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基本今问题辩（一）：册信号程灯色提与基宫本设弄计参察数信号不灯色迁：倒锅计时战、绿浴闪、靠箭头衔灯、低圆头毁灯、谦红闪…基本次设计假参数：饱激和流烧率、有以效绿舰灯时假间、贿损失时间弱、周旗期、哥最小袖绿灯盖时间叔、最裙大红宣灯时朝间…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基本不问题速（一）：猫信号猾灯色届与基隆本设捷计参否数信号泛灯色染：倒匹计时菌、绿崇闪、青箭头堤灯、否圆头京灯、慈红闪…基本轰设计嗓参数：饱嗽和流盯率、搬有效辜绿灯成时间坐、损顽失时催间、但周期砌、最崇小绿酬灯时斯间、最大壮红灯积时间…18日本小规归模交寨叉口浓：60榆-9馆0s中规纪模交牺叉口彩：90练-1辛20转s大规抬模交羽叉口伐：12腐0-攀18皆0s美国亩、德眨国中小姜规模暴交叉范口：60旺-9票0s大规匙模交蜘叉口接：90扇-1起20州s基本泰问题闭（一歼）：切信号眯灯色臣与基烤本设坏计参给数19对过渡怀灯色的规防定（1）机绸动车黄灯辟期间压的适悠用规盗则是汉，除壮已接棒近停博止线蛙而无替法安饲全制取动的启车辆吴可以敢继续降驶出缸停止搂线外改，其固他车限辆应得该停编止。黄灯州时间序应取3s。在辨交叉怜口限降速超削过50扰km守/h且绿领灯结域束前梅无绿杜闪的降，黄灯冠时间翼应按禽每增痕加10会km币/h增加1s。信届号控焦制交员叉口疲的限赌速应翁控制姥在80脸km夹/h以下爪。红+黄灯：在绿厕灯之浙前设蚂置红+黄灯乱（同纯时亮亡）。红+黄灯愁信号膝时间软宜为1~煮2s，不拼得超蚕过3s。绿闪：机动胖车信土号可艘以在冷绿灯客的最酬后时兰段进屯行闪拆烁，绿闪席时间行可取3~恶5s。红闪：在绿边灯信发号前不宜高使用责机动燃车红皆闪信所号。（2）非渣机动丛车若采协用非找机动胖车专换用信突号，仓可采庙用黄灯洲过渡摔信号2s，红+黄灯腰信号1~糠2s。（3）行舰人行人代过渡笨信号澡应采善用红闪，可功采取倒计杯时+红闪形式。基本卸问题晚（一病）：必信号萄灯色全与基皆本设截计参俩数20对倒计都时信粮号的规越定（1）机悉动车机动帖车绿灯倒计鲜时会作导致型车速恰离散铅、驾苍驶行箱为离秧散、两超速敲等问井题，仍并降衣低信奋号控寄制的退灵活移性，泊因此不宜离采用避机动参车绿搂灯倒其计时霸，可革采用3－5s绿闪浇提示攀绿灯遍即将捕结束。机动添车红济灯倒蚀计时拣易诱糠发车冬辆高孙速进倦入交百叉口兄引起疫安全跨隐患助，不宜备采用机动丈车红灯摸倒计赵时。（2）非机优动车不宜垃采用非机躲动车倒计劣时信丛号。（3）行羽人行人清空烈时间段内料，可全乘程使丸用行易人倒灿计时。行人红灯允倒计饥时不粥宜超棚过60粥s。基本后问题左（一跨）：等信号差灯色澡与基锻本设虹计参胶数21对信俩号配生时设计既基本佳参数的规漆定（1）信蜻号周侄期信号酱控制持的周歉期时上长应度在40槽s～12包0s之间粗，最扭大不阴得超忘过15语0乎s。（2）最刘小绿摧灯时盗间机动触车干吨道方阅向最疾小绿宅灯时牺间应知不小缩慧于15伯s；支括路方有向最院小绿嗓灯时用间应详不小征于10电s。感应俯控制毒条件哥下，俊机动诞车最悼小绿旺灯时甩间可咐减至5s。非机浮动车算最小线绿灯应应不决小于10月s。行人灯绿灯鬼信号违应不数小于10祝s。在中行人冶流量帽大的杏情况滑下，睛行人受绿灯冬信号践至少梦应满叨足红都灯期侧间已慈等待超行人毁的通醉行需蜡求。公交雪专用葬信号棒的最惹小绿粥灯时益间应旁不小碗于5s。（3）最压大红饰灯时扩间机动盐车和凳非机矿动车条的最色大红读灯时免间不似宜大半于12彼0s。大城枝市行厦人最寺大红撞灯时内间不招得大听于90序s，中解小城摇市行掠人最嚷大红越灯时笑间不昏得大哪于60筋s。基本续问题饭（二）：航交通荷冲突交通老冲突笑是交农叉口兽信号泄控制谋的主要沸问题22A出口耕道附芦近的朗交通负冲突B交叉招口内坚部的房诚交通钢冲突冲突点（宁冲突采区域隆）通污行能驻力其中高，,为饱烈和车艇头时螺距,（s/打pc胃u）,一个衫周期振内所崖有绿苗灯间酷隔时伪间之薄和,（s）假设:周期矩：90仔s绿灯无间隔白时间喊之和佩：25毯s饱和唉车头挡时距某：2s,为信姐号控驴制周舍期,（s）,分别蜂为冲块突车寸道流择量,（pc庆u/任h/桶la虎ne）Qm炉ax绸=1辟30拖0p摔cu某/h基本转问题颤（二）：斯交通虏冲突交通伶冲突想是交魔叉口匹信号赚控制灵的主要零问题基本巩问题脊（二若）：染交通好冲突24交通吼冲突1.完全搜冲突感（睡不可这调和怠冲突用，第尖一类本冲突奖）2.部分坝冲突恭（汁可调失和冲棚突，袖第二划类冲乓突）必须开通过出信号掩控制甲手段锈分配沸冲突窄交通慕流的焦通行况权和类通行肾时间重。可同架时放相行，业通过叶“让拿行规钥则”静保证泳安全似；流量渡较大街或车茂速较成高时栗，部馒分冲燥突会挤转化略为完犁全冲闯突。基本菌问题块（三）：败绿间佣隔时浅间绿间所隔时徒间是迎保证另交叉寇口信怎号控跳制安全骆和效拼率的焦羡点基本直概念钢：相酸互冲睬突的绕两股乐交通追流从探失去输通行他权的攀上一景股交泥通流坐绿灯烛结束珍时刻极到得赵到通蜘行权撑的下脊一股州交通撞流绿独灯开腊始之踩间的时间泥间隔勿。简单而言尘，绿派灯间旦隔时费间包矮括黄辞灯时资间和洋全红矛时间。交叉姓口大量鼻的交通赏事故发生挖在相晨位切方换期赠间。基本涂问题辅（三）：甲绿间赚隔时拉间绿间将隔时脸间是虹保证痒交叉暖口信匀号控虏制安全亡和效孙率的焦活点基本糕概念脱：相巨互冲晴突的终两股次交通跨流从进失去辅通行圈权的检上一懂股交幅通流击绿灯爹结束咱时刻托到得乌到通喜行权士的下卧一股甘交通哪流绿岩灯开体始之姥间的时间谁间隔浓。简单而言攻，绿揉灯间扰隔时且间包鼓括黄告灯时柄间和什全红修时间。交叉榴口大量发的交通堡事故发生旷在相阻位切锯换期犬间。基本堵问题梅（三）：桶绿间荡隔时锋间绿间茎隔时宝间是榴保证扛交叉夫口信息号控守制安全森和效贯率的焦稀点基本扮概念勉：相妥互冲律突的罚两股银交通烛流从碎失去作通行铅权的娱上一纲股交猪通流醋绿灯异结束寺时刻甲到得兆到通览行权梅的下厉一股份交通惨流绿版灯开室始之贝间的时间新间隔箭。简单而言近，绿磨灯间偿隔时侍间包卡括黄均灯时连间和迹全红免时间。交叉尊口大量虏的交通掩事故发生讨在相旅位切蕉换期吴间。基本宗问题腾（三）：锻绿间洋隔时沾间绿间诸隔时梢间是滋保证艳交叉哲口信芦号控巴制安全缴和效露率的焦胸点基本厨概念碎：相凡互冲岂突的佣两股宋交通啄流从汤失去搏通行净权的文上一岂股交弹通流界绿灯递结束柔时刻叹到得跃到通晶行权贝的下代一股凉交通坡流绿韵灯开册始之傻间的时间孕间隔为。简单而言维，绿竞灯间抗隔时拘间包役括黄混灯时害间和捡全红暖时间。交叉屋口大量撒的交通菠事故发生榨在相怨位切退换期陷间。基本明问题茄（三）：视绿间腰隔时阁间绿间效隔时写间是解交叉盏口信筹号控传制的安全夜保障1基于福机动渐车的权绿灯观间隔同时间芝设置基本嫩问题吴（三）：虎绿间冻隔时圣间绿间表隔时房诚间是猾交叉起口信稳号控闻制的安全仔保障1基于非机动年车的绿宜灯间诱隔时焦间设歉置基本抹问题牧（三）：片绿间贴隔时市间绿间罪隔时碧间是秋交叉钥口信恐号控诊制的安全桨保障基本婶问题检（三）：颗绿间屠隔时梢间绿间浆隔时茎间是怒交叉孤口信汇号控幕制的安全中保障4基本敞问题构（三）：欣绿间神隔时汗间绿间柜隔时赚间是昨交叉进口信毙号控饰制的安全以保障34143基本数问题绿（三）：盈绿间华隔时尺间绿间迎隔时镰间是裕交叉找口信费号控芹制的安全昏保障23231434基本先问题盲（三洋）：令绿间义隔时料间35计算楚方法一般宣化计址算方授法精细恢化计连算方嚼法（绿急间隔扶矩阵洲）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基本桥问题纪（四）：雕时空拣一体荷化时空凯一体贴化是蹈交叉伏口信采号控职制的灵魂36直行秒机动赶车左转想机动臂车右转恼机动骗车直行燥、左始转非劈燕机动霉车右转耀非机时动车行人信号忽相位赴图信号当配时籍图交叉浓口空引间资芒源交叉曾口时抹间资醒源3条出口道1直行+1直左+2左+1公交专用基本记问题减（四兄）：蔬时空宇一体雷化时空咐一体臭化是升交叉援口信半号控视制的灵魂37基本民问题从（四刘）：叹时空荒一体丢化38比例仰尺为1：50络0交叉湖口平斗面设亩计图献上应商包含伶：渠化应设计暗、标精志标效线、陪信号滔灯个演数和劝位置血。本规容范第俗五章行“信样号控让制对爸交叉劲口平娇面设齐计的事要求志”“建锦立完死善交艇通信床号灯络与道魔路同贪步设集计、狮建设渐、验杰收制萝度。四”信号稳控制浑的基绍本问矩题与偏关键轮问题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纯问题静（一机）：止信号国控制农的模裙式选庭择40是否弱需要设置寨信号珠控制忘？选择符何种户控制免模式建？单点臭控制擦？干线城协调严？定时倾？感应值？（公挥交优怜先）区域筒协调早？城市扣道路坝信号耕控制炸联网柴联控返系统涉平台关键铸问题控（一骡）：冒信号香控制倍的模剪式选额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悟策略壶划分感应包控制交叉月口右菊转车雨流冲劣突特岭征分形析与本检向左深转非熟机动锣车冲告突；与对医向左炎转非学机动恢车冲权突。与垂掌直向躲直行拢非机叮动车跨冲突购；与停运车线点前人手行横体道处工的行像人冲轮突。1与同向直行同时放行32与同跟向左烈转同诱时放鞭行与交漏叉向瓜直行摇同时酷放行关键柳问题缩慧（二俗）：岂右转点车控贺制策欺略42我国述右转辣交通炸流不斜受控颗制，渔导致眨大量浑的机甲非冲监突和交通蜂事故锐！与本旧向直脊行非泥机动吨车冲恼突；与右厘转车移辆出斤口道精人行蚀横道云行人咱冲突脱。关键琴问题摆（二真）：石右转济车控携制策裂略右转煎允许欢相位右转箩保护戴相位禁止/允许跑相位目前写国内笼右转吸信号为模式根据豆右转许车与款非机射动车累和行更人的增冲突糕度确岭定右喂转车明的禁层止时登间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奸问题石（二晴）：亭右转口车控丛制策薄略关键质问题臭（三搁）：猾行人搅与非氧机动撞车控岭制45行人话配时酱参数极的约谷束条阶件行人最小劫绿灯牲时间滥：应不衰小于10图s行人涂清空缺时间：应保捏证绿更灯最惜后一劝秒进键入横岔道线糖的行葵人可性完全宵通过河人行蹲横道惯，有繁安全赚岛的猾情况浇下，崖需保捆证行嘱人完春全通虾过路维侧至装安全是岛的布距离乏。行人低最大贞红灯择时间：行人仔最大况红灯慰时间朽不应弄超过90滋s；安全产岛上启行人脖最大滑红灯稀不应县超过45俩s，极败限情妻况下温不得熄超过60译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关键发问题祸（三带）：倚行人倒与非盼机动鸦车控沿制46行人户二次攻过街安全漏岛上停应设屈置行奖人信牵号灯；根据贵机动衣车相表位设货置、偶行人揪流量德、安字全岛优大小风选择供合理栋的二被次过矮街控制方式，尽杯可能屑实现而“行人惯绿波”。同步惠二次事过街：适用所于安浓全岛劲面积寄较小命的交袭叉口安全骡岛大蔽小和挨控制扇方式昌组合碰不当会导刺致行筝人溢挠出，闻增加缺安全蓄隐患独立芝二次键过街：适用巾于有新左转超专用疲相位日且安五全岛由较大绸的交啊叉口关键越问题此（三阔）：阁行人破与非凳机动疗车控鲁制47非机播动车攻专用区信号且（或现专用徒相位搂）设砖置条历件两相项位交昂叉口，当循左转缎非机产动车傻流量毅较大汽（>3第0辆/周期），煤宜设察置左续转非正机动异车专区用信火号和搁专用饮相位嫂。四相街位交乳叉口，当包相位世切换伸期间绝非机阔动车所需国的绿争灯间第隔时唉间比平乘行方悬向机渴动车超出3s以上妖时，应季设置氧非机于动车货专用搜信号减，并嫌采取歌非机纸动车却信号饼早断狱。三相剧位交研叉口，支抬路方仗向参弦照两帽相位睛交叉柱口非变机动屋车左洒转专幼用信妥号和狸相位遇设置剃条件程；主休路方场向参搏照四旁相位轰交叉澡口非染机动信车专哨用信撤号设疾置条绵件。关键求问题梦（四蹦）：男单点升感应夏（公熄交优柴先）感应性信号廊控制役的不纺同层享次不同近感应旺控制况策略获的基魄本原脊则、摇适用躺条件纤、控体制策呀略及览检测禁器布触设方颤法。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蚊问题仇（四谁）：始单点柏感应茧（公钳交优怕先）公交册优先怎控制辅：有构条件特的、界多向眉公交碗请求堵区分孕优先蓬级。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√√√√√√关键问题婚（五艘）：顶干线黎协调准信号怎控制50关键虹问题隙（五竭）：怎干线腔协调嗓信号带控制51结合委我国信号法控制籍现状竟，强调了定蚁时干剩线协途调信号凡控制愿重要疯性；提出究了实用的定璃时干高线协效调信养号控滥制的适粗用条询件和胁设计木原则芬；引入私了基于肠交叉岔口与荣绿波贺带中坑心点棉距离哑的相锅位结旧构设恋计方法；系统移分析盗了干线韵协调胶的形斧式及咽其适坟用性日和优缺画点。绿初鉴协调秒、绿别末协挥调连续颂绿波侍、非蒙连续抖绿波同步袜式绿殊波、陪协调蛛式绿窝波关键棒问题艇（五团）：漆干线盗协调鼠信号假控制52A绿波灯带中腔心点涛交点嫩与交榨叉口鱼中心随重合B绿波乎带中赖心点疤交点巾靠近容交叉捞口中迈心C绿波戴带中艺心点洗交点霜与交秩叉口渐中心哑有中姓等距迅离D绿波赔带中弓心点眉交点轻与交油叉口剩中心斧有较抱远距扣离交叉酸口与馒绿波云带中益心点撕的距挤离和样信号夺相位恼结构语之间咱的关系干线协调子信号麻控制姨中的植基本绸相位县结构关键项问题呼（五艺）：曾干线雄协调咐信号窄控制协调价控制单配时挣流程53汇报纲要引言信号蹲控制鼓的基喂本问畅题与希关键捧问题《安徽桌省城射市道倘路交谣叉口信号于控制设计痰规范》典型洗案例结语54案例慈一：她复杂斤交叉唤口的蛛精细坏化设宋计与策控制七岔增口边霜界交叉谋口精苍细化滩设计案例鸟一：糖复杂陵交叉周口的拆精细宣化设计帅与控贩制5656中国没城市脉交通光规划20稼13年年米会设置背交通痛岛和示导行碎线，陵有效签渠化药交通追流，爆导流籍岛也欺可为岂行人孔提供莫驻足增空间盾。畸形交叉号口分解成若淹干个析标准颤交叉搬口案例昆一：描复杂屿交叉另口的朴精细每化设计叔与控惩制57流线分析酷，确抛定主史要协范调方迅向案例慨一：住复杂策交叉较口的坏精细足化设计铅与控喊制短连线傅交叉它口的息处理权衡由行人订过街寇需求壶和机高动车承流量盒，牺绪牲一未条人蔬行横柏道，建增加馅蓄车掌空间案例隶一：荐复杂龟交叉菜口的胶精细注化设计肆与控寨制59交通组织唤的特焰殊考呜虑59公交革停靠拔站案例爬一：顶复杂宽交叉仆口的句精细追化设计眼与控瓜制60案例容二：权公交白优先扁信号带控制德国茄不莱殊梅市庭火车站前瓦广场61案例子二：备公交优先按信号深控制德国盘不莱妙梅市捉火车腰站前兄广场