交通枢纽信号灯设计.

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1、课 程 设 计 交通枢纽信号灯设计交通枢纽信号灯设计 学 院： 交通与车辆工程学院 学生姓名： 朱丽燕 崔玮 崔盈利 指导教师： 刚宪约 2014 年 01 月 I 目录 目录I 一 摘要 .1 二 交叉口现状调查与分析.2 2.1 交叉口区域位置及现状2 2.2 交叉口车道情况调查2 2.3 交叉口交通量调查3 2.4 交叉口现状配时4 三 交叉口信号配时方案设计.5 3.1 信号相位确定5 3.2 信号参数设定5 3.3 感应信号控制8 3.4 工作原理8 四 南京路人民路交叉口信号配时模型建立 .10 4.1 基本假设10 4.2 基本参数的确定10 4.3 模型结果分析11 五 全文总

2、结13 六 附件 .13 一 摘要 1 一 摘要 交叉口信号控制是根据不同交叉路口、不同相位、不同方向、不同时段的 交通流量，合理的配置各路口的信号灯的周期长，以及同一周期内的红、绿、 黄信号的响应时间。一般交叉口大多采用固定周期，固定信号比的配时控制方 案。在交通流量较小、交通流量波动较大的交叉口, 固定信号配时由于不能根 据道路上实时车流量的大小，即时的调整信号配时方案，会降低交叉口的通行 能力。应用感应信号控制, 能够有效提高交叉口的运行效益为提高道路服务功 能，采用感应控制在一定程度上可以克服固定配时的不足，设计实时优化的配 时方案对道路畅通和应急决策管理具有重要意义。 本文主要利用半

3、感应信号控制的工作原理，以南京路和人民路为实例，制 定相应的感应信号控制方案，以达到交叉口信号配时的感应控制。 二 交叉口现状调查分析 2 二 交叉口现状调查与分析 2.1 交叉口区域位置及现状 淄博市南京路与人民路交叉口，位于理工大学东北处，附近有瑞贤园，凯 瑞碧园等住宅小区，人口密集复杂，机动车集中，人流、交通流量大且交通流 复杂，交叉口拥挤、车辆运行混乱，特别在高峰时段车流量大。 图 1 南京路与人民路交叉口示意图 2.2 交叉口车道情况调查 通过对南京路与人民路交叉口的实地测量和观测得到了交叉口车道的组成 和实际宽度如下表 1 表 1 南京路与人民路交叉口基本情况 直行右转左转 方向

4、车道数宽度(m)车道数宽度(m)车道数宽度(m) 路幅宽度(m) 进口 33.0 13.0 13.0 东 出口 43.5 29.0 进口 33.0 13.0 13.0 西 出口 43.5 29.0 进口 33.0 13.0 13.0 南 出口 43.5 29.0 进口 33.0 13.0 13.0 北 出口 43.5 29.0 二 交叉口现状调查分析 3 2.3 交叉口交通量调查 通过现场观测，获得交通量数据，了解交通量在时间、空间上的变化和分 布规律，为交通规划、道路建设、交通控制与管理等提供必要的数据，调查结 果如下表 2。 表 2 南京路与人民路各进口道总流量（单位：pcu） 时间东进口

5、总流量西进口总流量南进口总流量北进口总流量 7:00-8:0062788913771291 8:00-9:005356128561104 9:00-10:00437389774744 10:00-11:00398359765616 11:00-12:00351390910524 12:00-13:00260262609388 13:00-14:00416410759603 14:00-15:00368413698609 15:00-16:003764371053626 16:00-17:004205011147612 17:00-18:004596871763906 18:00-19:0040

6、44641274755 早晚高峰小时交通流量流向图 2 所示： 图 2 早晚高峰小时交通流量流向图 由上图可以看出，各个进口的直行车辆都占大部分，尤其是北进口直行车 占到 82%。并且可以看出南京路上的车流量明显高于人民路上的车流量。 二 交叉口现状调查分析 4 2.4 交叉口现状配时 南京路与人民路交叉口信号为四个相位，各相位配时情况如下所示： 表 3 南京路与人民路交叉口现状配时方案（单位：秒） 信号相位周期长度绿灯时长黄灯时长绿灯时序 东西向直行103183321 东西向左转1031532439 南北向直行1032834270 南北向左转10330373103 三 交叉口信号配时方案设计

7、 5 三 交叉口信号配时方案设计 交叉口信号控制的目的，是通过为不同流向、不同种类交通流提供通过路 口的时间路权，从时间上消除路口内交通流的冲突点。以往的信号控制是采用 定时信号控制，对一些车流量小的道路绿灯时间造成了浪费，降低了整个交叉 口的绿灯时间利用率。为了提高绿灯时间利用效率，采用交叉口感应信号控制。 3.1 信号相位确定 通过对早晚高峰交叉口流量流向的统计和分析，确定南京路与人民路交叉 口采用四相位交叉口信号控制，分别为：东西直行、东西左转、南北直行、南 北左转，各路口右转车辆不受信号灯控制，具体如下图 3 所示： 图 3 十字交叉路口相位设计 3.2 信号参数设定 计算每车道的饱和

8、流量 S： 在这一模型中，要对每个车道计算饱和流量，理想饱和流量一般取直行和 左转车道为 1800 pcu/h，右转车道为 1550pcu/h，然后对该值进行修正，修正公 式为： （3- LTRTgHVw ffffNfSS 0 1） 校正后车道组的饱和流量；S 每条车道理想条件下的饱和流量； 0 S 车道宽度校正系数； w f 重型车校正系数； HV f 坡度校正系数； g f 三 交叉口信号配时方案设计 6 左转校正系数； LT f 右转校正系数； RT f 表 4 南京路与人民路交叉口饱和流量 基本饱和 流量 (pcu/h) 车道 数量 车道宽 度校正 系数 重型车 校正系 数 坡度校 正

9、系数 左转校 正系数 右转校 正系数 校正后 的饱和 流量 进 口 车道组 成 0 SN w f HV f g f LT f RT fS 左转 180010.93 0.99 1.00 0.95 1574 直行 180030.93 0.96 1.00 4821 东 右转 155010.93 0.97 1.00 0.97 1356 左转 180010.93 0.98 1.00 0.95 1558 直行 180030.93 0.99 1.00 4972 西 右转 155010.93 0.96 1.00 0.97 1342 左转 180010.93 0.97 1.00 0.95 1543 直行 180

10、030.93 0.96 1.00 4821 南 右转 155010.93 0.98 1.00 0.97 1370 左转 180010.93 0.95 1.00 0.95 1511 直行 180030.93 0.97 1.00 4871 北 右转 155010.93 0.96 1.00 0.97 1384 流量比计算，求出： max y iii Sqy/ （3- iii Sqy/ 2） 第 i 个实际到达流量（调查得到） ； i q 第 i 相位流向的饱和流量； i S （3- n i ii yyY 1 ),max( 3） 第 i 个相位的最大流量比； i y 三 交叉口信号配时方案设计 7 表

11、 5 南京路与人民路交叉口流量比 进口车道组成 早高峰小时交通 量(pcu/h) 矫正后的饱和流 量(pcu/h) 流量比 左转 19915740.13 直行 28248210.06 东 右转 14613560.11 左转 24715580.16 直行 58749720.12 西 右转 5513420.04 左转 22815430.15 直行 90048210.19 南 右转 24913700.18 左转 19815110.13 直行 106248710.22 北 右转 3113840.02 采用韦伯斯特信号配时优化公式，得到信号最佳周期为： （3- Y L C 1 55 . 1 0 4） 信

12、号最佳周期； 0 C 表示每个周期的各相位总损失时间，其计算公式为：L （3- 0 () n iii i LlIA 5） 车辆启动损失时间，一般取 3 秒； i l 绿灯间隔时间，即黄灯时间加全红灯清路口时间，一般黄灯为 3s， i I 全红灯为 24s； 黄灯时间，有一般为 3s； i A 所设相位数； n 确定完最佳周期后，再计算总有效绿灯时间： i ALCGe 0 三 交叉口信号配时方案设计 8 （3-6） 各相位有效绿灯时间由下式确定： （3- Y yy Gg ii ee ),max( 7） 各相位的绿信比，按下式计算： 0 C ge （3-8） 根据上述公式和数据，求得交叉口最佳周期

13、为 64.24s，其中黄灯时间为 3s，损失时间 L=12s，各相位配时如下表： 表 6 南京路人民路交叉口信号配时 相位周期(s)有效绿灯时间(s)绿信比 直行 64.2414.4 0.22 人民路 左转 64.246.1 0.09 直行 64.2426.1 0.41 南京路 左转 64.245.6 0.09 3.3 感应信号控制 感应信号控制是通过车辆检车器测定到达进口道的交通需求，使信号显示 时间适应测得交通需求的一种控制方式。根据检测器在交叉口进口道分布位置 不同，分为全感应控制和半感应控制两类。本文采用将感应控制器设置在次干 路进口道上的半感应控制。 3.4 工作原理 半感应控制使用

14、于一个方向流量大、变化大，而另一个方向交通量很小的 交叉路口，它由半感应自动信号机和车辆检测器组成，次干路优先控制下，平 时主路上总是绿灯，次路总是红灯，只有当次路检测到车辆到来满足一定条件 时，其灯色才转换为绿色。实际运用中，为避免绿灯时间太短发生交通事故， 当次路检测到车辆到达满足给定条件时，必须等待主路设置的最小绿灯时间结 束时，才能把绿灯信号转移到次路。 首先在主干路直行相位设置最小绿灯时间 g1，当最小绿灯时间结束时，信 号机控制器开始判断次干路直行车道计数器是否满足通行条件，若满足条件， 则为次干路直行相位分配最小绿灯时间 g2。当次干路直行相位结束时，信号控 三 交叉口信号配时方

15、案设计 9 制器开始第二次判断，对次干路左转车道计数器车辆数是否满足条件，若满足 条件，则向次干路左转相位分配最小绿灯时间 g3。当次干路左转相位结束的时， 向主干路左转分配最小绿灯时间 g4，直至主干路左转时间结束。 若经过两次判断次干路都没有满足通行条件，则主干路直行绿灯时间延长 至最大绿灯时间，之后依次将相位分配给主干路左转、次干路直行、次干路左 转。具体流程图如下： 主干路直行分配 最小绿灯灯时间 次干路直行通行 （计数器清零） 次干路左转通行 （计数器清零） 次干路左转通行 （计数器清零） 主干路左转 通行 主干路直行延长 至最大绿灯时间 主干路左转 通行 主干路左转 通行 次干路直

16、行通行 （计数器清零） 次干路左转通行 （计数器清零） 次干路直行 是否满条件 件 次干路左转 是否满条件 件 次干路左转 是否满条件 件 对次干路左转车 道数量判断 是否 是是否否 主干路左转 通行 三 交叉口信号配时方案设计 10 图 4 交叉口感应控制工作原理 四 南京路人民路交叉口信号配时模型建立 11 四 南京路人民路交叉口信号配时模型建立 4.1 基本假设 (1)假设所有的司机和行人都遵守现行的交通规则，不会出现交通事故； (2)信号灯的转换与车辆的起动的损失时间为定值； (3)右转相位不受信号灯的信号控制，即可以实时放行； (4)假设车辆到达服从泊松分布； (5)通过停比线的车辆遇上黄灯时可继续前行，作为绿灯的特殊情况来处理。 4.2 基本参数的确定 通过前面对南京路与人民路交叉口的调查和数据的分析，将南京路确定为 主干路，人民路确定为次