第五章-单点交叉口的信号控制PPT格式课件下载.ppt
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车辆只允许沿箭头所指的方向通行。
红色或黄色箭头灯:
仅对箭头所指的方向起红灯或黄灯的作用。
(4)专用于自行车的信号灯应在信号灯上加有自行车的图案。
13,7)各国对信号灯的含义的特殊规定概,
(1)原苏联,在黄灯之前,有绿闪灯,预告即将亮黄灯,我国有些城市也用这种绿闪灯。
优点是可敦促车辆抓紧时间通过交叉口,以提高通车效率;
缺点使驾驶人想加速抢时间通过交叉口而容易发生交通事故。
14,7)各国对信号灯的含义的特殊规定概,
(1)原苏联,右转箭头灯亮时,允许车辆就地掉头;
箭头灯与红灯同时亮时,可按箭头方向通行,但应给其他方向的车辆让路。
15,7)各国对信号灯的含义的特殊规定概,
(2)英国,在红灯末尾,有一小段红、黄灯同时亮的时间,这意味着通知面对红黄灯的车辆,红灯即将结束,预先做启动准备,可以节省起动损失时间。
上海目前也采用此方法。
16,7)各国对信号灯的含义的特殊规定概,(3)美国,有的地方使用黄色箭头灯与红色箭头灯,可使各方向车流分别有各自的红、黄、绿色箭头灯,含义明确,不易混淆。
这样,灯具比较复杂。
17,7)各国对信号灯的含义的特殊规定概,4)加拿大,加拿大规定在绿闪左转箭头灯与普通绿灯同亮时,表示通知驾驶人,对向车流面向红灯,左、直、右车辆都可以通行,但必须让其他合法通行的车辆和人行横道线内的行人先行。
加拿大对红闪的规定是,车辆在通过交叉口时,必须先停车观察,在确保安全的前提下,方准通行,类似于停车标志的意义。
日本也有这样的规定。
18,7)各国对信号灯的含义的特殊规定概,(5)日本,对自行车使用机动车信号灯时,有些特殊的规定,如绿灯时,规定自行车只可直行和左转(相当于我国的右转),而右转车(相当于我国的左转)必须直行道对面街角处,待另向绿灯亮时再次直行通过。
19,7)各国对信号灯的含义的特殊规定概,(6)我国对信号灯含义的规定,黄灯亮时,已越过停止线的车辆可以继续通行;
若在红灯亮时来不及驶出交叉口的,应退回交叉口停止线以内,等待下一次绿灯亮时再通过,20,8)各信号灯的次序安排,信号灯的次序安排分两种:
(1)竖式
(2)横式,21,2、交通信号的设置依据,1)设置交通信号控制的利弊,合理设计的信号控制交叉口,其通行能力应比设有停车或让路标志的交叉口大。
设有停车或让路标志的交叉口的交通量接近其通行能力时,车流就会不畅而大大增加了车辆的停车次数和延误,特别是次要道路上的车辆,停车、延误会更加严重。
这时,将其改为信号控制交叉口可能就恰到好处,可改善次要道路上的通车,减少其停车与延误。
22,如果交通量未达到需要设置信号灯的时候,不合理地将停车标志交叉口改为信号控制交叉口,主路交通和次路交通会怎样?
合理设置信号灯的依据是什么?
23,2)信号设置不合理的弊端,将停车、让路标志交叉口改为信号控制交叉口,消除了原停车或让路标志交叉口的优点。
(优点是什么?
)在停车、让路标志交叉口上,对主要道路车辆是畅通无阻的,可以看成没有交叉口一样,因此,主要道路上的车辆延误很少。
2)信号设置不合理的弊端,改为信号控制之后,就要为少量次要道路上的车辆放绿灯,势必给主路道路车辆增加许多不必要的红灯,从而使主要道路上的车辆产生大量的停车与延误。
而次要道路上,因车少,有些时候亮着绿灯却无车通行。
这种情况在我国屡见不鲜,这些被迫产生的停车与延误,将导致显著而无谓的能耗与运行费用的浪费。
3)交通信号的主要功能,交通信号的主要功能是在道路车辆相交叉处分配车辆通行权。
误区:
把交通信号看成是治道路交叉百病的灵丹妙药。
最普遍的一种观点是把交通信号看成是主要的安全措施。
3)交通信号的主要功能,交通信号的主要目标是使各类、各向交通有秩序、高效率的通行。
如果仅为交通安全而在交叉口盲目设置,往往容易引起交通事故,影响交通安全。
因此,交通信号的设置要做到合理、有据可依:
在技术上,使设置信号灯有据可依,避免乱设现象在经济上,可避免无谓的投资浪费;
在交通上,可避免不必要的损失和交通事故。
4)设置交通信号的基本原理概念,目前,决定停车标志交叉口改为信号控制交叉口时,主要考虑两个因素:
(1)停车标志交叉口的通行能力
(2)延误。
(3)我国对信号灯安装依据的规定,当进入同一交叉口高峰小时及12h交通流量超过下表所列数值及有特别要求的交叉口可设置机动车信号灯。
设置机动车道信号灯的交叉口,当道路具有机动车、非机动车分道线且道路宽度大于15m时,应设置非机动车信号灯,设置机动车道信号灯的交叉口,当通过人行横道的行人高峰小时流量超过500人次时,应设置人行横道信号灯,实行分道控制的交叉口应设置车道信号灯,在交叉口间距大于500m,高峰小时流量超过750辆以及12h流量超过8000辆的路段上,当通过人行横道的行人高峰小时流量超过500人次时,可设置人行横道信号灯及相应的机动车道信号灯,二、交通信号控制参数,在交通信号配时设计中,经常涉及到以下一些参数:
周期长、相位、绿信比、绿灯时间、最短绿灯时间、最长绿灯时间、绿灯间隔时间以及起动损失时间。
点控制定时信号基本参数有两个:
周期长和绿信比。
线控信号配时基本参数有三个:
周期长、绿信比、相位差。
31,信号灯各种灯色轮流显示一次所需的时间,即各种灯色显示时间之总和,周期长度=红灯时间+绿灯时间+黄灯时间=第一相位时间+第二相位时间,周期时长,绿灯间隔时间,第一相位时间,第二相位时间,南北路,东西路,2、相位,在一个周期内,平面交叉口上某一支或几支交通流所获得的通行权称为信号相位,简称相位,一个周期内有几个信号相位,则称该信号为几相位系统。
步伐:
某一时刻,灯控路口各个方向各信号灯状态所组成的一组确定的灯色状态,步长:
一个步伐所持续的时间,3、绿信比相位绿信比一个相位的有效绿灯时长gei与周期时长C之比,用表示。
周期绿信比周期有效绿灯时长ge与周期时长C之比,用表示。
35,相位有效绿灯时间一绿灯信号时段能充分利用(有车辆通过交叉口)的时间:
=相位i的绿灯时间(Gi)+黄灯时间(A)-启动停车损失时间(li)(启动损失时间+黄灯损失时间)。
相位损失时间=周期有效绿灯时间各相位有效绿灯时间之和周期损失时间,36,37,38,5、绿灯时间,1)显示绿灯时间某一相位在一个信号周期内所获得的绿灯显示时间,也称作相位绿灯时间,2)最短绿灯时间对各信号阶段或者各个相位规定的最低绿灯时间限值,3)最长绿灯时间是对各信号阶段或各个信号相位给出的最大的绿灯时间限值,6、绿灯间隔时间上一相位绿灯结束到下一相位绿灯启亮之间的一段时间,也叫交叉口清车时间,一般包含黄灯+全红或全红两部分。
属于信号变换的损失时间。
有的相位也可以没有绿灯间隔时间,目的:
是为了确保已通过停车线驶入路口的车辆,均能在下一相位的首车到达之前安全通过冲突点,驶出路口,41,上一相位绿灯结束到下一相位绿灯启亮之间的一段时间,也叫交叉口清车时间,绿灯间隔时间=黄灯时间,周期时长,绿灯间隔时间,第一相位时间,第二相位时间,南北路,东西路,42,上一相位绿灯结束到下一相位绿灯启亮之间的一段时间,也叫交叉口清车时间,绿灯间隔时间=全红时间+黄灯时间,周期时长,绿灯间隔时间,第一相位时间,第二相位时间,南北路,东西路,43,上一相位绿灯结束到下一相位绿灯启亮之间的一段时间,也叫交叉口清车时间,绿灯间隔时间=全红时间,周期时长,绿灯间隔时间,第一相位时间,第二相位时间,南北路,东西路,绿灯间隔时间的取值,在信号配时上,当计算的绿灯间隔时间小于3s时,用3s黄灯时间;
大于3s时,则在3s黄灯之外,其余时间配以红灯。
此时,所有相位都是红灯,称为全红时间。
绿灯间隔时间属于信号变换相位的损失时间,也是一个信号相位内的灯色组合之一。
取值一般35s之间。
7、相位差,协调相位:
在一个交通干线协调控制系统中,干线上所有路口的信号周期相同,各路口规定某一相位参加协调,称为协调相位,绝对相位差:
把干线上某一路口作为基准路口,其他路口的协调相位起始时刻滞后于基准路口的协调相位起始时刻的最小时间差,相对相位差:
沿车辆行驶方向任意相邻路口的协调相位起始时刻的最小时间差。
46,第二节信号控制的类型和模式,一、交通信号控制类型,1、按控制范围分类
(1)单个交叉口的交通控制
(2)干道交叉口信号协调控制(3)区域交通信号控制系统,1)单点交叉口交通控制,每个交叉口的交通控制信号只按照该交叉口的交通情况独立运行,不与其相邻交叉口的控制信号有任何联系的,称为单点交叉口交通控制,也称“点控制”,是交叉口交通信号控制的最基本形式。
离线点控制,在线点控制,
(1)离线点控制,基本原理:
将绿灯时间分成有限的具有固定顺序的时间段(也称相位),不同的交通流将根据固定绿灯时间和顺序依次获得各自的通行权。
配时方案:
依据典型的历史交通数据制定分类:
定周期控制、变周期控制控制器:
机电控制器(早期),电子或小型微处理器(目前),
(2)在线点控制,指交通响应控制(或车辆感应控制)。
它根据交叉口各个入口交通流的实际分布情况,合理分配绿灯时间到各个相位,从而满足交通需求。
检测原理:
基于到达车辆车头时距的控制基于排队长度的控制根据交通需求延长绿灯时间,直到绿灯时间达到最大值或绿灯期间交通流的车头距测量值超过某一关键值是车辆感应控制的基本方法。
2)干线交叉口信号联动控制,把干道上若干连续交叉口的交通信号通过一定的方式联结起来,同时对各交叉口设计一种相互协调的配时方案,各交叉口的信号灯按此协调方案联合运行,使车辆通过这些交叉口时,不致经常遇上红灯,称为干道信号协调控制,也称“绿波”信号控制,俗称“线控”。
2)干线交叉口信号联动控制,根据相邻交叉口间信号灯联结方法不同,线控还可分为有电缆线控和无电缆线控,有电缆线控:
由主控制机或计算机通过传输线路操纵各信号灯间的协调运行;
无电缆线控:
通过电源频率及控制机内的计时装置来操控各信号灯按时协调运行。
3)区域交通信号控制系统,以某个区域中所有信号控制交叉口作为协调控制的对象,称为区域交通信号控制系统,也称“面控”。
对于范围较小的区域,可以整区集中控制;
对于范围较大的区域,可以分区分级控制,2、按控制方法分类
(1)定时控制
(2)感应控制(3)自适应控制,
(1)定时控制交叉口交通信号机均按事先设定的配时方案运行,也称周期控制。
一天只用一个配时方案的称为单段式定时控制;
一天按不同时段的交通量采用几个配时方案的称为多段式定时控制。
最基本的控制方式是单个交叉口的定时控制。
线控制、面控制也都可用定时控制的方式,称为静态线控系统、静态面控系统。
(2)感应控制在交叉口进口道上设置车辆检测器,信号灯配时方案由计算机或智能化信号控制机计算,可随检测器测到的车流信息而随时改变的一种控制方式。
感应控制的基本方式是单个交叉口的感应控制,简称单点感应控制。
半感应控制,全感应控制,把交通系统作为一个不确定系统,能够连续测量其状态,如车流量、停车次数、延误时间、排队长度等,逐渐了解和掌握对象,把它们与希望的动态特性进行比较,并利用差值以改变系统的可调参数或产生一个控制,从而保证不论环境如何变化,均可使控制效果达到最优或次最优的一种控制方式。
(3)自适应控制,二、交通信号控制模式,1、周期控制模式2、相位差与绿信比控制模式3、时间表控制模式4、子区域连接控制模式,59,第三节定时信号控制,定时信号配时技术的基本原理是其它控制方式配时的基础。
本节主要学习点控制定时信号配时的基本原理和基本流程;
基本原理:
即如何根据交叉口的道路条件及交叉口各进口道交通流的流向与流量,确定定时信号的配时方案。
60,第三节定时信号控制,一、定时信号控制的基本内容二、评价信号控制交叉口的交通效益指标三、定时信号配时的基本原理四、定时信号配时的流程和基本方法五、定时信号配时的改进方法,61,一、定时信号配时的基本内容,定时信号控制的基本特点:
1、固定的信号周期、固定的绿信比2、全天可以是一个配时方案,或分段采用多个配时方案3、每个时段内使用固定的配时方案4、配时方案根据交叉口历史数据确定5、配时方案的切换可以是手动或自动进行6、定时控制信号机安装简单、维护方便、成本低。
62,一、定时信号配时的基本内容,定时信号控制配时的基本内容包括两部分:
确定信号相位方案确定信号基本控制参数,63,1、信号相位方案相位方案是在一个信号周期内,安排若干控制状态,并合理安排这些控制状态的显示次序,64,具有专用左转相位的三相位方案,机动车信号控制的8个相位,东西直行,东西左转弯,南北直行,南北左转弯,前导左转相(早启左转相),后延左转相(迟断左转相),练习:
画出下图给出的四相位的信号配时图示。
若C=106s,G1=30sG2=17sG3=32sG4=15sA=3s,相位之间转换都有黄灯,请在图上标出每个相位中各个灯色的时长。
67,一,二,三,四,106s,30s,17s,32s,15s,68,2、信号控制基本参数,点控制定时信号基本控制参数有:
周期时长绿信比周期长是决定点控制定时信号的关键控制参数,是信号配时设计的主要对象。
69,二、评价信号控制交叉口的交通效益指标,1、通行能力或饱和度(实际到达交通量与通行能力之比)2、行程时间3、延误4、停车次数5、停车率6、排队长度7、油耗,70,三、定时信号配时的基本原理,是其他控制方式配时的基础,根据交叉口的道路条件及交叉口各进口道交通流的流向与流量,确定定时信号的配时方案,定时信号配时方法:
国际上:
英国的TRRL法(也称Webster法),澳大利亚的ARRB法(阿克塞立克方法)以及美国的HCM法等;
国内:
“停车线法”和“冲突点法”等方法,71,Webster配时法,Webster模型是以车辆延误时间最小为目标来计算信号配时的一种方法,因此其核心内容是车辆延误和最佳周期时长的计算。
而这里的周期时长是建立在车辆延误的计算基础之上,是目前交通信号控制中较为常用的计算方式,72,Webster模型,车辆延误计算通过对交叉口信号的各相单车延误(主要包括平均延误和随即延误)求和,得到交叉口的延误。
最佳周期时长计算由车辆延误计算公式推导而出,并经过反复近似计算得出公式,在现有计算模型中应用最为广泛。
73,最佳周期时长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。
以延误作为交通效益指标,用webster定时信号配时交叉口延误公式:
确定最佳周期时长C0,74,75,=1440s,L=10s,76,确定关键车道,77,计算流量比,相位A关键车道流量比y1=q1/s=540/1440=0.35,相位B关键车道流量比y2=q2/s=420/1440=0.29,关键进口道总流量比Y=y1+y2=0.35+0.29=0.64,78,课堂练习:
三相位(南北直行;
南北左转;
东西直左右),q1=410S1=1550,q2=350S1=1500,q3=380S3=1500,q4=300S1=1350,q6=260S6=1300,q5=360S5=1440,79,四、定时信号配时的流程和方法,单个交叉口定时交通信号配时设计,要按照不同的流量时段来划分信号配时时段在同一时段内确定相应的配时方案。
改建、治理交叉口,具有各流向设计交通量数据时,信号配时设计的流程应如下。
80,1.信号相位基本方案(和渠化方案同时进行)2.确定设计交通量3.确定饱和流量4.配时参数计算5.信号交叉口通行能力与饱和度计算6.服务水平评估7.交叉口信号配时图绘制,1、定时信号配时设计流程,81,定时信号配时设计流程,82,
(1)信号相位的确定原则a.信号相位必须同交叉口进口道车道渠化方案同时设定,有专用转弯相位必须相应地设置专用车道;
b.信号相位对应于左右转弯交通量及其专用车道的布置,常用基本方案示如图5-10。
c.有左转专用车道时,根据左转设计交通量计算的左转车每周期平均到达3辆及其以上时,宜用左转专用相位;
d.同一相位各相关进口道左转车每周期平均到达量相近时,宜用双向左转专用相位。
2、信号相位基本方案,83,信号相位常用基本方案,84,2)新建交叉口信号相位方案的确定对于新建交叉口,在缺乏交通量数据的情况下,建议:
先按表5-2所列进口车道数与渠化方案选取初步试用方案;
对于T形交叉口,建议先用三相位信号;
根据通车后实际交通各流向的流量调整渠化及信号相位方案。
2、信号相位基本方案,85,应按交叉口每天交通量的时变规律,分早高峰、午高峰、晚高峰时段,早、午、晚低峰时段,及一般平峰时段,然后确定相应的设计交通量。
已选定时段的设计交通量,须按该时段内交叉口各进口道不同流向分别确定,其计算公式如下:
3确定设计交通量,86,无最高15min流率的实测数据时,可按下式估算:
3确定设计交通量,87,4.饱和流量实测与计算,饱和流量的定义:
在一次连续的绿灯信号时间内,进口道上一列连续车队能通过进口道停车线的最大流量,单位是pcu/绿灯小时。
饱和流量的影响因素:
随交叉口几何因素、渠化方式及各流向交通冲突等情况而异,比较复杂。
应尽量采用实测数据。
实测采集不到时,才可考虑估算。
计算思路:
进口道经渠化后-分别计算各进口车道的饱和流量-把各条车道的饱和流量累计成进口道的饱和流量。
88,饱和流量用实测平均基本饱和流量乘以各影响因素校正系数的方法估算。
进口车道的估算饱和流量:
4.饱和流量实测与计算,89,
(1)基本饱和流量,各类进口车道的基本饱和流量,注:
进口车道宽度:
3.03.5m。
90,
(2)各类车道通用校正系数,f(Fi)=fwfgfbfr.
(1)车道宽度校正
(2)坡度及大车校正(3)公交车停靠站影响校正(4)行人自行车干扰校正系数(5)车道类型及相位的影响等。
91,92,(3)直行车道饱和流量,93,4)左转专用车道饱和流量,
(1)有专用相位时,
(2)无专用相位时,对向直行车道数的影响系数,94,5)右转专用车道饱和流量,
(1)有专用相位时,5)右转专用车道饱和流量,
(2)无专用相位时,行人校正系数,行人校正系数,96,行人影响校正系数,97,6)直左合用车道饱和流量,直左合流校正系数,98,5.配时参数计算,1)计算最佳周期时长,2)信号总损失时间,3)绿灯间隔时间,4)流量比总和,当I3s时,其中3s配以黄灯,其余时间配以红灯,99,5.配时参数计算,5)总有效绿灯时间,6)各相位有效绿灯时间,7)各相位的绿信比,8)各相位显示绿灯时间,9)最短绿灯时间,100,例题,一个两相位信号控制交叉口,各进口道的交通量和饱和流量列于表;
绿灯间隔时间为7s;
黄灯时间为3s,起动损失时间为3s。
试计算信号配时:
表各进口道的交通量和饱和流量,解:
(1).各进口道流量比y及Y,列于表右两行。
(2).每周期总损失时间L=(l+I-A)=2(3+7-3)=14s。
101,(3)最佳周期时长,(4)求周期的有效绿灯时间,(5)求相位有效绿灯时间,南北相,东西相,102,(6)求各相位显示绿灯时间,第一相位,(7)求各相位清路口四面全红时间,第二相位,则该路口该时段的配时方案如下表所示,计算得到的信号配时方案表,信号配时图,第一相位,第二相位,100s,4s,总结:
信号配时方案设计计算步骤:
1.计算交叉口每个进口车道的车流量和饱和流量;
2.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(最大的);
3.将各相位的流量比相加得出整个交叉路口的Y值;
4.确定路口绿灯间隔时间I和损失时间L;
5.利用最佳周期计算公式计算周期时间;
6.用周期时间减去损失可得出可利用的有效绿灯时间;
7.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;
8.根据各相位的黄灯时间和起动损失时间,计算各相位的实际绿灯时间。
作业题:
某交叉口渠化方案如图所示,相位方案为:
东西向直行和右转东西向专用左转南北向直行和右转南北向专用左转。
经计算,各进口道的流量比如表所示,每个进口道宽度为16.5m。
已知:
Ls=3s,A=3s,I=3s。
试计算以下信号配时参数:
(12分)
(1)最佳周期时长C0;
(2)各相位实际显示绿灯时间和红灯时间。
(3)画出最终的配时图。
106,6.信号交叉口通行能力与饱和度,2)饱和度:
各车道饱和度是各车道实际到达交通量与该车道通行能力之比。
1)通行能力的一般表达式,107,7.服务水平评估,平均信号控制延误确定信号交叉口设计与交通信号配时的服务水平。
交叉口服务水平评价标准(HCM2000),108,7.服务水平评估,信号交叉口延误:
反应车辆在交叉口受阻、行驶时间损失的评价指标。
其受影响因素较多,能综合反映交叉口的几何设计与信号配时优劣的评价指标。
新建、改建交叉口设计服务水平宜取B级;
治理交叉口宜取C级。
服务水平不合格时,须改变各进口道设计/信号相位方案,重新设计。
109,延误的估算方法,延误须对交叉口各进口道分别估算各车道的每车平均信控延误;
1)各车道延误估算:
(1)设计交叉口,110,对原有交叉口作延误评估时,应考虑初始排队的延误。
(2)原有交叉口,111,
(2)原有交叉口,112,2)各进口道的平均信控延误,3)整个交叉口的平均信控延误,113,例题2,已知一新建建交叉口为主干道与主干道相交的十字形交叉口,道路条件满足规划要求,自行车道宽5.5m,有关交叉口的基本交通条件为:
(1)根据预测通车时交叉口各流向高峰时段高峰小时(直行车大车率:
东西进口道4%,南北进口道2%;
左、右转大车率为0),最高15min流率换算的小时交通量(PHF取0.75)如表5-13所示。
(2)预测高峰时段高峰小时自行车交通量(估计左转率北进口为25%,其他进口为10%;
右转率为15%),最高15min交通量的平均流率如表5-14所示,114,(3)估计各向行人流量为600人/h。
试根据所提供的资料和数据及本
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