求信号控制方案生成关键荐问题闭（四歉）：鹅单点挑感应忽（公箱交优狱先）公交需优先蚂控制传：有董条件敏的、岭多向迁公交去请求牛区分宁优先利级。49控制策略控制目标交叉口控制模式时刻表线路和车辆检测器适用公交类型公交检测器社会车辆检测器需要不需要区分不区分检入检出实时常规公交BRT、有轨电车被动优先公交车辆延误最小定时控制√√√主动优先公交车辆延误最小感应控制√√√√√√√实时优先多项性能指标优化，含公交时刻表偏移最小或车头时距偏移最小感应控制√√√√√√关键问题争（五掉）：凝干线慕协调脾信号露控制50关键常问题天（五待）：窄干线盒协调激信号我控制51结合示我国信号凡控制础现状金，强调了定同时干疲线协雕调信号跨控制皂重要警性；提出冻了实用的定罢时干旁线协丘调信珍号控狠制的适息用条爪件和赠设计悬原则央；引入愉了基于俘交叉鲁口与油绿波塞带中醒心点屿距离护的相柔位结倒构设霸计方法；系统查分析治了干线姥协调粒的形配式及较其适尚用性今和优缺损点。绿初稳协调蛛、绿疫末协纸调连续轰绿波搞、非范连续提绿波同步湿式绿扑波、联协调沿式绿致波关键务问题响（五课）：蓄干线员协调钩信号副控制52A绿波继带中预心点别交点列与交支叉口旅中心鸭重合B绿波铸带中诊心点箭交点寨靠近叛交叉盒口中南心C绿波息带中党心点纷交点昏与交振叉口避中心倒有中企等距威离D绿波柔带中相心点怪交点帝与交弄叉口录中心奴有较勾远距趴离交叉丙口与热绿波伸带中饺心点钩的距狭离和躁信号要相位蒸结构黄之间指的关系干线协调毁信号灶控制望中的谜基本齐相位奏结构关键金问题位（五任）：鹅干线羡协调殖信号帐控制协调歼控制炕配时题流程53汇报纲要引言信号爹控制跪的基秃本问绵题与泳关键啊问题《安徽霞省城羡市道食路交罚叉口信号枝控制设计膏规范》典型扮案例结语54案例墓一：碌复杂饼交叉克口的愈精细芹化设刊计与扛控制七岔岸口边席界交叉堆口精穗细化辅设计案例蜻一：仰复杂挪交叉响口的晃精细退化设计奶与控独制5656中国洒城市冬交通滤规划20不13年年粉会设置继交通扁岛和样导行捷线，束有效括渠化沈交通棵流，袭导流疮岛也则可为低行人晨提供寸驻足蛛空间越。畸形交叉稠口分解成若设干个厨标准奶交叉丹口案例尝一：队复杂丙交叉诊口的五精细络化设计网与控碌制57流线分析邀，确鉴定主惰要协披调方狼向案例母一：锦复杂剥交叉医口的千精细擦化设计洗与控缠制短连线奔交叉忍口的席处理权衡玩行人班过街截需求捏和机氏动车秤流量福，牺谋牲一盈条人饶行横汪道，乌增加群蓄车伐空间案例丑一：叫复杂摊交叉忧口的充精细体化设计街与控伪制59交通组织段的特蓄殊考叼虑59公交牛停靠仿站案例按一：歇复杂燃交叉汁口的触精细品化设计六与控啄制60案例回二：逐公交超优先机信号饼控制德国狮不莱缠梅市槐火车站前誉广场61案例辈二：酱公交优先秀信号候控制德国架不莱建梅市浸火车争站前叔广场设备6265个检测器40个信号63案例厅二：拨公交优先倾信号限控制德国剧不莱破梅市