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1、交通管理与控制,向 怀 坤,汽车与交通学院,Traffic Management and Control,1交通信号及交通信号灯2交通信号灯的设置依据3信号灯控制类别,第十章：交通信号控制概论,交通信号的种类及其含义,1交通信号及交通信号灯,指挥灯信号车道灯信号人行横道信号交通指挥棒信号交警手势信号,第十章：交通信号控制概论,交通信号灯发展,1交通信号及交通信号灯,(1)最早的交通信号灯：1868年，煤气燃烧发光(2)最早的三色交通信号灯：1918年，美国纽约(3)现代交通信号灯：70年代后的LED三色灯,第十章：交通信号控制概论,交通信号灯种类,1交通信号及交通信号灯,(1)按灯色及形状分：
2、红色、黄色、绿色基本信号灯；箭头信号灯和闪烁灯(2)按信号灯类别分：机动车灯、自行车灯和行人灯,第十章：交通信号控制概论,交通信号灯含义,1交通信号及交通信号灯,红灯：禁止通行黄灯：切换信号绿灯：允许通行,非闪灯,第十章：交通信号控制概论,交通信号灯含义,1交通信号及交通信号灯,红闪：禁止通行黄闪：小心通行,闪灯,第十章：交通信号控制概论,交通信号灯含义,1交通信号及交通信号灯,只允许沿箭头指示方向通行只对箭头指示方向的交通起作用,箭头灯,第十章：交通信号控制概论,信号灯的颜色所表达的含义如下：1)绿灯亮时，准许车辆、行人通行，但转弯的车辆不准阻碍直行的车辆和被放行的行人通行；2)黄灯亮时，不
3、准车辆、行人通行，但已越过停止线的车辆和已进入人行横道的行人可以通行；3)红灯亮时，不准车辆、行人通行，更不准闯红灯；4)绿色箭头灯亮时，准许车辆按箭头所指方向通行；5)黄灯闪烁时，车辆和行人均须在确保安全的前提下通行。,第十章：交通信号控制概论,交通信号灯安放顺序,1交通信号及交通信号灯,竖向：普通信号灯顺序：红、黄、绿灯带箭头信号灯顺序：红、黄、绿直箭头、绿左箭头、绿右箭头,第十章：交通信号控制概论,交通信号灯安放顺序,1交通信号及交通信号灯,横向：普通信号灯顺序：红、黄、绿灯(靠路中心)带箭头信号灯顺序：红、黄、左箭头、直箭头、右箭头,第十章：交通信号控制概论,交通信号灯对所有路口都适合
4、吗？设置交通信号灯的条件是什么？,2交通信号灯的设置依据,第十章：交通信号控制概论,以美国HCM2000手册为例,2交通信号灯的设置依据,第1条依据-8小时车流量第2条依据-4小时车流量第3条依据-高峰小时第4条依据-行人流量第5条依据-学童过街第6条依据-联动信号系统第7条依据-事故记录第8条依据-道路网络,第十章：交通信号控制概论,连续8小时平均交通量达到下表数据，则安装信号灯。,行人交通量依据,事故记录依据在12个月内发生5次以上交通事故除信号控制外的其他措施无效有交通事故发生，且车辆和行人交通量达到了前述依据中任一项所列数据的80%,3交通信号控制类别,（1）按控制范围分类 点控、线控
5、、面控（2）按控制方法分类 定时控制（单点定周期控制、多段定周期控制）感应控制（半感应控制、全感应控制）,第十章：交通信号控制概论,小结,一、交通信号二、交通信号灯三、交通信号控制,第十章：交通信号控制概论,1定时信号2交通感应信号3环形交叉口信号灯控制方法,第十一章：单交叉口交通信号控制,一、交通控制基本概念,1定时信号,1.步与步长(Step)2.周期(Cycle)3.相位(Phase)与相位差(Offset)4.绿信比(Split)5.通行能力(Capacity)6.饱和流量(Saturation),第十一章：单交叉口交通信号控制,1.步与步长,步：某一时刻，灯控路口各个方向各信号灯状态
6、所组成的一组确定的灯色状态称为步。,步长：步持续的时间称为步长。步长的最小值一般为1s。,第十一章：单交叉口交通信号控制,2.周期,周期：在一个循环内，各步的步长之和称为信号周期，用C表示。,第十一章：单交叉口交通信号控制,3.相位,相位：交叉口各进口道不同方向所显示的不同灯色的组合称为一个信号相位。或者：在一个周期的某一时段内，交叉口上某一支或几支交通流具有通行权(绿灯)，称为一个信号相位。,第十一章：单交叉口交通信号控制,相位图,第十一章：单交叉口交通信号控制,相位差,相对相位差：相邻交叉口的相位起始时刻之差。绝对相位差：各路口与协调路口的相位差。,相位差时距图,4.绿信比,在一个周期中，
7、各相位的有效绿灯时间与周期长度之比称为绿信比。有效绿灯时间：一个周期中，除去红灯、黄灯和绿灯开始与结束时段车辆的延误时间之后的绿灯时间。,两相位信号配时图,时间,5.通行能力,路口通行能力是指在单位时间内进入路口(过停车线)的最大车辆数。,路口通行能力=饱和流量 X 绿信比,6.饱和流量,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止线的最大流量，单位是pcu/绿灯小时。,饱和流量实际上与交叉口绿灯信号无关，仅取决于道路条件和车辆状况。饱和流量一般采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来获得。,二、交通控制过程描述,1.描述 以某十字路口为例，描述在信号灯控制下
8、，车辆到达和驶离交叉口的过程？,第十一章：单交叉口交通信号控制,车辆到达和驶离交叉口的过程的解析法描述,2.描绘：(1)相位图(2)相位信号配时图,第十一章：单交叉口交通信号控制,两相位相位图,第十一章：单交叉口交通信号控制,两相位信号配时图,时间,2.单路口信号基本控制参数：(1)周期(2)绿信比,3.信号控制的基本评估指标：(1)延误,第十一章：单交叉口交通信号控制,三、定时信号控制配时基本方法,1.配时设计 首先：根据每天流量变化情况，划分时段；其次：确定每个时段的配时方案。(具体工作流程：见P151 图11-5),第十一章：单交叉口交通信号控制,配时计算流程,2.具体配时方法,第十一章
9、：单交叉口交通信号控制,(1)确定时段 一般根据调查的交通量分布情况，将一天划分为6-10个时段；(2)确定相位方案 新建路口：根据设计交通量，可初步设置为2、3或4相位这几种方案；改造路口：根据调查结果，在原有相位方案基础上，或保持原相位方案，或增加、或减少。,第十一章：单交叉口交通信号控制,(3)设计交通量估算 确定各时段各车道的设计交通量；(4)饱和流量计算 一般采用基本饱和流量乘以校正系数来获得；校正量包括：车道宽度，坡度，自行车，直右合用，直左合用等等。(5)配时参数计算 计算最佳周期C、各相位绿信比、各相位显示绿灯时间、最短绿灯时间。(6)延误计算 需要先计算通行能力、饱和度，然后
10、估算延误。,第十一章：单交叉口交通信号控制,判据条件：在信号配时计算过程中，有三次判据：第一次判据：如果流量比总和Y0.9，需要修改进口道设计，或者修改信号相位方案；第二次判据：如果显示绿灯时间小于最短绿灯时间，需要调整周期长度，重新计算；第三次判据：如果延误对应的服务水平不合格，需要修改进口道设计，或者修改信号相位方案。,3.信号配时算例,第十一章：单交叉口交通信号控制,见教材P162。实训内容：实验一、实验二、实验三。,小结第11章第1节,重点掌握:(1)路口信号控制基本参数步伐、相位、周期、绿信比、饱和度(2)路口定时信号控制配时方法周期、绿相位时间、绿灯显示时间,一、交通感应信号的基本
11、工作原理,2交通感应信号,信号控制器内预设以下几个参数：初期绿灯时间单位绿灯延长时间最短绿灯时间绿灯极限延长时间,第十一章：单交叉口交通信号控制,第十一章：单交叉口交通信号控制,最短绿时=周期=最长绿时,最短绿时=初期绿时+单位绿延时,第十一章：单交叉口交通信号控制,二、交通感应信号的控制参数,初期绿灯时间,每个相位初期预先设置的一段绿灯时间。考虑以下三个因素：（1）保证停在检测器和停止线之间的车辆全部驶出停止线所需的最短时间；（2）保证行人安全过街所需要的时间；（3）我国还需要考虑红灯下过停止线的非机动车过街安全时间。,第十一章：单交叉口交通信号控制,初期绿灯时间与检测器位置的关系：,第十一
12、章：单交叉口交通信号控制,二、交通感应信号的控制参数,单位绿灯延长时间,考虑以下因素：（1）单位绿延时的长度必须能使车辆从检测器位置开出停止线；（2）单位绿延时的长度，应尽可能不产生绿灯时间损失；（3）在确定单位绿延时时，必须注意被检测的车道数。,第十一章：单交叉口交通信号控制,二、交通感应信号的控制参数,最短绿灯时间,最短绿灯时间初期绿灯时间单位绿延时,第十一章：单交叉口交通信号控制,二、交通感应信号的控制参数,绿灯极限延长时间,为了保持最佳绿信比而对各相位规定的绿灯时间的延长限度，就是最长绿灯时间，又叫极限延长时间。,第十一章：单交叉口交通信号控制,三、半感应控制,第一种：检测器设在次要道
13、路上,平时主路上总是绿灯，对次路设置最短绿时。当次路检测到有车时，立即改变相位使次路为绿灯，当次路后继无车时，相位又即时返回主路。这实际上是次路优先控制模式。,第十一章：单交叉口交通信号控制,三、半感应控制,第二种：检测器设在主要道路上,平时主路上总是绿灯，当主路上检测不到有车时，才改变相位使次路为绿灯，当主路检测到有车时，相位又即时返回主路。,第十一章：单交叉口交通信号控制,四、全感应控制,当交叉口没有机动车到达时，信号机以定周期方式按最小周期运行。当某一方向来车时，则对来车方向放绿灯，以后就按感应信号的基本机理运行。,第十二章：干线交叉口交通信号联动控制,什么是干线交通信号联动控制？,干线
14、控制的开发背景？干线控制的实施条件？我国干线控制的现状？,第十二章：干线交叉口交通信号联动控制,干线交通信号联动控制是在具备一定条件下的主干道上,对多个连续路口实施交通信号的协调控制.它又分为定时式协调控制和感应式协调控制.,第十二章：干线交叉口交通信号联动控制,线控系统可实现单向或双向“绿波带”，因而有助于减少车辆延误，降低环境污染。线控系统的实施条件比较苛刻：相邻路口间距最好在米，车辆在路段上按一定的速度行驶，主次干道结构分明。我国于上世纪年代中开始干线控制实践，目前已经在各大城市应用。,第十二章：干线交叉口交通信号联动控制,国外联控系统（面控与线控）,第十二章：干线交叉口交通信号联动控制
15、,第十二章：干线交叉口交通信号联动控制,第十二章：干线交叉口交通信号联动控制,第一节干线交通信号定时式联动控制,一、信号控制系统的基本参数,周期：各个路口的交通信号周期时长必须是统一的。先按单路口周期计算方法计算出所有路口周期，选择其中最大的周期作为干线的统一周期，该路口为关键路口。,第十二章：干线交叉口交通信号联动控制,第一节干线交通信号定时式联动控制,一、信号控制系统的基本参数,绿信比：路口各方向的有效绿灯时间与周期之比。在协调控制系统中，各路口绿信比实际与流量比（饱和度）有关，因此各路口绿信比不一定相同。,第十二章：干线交叉口交通信号联动控制,第一节干线交通信号定时式联动控制,一、信号控
16、制系统的基本参数,相位差：各路口起始相位之差，分为绝对相位差和相对相位差。,相位差,相对相位差：相邻交叉口的相位起始时刻之差。绝对相位差：各路口与协调路口的相位差。,相位差时距图,第十二章：干线交叉口交通信号联动控制,为使车辆尽可能一路绿灯，车辆在相邻两个路口之间的行程时间必须与该两路口之间的相对相位差一致,第十二章：干线交叉口交通信号联动控制,二、定时式线控制系统的协调方式,.单向交通,相位差（）,第十二章：干线交叉口交通信号联动控制,单向交通干线协调控制条件,双向交通流量相差悬殊，只照顾一个方向,.双向交通,第十二章：干线交叉口交通信号联动控制,第十二章：干线交叉口交通信号联动控制,双向交
17、通干线协调控制条件,双向交通流量相差不大，路口间距大致相等，且当信号间车辆行驶时间正好是线控系统周期长的一半的整数倍时，可获得理想的效果,双向交通控制又分为：同步式、交互式和续进式三种,第十二章：干线交叉口交通信号联动控制,同步式双向交通控制,特点：各信号间的绿时差为零或等于周期时长适用条件：路口间距短，干线交通量大不足：由于相邻路口同时起绿灯，会导致司机加速赶绿灯而诱发事故,第十二章：干线交叉口交通信号联动控制,交互式双向交通控制,特点：相邻路口在同一时刻，显示相反的灯色，车辆在路段上的行驶时间等于周期的一半适用条件：路口间距符合相位差的要求不足：条件过于苛刻，不容易推广,第十二章：干线交叉
18、口交通信号联动控制,续进式双向交通控制,特点：基于检测交通信息，自动调整相邻路口间的相位差适用条件：适合所有路口不足：需要对交通流进行准确检测,第十二章：干线交叉口交通信号联动控制,、时间距离图,三、定时式线控系统配时设计方法,第十二章：干线交叉口交通信号联动控制,、配时所需数据,(1)交叉口间距(2)街道及交叉口布局(3)交通量(4)交通管理规则(5)车速及延误,第十二章：干线交叉口交通信号联动控制,、配时方案计算,(1)按单点控制方式，计算每个路口的周期长(2)确定线控系统的备选周期，确定关键路口(3)按单点计算各交叉口绿信比与绿灯显示时间(4)关键路口主干道相位显示绿时，就是干道最小绿时
19、(5)非关键路口次干道绿时，就是次干道最小绿时(6)非关键路口周期改用最大周期，次干道绿时采用最小绿时，多余绿时全部分配给主干道,第十二章：干线交叉口交通信号联动控制,实际配时操作中，一般是通过调查干道上的实际平均车速，据此初步确定一些备选周期计算公式如下：然后基于这些备选周期与调查车速，采用以下两种方法，确定相位差：一是图解法，二是数解法,(v)/3600或者：=(v)/(2X3600),第十二章：干线交叉口交通信号联动控制,第二节感应式线控系统和计算机线控系统,一、感应式线控系统,半感应信号机线控系统全感应信号机线控系统关键交叉口感应式线控系统,第十二章：干线交叉口交通信号联动控制,第二节感应式线控系统和计算机线控系统,二、计算机线控系统,脱机线控系统联机线控系统,第十二章：干线交叉口交通信号联动控制,第三节线控系统的连接方式,一、无缆线控系统,依靠同步电机或电源频率连接同时基协调器连接用石英钟时钟连接,第十二章：干线交叉口交通信号联动控制,第三节线控系统的连接方式,二、有线缆线控系统,用主控制机的控制系统逐机传递式线控系统,第十二章：干线交叉口交通信号联动控制,第四节选用线控系统的依据,一、车流的到达特性二、信号交叉口之间的距离三、街道运行条件四、信号的分相五、交通随时间的波动,
