信号配时计算过程

本次设计选择的路段上有四个交叉口，其中两个T字交叉口、

两个十字交叉口。四个交叉口均属于定时信号配时。国际上对定

时信号配时的方法较多，目前在我国常用的有美国的HCM法、

英国的TRRL法(也称Webster法)、澳大利亚的ARRB法(也

称阿克赛利克方法)、中国《城市道路设计规范》推荐方法、停

车线法、冲突点法共六种方法。本次设计运用的是比较经典的英

国的TRRL法，即将F-韦伯斯特-B•柯布理论在信号配时方

面的使用。对单个交叉口的交通控制也称为“点控制”。本节中

使用TRRL法对各个交叉口的信号灯配时进行优化即是点控制

中的主要内容。在对一个交叉口的信号灯配时进行优化时，主要

的是根据调查所得的交通流量先确定该点的相位数和周期时长,

然后确定各个相位的绿灯时间即绿信比。

柯布(B.M.Cobbe)和韦伯斯特(F.V.Webester)在1950年

提出TRRL法。该配时方法的核心思想是以车辆通过交叉口的延

误时间最短作为优化目标，根据现实条件下的各种限制条件进

行修正，从而确定最佳的信号配时方案。

其公式计算过程如下：

L最短信号周期

交叉口的信号配时，应选用同一相位流量比中最大的进行计

算，采用最短信号周期Cm时，要求在一个周期内到达交叉口的

车辆恰好全部放完，即无停滞车辆，信号周期时间也无富余。因

此，Cm恰好等于一个周期内损失时间之和加上全部到达车辆以

饱和流量通过交叉口所需的时间，即:

VvV

Cf=ttL+s-^Cm4$-^-C+...+-$2-Cm

(4-8)

式中：L——周期损失时间(s)；

第i个相位的最大流量比。

由(4-8)计算可得:

rLL

i-Ex,-r

1(4-9)

式中:Y一一全部相位的最大流量比之和。

2.最佳信号周期Co

最佳周期时长CO是信号控制交叉口上，能使通车效益指标最

佳的交通信号周期时长。若以延误作为交通效益指标，使用如下

的Webster定时信号交叉口延误公式:

().65(、C-3«2+5外

2(1-Ax)2^(1-x)q-(4-10)

式中：d——每辆车的平均延误;

C——周期长(s)；

X——绿信比。

则总延误时间为:

D=qd(4-11)

若使总延误最小，则:

—(£))=0

dC(4-12)

用近似解法，可得定时信号(近似)最佳周期时长：

c1.5L+5

Co=-----------(4-13)

i-y

i(4-14)

式中：L——每个周期的总损失时间(s)；

1——起动损失时间(s)；

A——黄灯时间(s)；

I——绿灯间隔时间(s)；

i------个周期内的相位数；

Y一一组成周期的全部信号相位的各个最大y值之和，Y=S

max[yi,,…]。

周期时间的取值应当在一个合适的范围内。在周期时长数值

较小时增大周期时长，可明显地提高通行能力，使更多的车辆通

过"日当周期时长继续增长，超过120s后，通行能力的提高速度

变得缓慢，相反交叉口通行延误急速增长，所以单点信号灯的最

大周期时长一般不超过120s。同时，周期时长也不宜过短，最短

周期时长应考虑车辆能安全通过交叉口所需的最短时间和行人

过街所需最短时间两个因素来确定。如果周期时长过短，行人和

车辆的安全性能就无法得到保证，反而降低通行性能。故在计算

时通常采用最佳周期时长而不是最短周期时长。

3.有效绿灯时间与最佳绿信比

与信号周期的确定一样，在各相位之间，绿灯时间的分配也

是以车辆延误最少为原则的。按照这个原则，绿信比应该与相位

定时信号控制配时的基本内容包括两部分：确定信号相位方案

和信号基本控制参数。确定信号相位方案是对信号轮流给某些方

向的车辆或行人分配通行权顺序的确定，即相位方案是在一个

信号周期内，安排了若干种控制状态，并合理地安排了这些控制

状态的显小次序。两相位定时信号配时图是最常见的十字交义口

的相位安排方式，这种方案适用于左转车流量较小的情况。然而,

在信号交叉口的配时设计中，由于左转流量对交叉口运行的影

响最大，所以在许多情况下，相位数、相位类型、相位次序等常

常要依据左转流量的要求来确定。合理选用和组合相位，是决定

点控制定时信号交叉口交通效益的主要因数之一。

1、TRRL法的信号基本控制参数优化步凑如下：

2、计算各交叉口每个进口车道的车流量和饱和流量

3、求出每个进口车道的车流量系数，并为每个相位选择流量比

4、将各相位的流量比相加得出整个交叉路口的Y值（Y小于等

于0.9）

5、确定路口绿灯间隔时间I和损失时间L

6、利用最佳周期计算公式计算周期时间

7、用周期时间减去损失时间可得出可利用的有效绿灯时间

8、将路口有效绿灯时间按各个相位的流量比分配给各个相位

根据各相位的黄灯时间和启动损失时间，计算各相位的实际绿

灯时间。

四个交叉口信号优化计算过程如下：

金周路:

金周路处的T字交叉口信号现状设置为保护转弯相位，同时设立

有后延左转相。现状相位如图lo

进口车

流量如

北进口南进口东进口西进口

下表：

交叉口

左直右左直右左直右左直右

方向

303.1559.

金周路----5195--202364

55

合计-354.51654.52087

根据调查数据可得在该处左转的车辆较少，可以将后延左转相

合并到直行相位中。故将金周路相位定为两相位，相位如图2（右

转无专用相位）。

第一相位第二雌

2洛

进口

饱和

流量

计算

如

下：

金周

路各STSL

进口

道路

纵坡

为0,

故

G=0

O

进口

方向

参数SbTfwHVfgfbnSTSbLfwHVf«c>flnSL

1550.9

南进口-10.03-11503

07

1650.155

东进口10.061462301010.7011318

0940

1650.

西进口10.06146384-

094

求得:y南左=0.2,y东直=0.25,y东左二0.07,y西直=0.32。

3.每个相位y的最佳计算：

y第一相位=max{y东直，y东左，y西

直}=max{0.32,0・25,0.07}=0.32,

y第二相位=y南左二0.2

4.Y=y第一相位+y第二相位=0.32+0.2=0.52

5、黄灯时间A=3s,全红时间为2s,故绿灯间隔时间I=3+2=5s,启

动损失时间ls=3su

每周期总损失时间L=Z(k+I-A)=2x5=10s

6.最佳周期长=42s

7、有效绿灯时间Ge=Co-L=42-lO=32s

nQO

G第一-相位二Gex—=32x0.62=20s

c0.52

02

Ge第二相位=Gx金=32x().38=12S

8、显示绿灯时间长

g第一相位二Ge第一相位-A+LS=20-3+3=20s,

g第二相位二Ge第二相位-A+Ls=12-3+3=12s

金科北路

金科北路处的十字交叉口目前采用的相位方案是在主干道上有

保护左转弯相位的典型三相位。其相位图如下：

进口

道的北进口南进口东进口西进口

车流

量如

下表:

交叉口

左直右左直右左直右左直右

方向

100.436.154383.

金科北路743963282682021651208

551.55

合计61113021932061

根据调查数据，东西方向左转车辆占有量不大，故将该交叉口的

相位方案改为两相位，其相位图如下:

纵坡

为0,

故

G=0

O

进口

方向

参数SbTfwHV(fbnSTSbLfwHV&finSL

1650.1.2251550.50.90.

北进口10.09110.42337

0914460844

1650.0.1141550.90.

南进口10.4211011141

058972028

1650.466155

东进口10.0613101-11550

09490

1650.3.4951550.9

西进口10.06110.04-11487

0942706

求得:y北直=0.19,y北左二0.30,y南直=0.06,y南左二0.03,y东直

=0.33,y东左二0.17,y西直=0.33,y西左二0.14。

3,每个相位y的最佳计算：

y第一相位=max{y东直，y西直，y西左，y东左}二max{0.33,0.33,

0.14,0.17)=0.33,

y第二相位=max{y北直，y北左，y南直，y南

左}=max{0.19,0.30,0.06,0.03}=0.30

4.Y=y第一相位+y第二相位=0.33+0.30=0.63

5、黄灯时间A=3s,全红时间为2s,故绿灯间隔时间I=3+2=5s,启

动损失时间ls=3so

每周期总损失时间L=Z(k+I・A)失x5=10s

6.最佳周期长=54s

7、有效绿灯时间Gc=Co-L=54-lO=44s

Ge第一相位=GcX=44x0.52=23s

0.63

Ge第二相位=Gx粤=44x0.48=21S

0.63

8、显示绿灯时间长

g第一相位二Ge第一相位-A+LS=31-3+3=23s,

g第一.相位二Gc第一.相位-A+Ls=28-3+3=2Is

金青路

金青路信号相位现为两相位控制。其相位图如下:

躯腕

2、其中主干道的左转并没有设立专用的左转相位。调查所得的数据也显示出,

从主干道左转向支路的车辆相对很小，故现有的相位方案是合理的。

进口道

的车流

量如下北进口南进口东进口西进口

表：

交叉口

左直右左直右左直右左直右

方向

金青路198-52----214146451734.5-

合计250-21871779.5

各进口饱和流量计算如下:

STSL

0,故

G=0

进口

方向

参数SbTHVfgfbSbLHVfgn

fwnSTfwfiSL

0.

155

北进口-1011791228

0

2

1650.3.

东进口10.0715698-

0937

4

1650.1550.90.90.

西进口10.081636010.081047

0920228

2

求得:y北左=0.16,y东直=0.38,y西直=0.,27,y西左二0.04。

4.每个相位y的最佳计算：

y第一相位=max{y东直，y西左，y西

直}=max{0.38,0.27,0.04)=0.38,

y第二相位=丫北左二0・16

5.Y=y第一相位+y第二相位=0.38+0.16=0.54

6、黄灯时间A=3s,全红时间为2s,故绿灯间隔时间I=3+2=5s,启

动损失时间ls=3so

每周期总损失时间L=Z(k+I・A)失x5=10s

7、最佳周期长C°="2=L5]0+5=43S

8、有效绿灯时间Gc=Co-L=43-lO=33s

Ge第一相位=Gcx=33x0.70=23s

VzaJ■

Ge第二相位二&x"二33x0.30=1Os

0.54

9、显示绿灯时间长

g第——相位=Ge第——相位-A+LS=23-3+3=23s,

g第二相位二Gc第二相位・A+Ls=10-3+3=10s

科兴北路

其各进

口车流

量调查

北进口南进口东进口西进口

数据如

下表：

交叉口

左直右左直右左直右左直右

方向

科兴北路2922143234682217185054401703.5189

其中可以看出，主干道的左转、支路的直行和左转车辆数量都相对较少，主干道

的直行车辆占据了很大的一部分比例。故可以将该交叉口的相位方案改变如下：

第一雌第二傩

2.各

进口

饱和

流量

计算

如下：

金科

北路

路各STSL

进口

道路

纵坡

为0,

故

G=0o

进口

方向

参数SbTfwHVfgfbnSTSbLfwHVfgflnSL

1

1650.1550.90.

北进口10116821011063

0980087

4

0

1650.1550.90.

南进口1017761011488

09840997

8

1650.3.155

东进口10.0815936101111550

09290

3

1650.155

西进口10.0815745101111550

0920

8

求得:y北直=0.01,y北左二0.03,y南直=0.06,y南左二0.21,y东直

=0.31,y东左二0.14,y西直=0.30,y西左二0.03。

4,每个相位y的最佳计算：

y第一相位=max{y东直，y西直，y西左，y东左}二max{0.31,0.30,

0.03,0.14）=0.31,

5、y第二相位=max{y北直，y北左，y南直，y南

左}=max{0.01,0.03,0.06,0.21}=0.21

6、Y=y第一相位+y第二相位=0.31+0.21=0.52

6,黄灯时间A=3s,全红时间为2s,故绿灯间隔时间I=3+2=5s,启

动损失时间ls=3so

每周期总损失时间L=Z（k+I・A）=2x5=1Os

7、最佳周期长C°="3J5X10+5=42S

1—y1—0.52

8、有效绿灯时间Gc=Co-L=42-10=32s

（）3I

Ge第一相位=G©X-4-=32x0.60=19s

•J

021

Ge第二相位=&x悬=32x0.40=13s

9、显示绿灯时间长

g第一相位=Ge第一相位・A+LS=19-3+3=19s,

g第二相位二Ge第二相位・A+Ls=13-3+3=13s

1.选定系统周期时长

因为该路段主道的车速限制为60km/h,辅道为4Dkm/h,辅道为公交车用道，公

交车辆较少，且车速与主要车流的车速有较大差异，在路段上有多个公交停靠

站点，故不将公交车纳入线控系统中。

优化后各交叉

口信号参数如

相位i绿灯相位二绿灯相位三绿灯

下：周期时长

（主干道）（支路）（主干道左转）

交叉口

参数

金周路422012—

金科北路542321一

金青路432310一

科兴北路42191321

故将系统公共周期定为50s

2、数解法计算信号相位差

初始条件：本设计中包含4个交叉口，各个交叉口距离间距如下表:

交叉口间隔距离表（m）

间距

金周路1金科北路2金育路3科兴北路4

交叉口

240330280

取有效数字简写为24.33.28o算得关键交叉口周期时长为50s,相应的系统带速

暂定为45km/h（12.5m/s）<>

计算实际信号位置和理想信号位置的挪移量：

计算a列

先计算理想信号相位间距S=vC/2=12.527=337.5（取有效数字34）。以3410

作为最合适的S的变动范围，即24〜44,填入a列，a列数字是假设理想信号位

置。

1234

a

243328b

间距

24091311

252471014

26245717

27243420

28241123

292428273

302427253

312426235

322425217

332424199

3424231710

3524221511

3624211312

3724201113

382419914

392418715

402117516

412416317

422415118

4324141218

确定最合适的理想信号位置

由上表可知，当a=28时，b=23为最大值。取b为最大值时，对应a的值，即可

得1-4交叉口各信号与理想信号最小的挪移量，焦定理想信号相位间距为280m,

即当S7c/2二280时，可以得到最好的系统协调效率。从计算b列的过程可以看

出交叉口3-2同理想信号间的挪移量之差最大，为23,则理想信号同3间的挪

移量为：

(a-b)/2=(28-23)/2=2.5

因此，各实际信号距理想信号的挪移量最大为2.5。

理想信号距3为2.5,则距1为1.5,即自1前移15m即为第一理想信号，以此

做出理想信号位置和实际信号点相对位置图如下：

AB0。

.280小280280.

作连续行驶通

过带，求时差

根据上图将理

想信号按列次

填在最靠近的

实际信号下金周路1金科北路2金青路3科兴北路4

面，再将各信

号在理想信号

的左右位置填

入表中。

交叉路口

理想信号ABCD

各信号位置右左右右

主干道方向绿

48435345

信比人(%)

绿信比损失

5.48.98.98.9

(%)

偏移绿信比

2.74.454.454.45

(%)

有效绿信比

42.634.144.136.1

(%)

中心线上方绿

21.317.05*22.0518.05

信比(％)

中心线下方绿

26.725.95*30.9526.95

信比(%)

绿时差(%)7628.573.527.5

通过带宽度

17.05+25.95=43

(%)

如保持原定周期时长，则系统带速须调整为:

V=2s/C=2x280/50=11.2m/s=41km/s

经过以

上对各

交叉口

各相位

的绿灯

时长的

相位1相位2总有效

计算，相位1相位2损失时

关键车关键车绿灯时

可得到绿信比绿信比间/s

流流间/S

干线协

调控制

中各交

叉口的

信号配

时方

案，如

下表：

交叉口

金周路西直0.48南左0.291040

金科北

东西直0.43北左0.391040

路

金青路东直0.53北左0.231040

科兴北

东直0.45南左0.311040

路

系统周期为50s,东西向为干线协调控制方向

根据上表计算结果，用时间-距离图表示如下:

VISSIM仿真效果及评价

上步将该路段的绿波交通已经完成，优化后的路段上能明显看出绿波，即车辆

不停车或少停车就可通过该路段。将上步算得的信号灯配时结果输入到VISSIM

中，选择相同长度路段的行程时间、平均排队长度和停车次数作为现状和优化后

的路段性能评价指标。在VISSIM中将评价指标的值输出到文件，其数据如图：

行程时间记录表

文

患

注g'论文'论文\uissim现桃仿真\uissi暗段.inp

期

日-

•2614年5月16日星期五09:58:27

IM

UISS5.40-01[31360]

编号1：从路段1在40.0m到路段25在90.0%距离924.8m

3600;134.8；133；

未优化时的行程记录表图

行程时间记录表

文

球

•g：\论文\uissim优化仿真\uissim路段.inp

注•

期•

日•年月日星期五。二：。

IM20145161292

UIss5.40-01[31360]

编号1：从路段1在4G.Qm到路段25在90.0%距离924.8m

时间;行程时间;叫曲;

铺关别；小汽车；；

编节：；1；1；

3600；101.3；157；

优化后的行程记录表图

文

亡•9:'论文\论文Vissi哪防真\iissi啮段.inp

」•

期

日•

•肌年月日星期五

n21609:58:27

IIIss5.40-81[3136B1

包

数

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