交通运输 道路交通管理与控制第五章单点交叉口的信号控制

《交通运输 道路交通管理与控制第五章单点交叉口的信号控制》由会员分享，可在线阅读，更多相关《交通运输 道路交通管理与控制第五章单点交叉口的信号控制（53页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、交通运输 道路交通管理与控制第 五章单点交叉口的信号控制 交通运输 道路交通管理与控制第 五章单点交叉口的信号控制 一、交通信号灯及其设置依据一、交通信号灯及其设置依据 （一）交通信号灯（一）交通信号灯 交通信号灯及其控制技术随着社会的发展而发展。 早期的交通信号灯只有红、 绿两种灯色， 绿色表示允许通行， 红色表示禁止。后来由于车辆不断增多以及驾驶员争道，则出现了红、黄、绿三种灯色的交通信号控制。黄灯对驾驶 员争道起预警作用，黄灯亮表示红灯即将亮，车辆须停止。随着交通事业的发展，在交叉路口，各个方向的车-车冲 突、人-车冲突问题越来越突出，这就要求对车流、人流在时间上进行更加严格的分离。为了

2、适应这种发展的需要， 信号配时技术的研究得到不断进步，相继出现了各种时间分离方法。同时，由于电子技术的不断发展，也为设计适应 需要的交通信号控制机及车辆检测器提供了条件。同时也先后出现了不同种类的交通信号控制设备，例如 ： 机械控制 器、电机控制器、电子控制器、直至计算机控制系统。相应的产生了符合多种时间分离方法的多样化的现代信号灯。 除了红、黄、绿三色灯以外，还出现了指示方向的箭头灯、闪烁灯以及倒计时指示灯等。 随着信号灯种类的发展， 各国使用这些信号灯的含义也有一些差异。 后来， 经过各国家协商， 基本上认同了 1974 年的欧洲道路交通标志和信号协定，其信号灯含义简述如下： 1非闪灯：

3、（1）绿灯面对绿灯的车辆可通行。 （2）红灯面对红灯的车辆禁止通行。 （3）黄灯即将亮红灯，车辆需停止。 2闪烁灯： （1）红灯闪警告车辆不许通行。 （2）黄灯闪车辆可以通行，但要特别小心。 3箭头灯： （1）绿色箭头灯车辆只允许沿箭头所指的方向通行。 （2）红色或黄色箭头灯只对箭头所指方向起红灯或黄灯的作用。 4专用于自行车的信号灯： （1）应在信号灯的基础上加有自行车的图案。 5专用于行人的信号灯： 应在信号灯的基础上加上人形图案。 我国 2003 年 10 月颁布的中华人民共和国道路交通安全法中对信号灯含义有如下规定： （1）绿灯亮时，准许车辆、行人通行，但转弯的车辆不准防碍直行的车辆和

4、被放行的行人通行。 （2）黄灯亮时，不准车辆、行人通行，但已越过停止线的车辆和进入人行横道的行人，可以继续通行。 （3）红灯亮时，不准车辆、行人通行。 （4）绿色箭头灯亮时，准许车辆按箭头所示方向通行。 （5）黄灯闪烁时，车辆、行人须在确保安全的原则下通行。 对人行横道灯信号有如下规定： （1）绿灯亮时，准许行人通过人行横道。 （2）绿灯闪烁时，不准行人进入人行横道，但已进入人行横道的，可以继续通行。 （3）红灯亮时，不准行人进入人行横道。 使用交通控制信号的主要目的是使各类、各向交通流有序、高效地通行。一个交叉口若其车流量较小时，通过 设置停车或让路标志就可解决交通分离问题 ； 一旦当交叉口

5、的交通量接近其通行能力时，若不设置交通控制信号，就 会因车流不畅而大大增加车辆的停车次数与延误时间。正确设计、合理设置和有效运用交通控制信号，不仅可以达到 提高交叉口的通行能力、疏散交通、保证交通畅通的目的，而且兼有改善交通安全的效果。 （二）交通信号的设置依据（二）交通信号的设置依据 一般来说，当交通量发展到接近停车或让路标志交叉口所能处理的能力时，才在这种交叉口上加设交通信号控 制。由于设有停车或让路标志的交叉口和采用信号灯控制的交叉口各有利弊，各有其适用的条件。所以，信号灯设得 合理、正确，就能够发挥信号灯的交通效益 ； 设置不当时，非但浪费了设备及安装费用，且对交通还会造成不良的后 果

6、。设置交通控制信号虽有理论分析的依据，但尚未成为公认的有效方法，加上世界各国的交通条件又各有差异，所 以各国制定依据的具体数字不尽相同，但原则上大多根据交叉口的通行能力和交叉口的延误来确定是否采用。 我国于 1994 年颁布实施国家标准道路交通信号灯安装规范（GB1488694）。该规范对我国各道路交叉口 和路段上交通信号灯的安装依据、安装方法和安装要求作出了规定。其中，对于信号灯的安装规定了如下的依据： （1）当进入同一交叉口高峰小时及 12h 交通流量超过表 5-1 所列数值及有特别要求的交叉口可设置机动车信 号灯。 表 5-1 交叉口设置信号灯的交通流量标准表 5-1 交叉口设置信号灯的

7、交通流量标准 主路交通流量（辆H）主路交通流量（辆H）支路交通流量（辆H）支路交通流量（辆H） 主道路宽度（M）主道路宽度（M） 高峰小时高峰小时12H12H高峰小时高峰小时12H12H 75080003503800 80090002702100小于 1200130001902000 900100003904100 1000120003002800 1400150002102200 大于 1800200001501500 注：表中交通流量按小客车计算，其他车辆应折算为小客车当量。 12h 交通流量为 7:0019:00 的交通流量。 （2）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

8、分道线且道路宽度大于 15m 时，应设置非 机动车道信号灯。 （3）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。 （4）实行分道控制的交叉口应设置车道信号灯。 （5）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、交通信号控制参数二、交通信号控制参数 一般来说，在交通控制中至少有 3 个基本参数是可以由信号机直接控制的，这就是周期 C、绿信比 和相位差 tos。除此之外，某些信

9、号机还能对相位数进行控制，如从 2 相位变成 4 相位或相反等。 （一）步伐和步长（一）步伐和步长 考虑左图所示的灯控路口。每个方向最多有 8 种灯色：红、黄、绿、左箭头、直箭头、右箭头、人行红灯、人 行绿灯。当进行信号控制时，这些灯色中的某些将被点亮。某一时刻，灯控路口各个方向各信号灯状态所组成的一组 确定的灯色状态称为步伐，不同的灯色状态构成不同的步伐。例如：信号机在时刻 7:30 开机，此时，南北方向左转 绿箭头灯和红灯亮，东西方向的红灯亮，所有人行红灯亮，其他灯均不亮，若该状态持续 35s，则我们说这是控制方 案中的一个步伐，其步长为 35s。一般来说，步长的变化单位为 1s，因此，其

10、最小值为 1s。 （二）周期（二）周期 用于指挥交通的信号总是一步一步循环变化的，一个循环由有限个步伐构成。一个循环内各步伐的步长之和称 为信号周期，简称周期。 周期时长也是信号灯各种灯色轮流显示一次所需要的时间，即各种灯色显示时间之总和；或是某主要相位的绿 灯启亮开始到下次该绿灯再次启亮之间的一段时间。 （三）相位（三）相位 在交通控制中，为了避免平面交叉口上各个方向交通流之间的冲突，通常采用分时通行的方法，即在一个周期 的某一个时间段，交叉口上某一支或几支交通流具有通行权（即该方向上的信号灯为绿色或绿箭头） ，而与之冲突的 其他交通流不能通行（即该方向上的信号灯为红色）。在一个周期内，平面

11、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，则称该信号系统为几相位系统。 可以用有向线段表示相位，有向线段的箭头方向与车辆运动方向一致。若一个灯控路口为 4 相位系统，第 1 相 位东西向交通流直行，第 2 相位东西向交通流左转，第 3 相位南北向交通流直行，第 4 相位南北向交通流左转，而所 有右转向交通流均不予控制，其交通运行图如图 5-2 所示。 有时为了提高路口利用率，某一相位一支交通流的通行权可以保持到下一个相位，最常见的是左转交通流，如 下图所示。由于第 2 相和第 4 相的左转交通流分别为第 1 相和第 3 相的延续，因而其步长可以

12、短一些，如几秒钟。因 此，有人称之为“半相位”。不少著作对左转相进行了详细分类，然而，用步伐和步长的概念去描述却相当简单 ： 上 述例子实际为一个周期中的四个步伐。 （四）绿信比（四）绿信比 在一个信号周期中，各相位的有效绿灯时间与周期长度的比值称为绿信比。若设 gei 为第 i 相信号的有效绿灯 时间，C 为周期长度，则该相信号的绿信比 i 为 （5-1） 显然，0iOm时，交通量随占有率的增加而降低；当占有率O=100%时，交通量为零， 道路完全堵塞。 （二）相位差与绿信比控制模式（二）相位差与绿信比控制模式 除了周期之外，相位差和绿信比也是交通信号控制最重要的控制参数。相位差决定于路口之

13、间几何间距及系统 的车流宏观平均速度，如果系统具有相对稳定的交通行为，平均车速也视为定值，那么相位差也应该是不变值。然而 由于协调控制，周期长短在变化，要保持确定的相位差，就必须实现相位差跟踪控制。要注意的是相位差的频繁变化 对系统协调控制不利，应根据实际需要对相位差进行锁定控制。 绿信比控制分为宏观绿信比控制和微观绿信比控制。宏观绿信比控制对应方案选择，微观绿信比控制对应于多 相位控制中每一个相位状态绿信比的微调控制。 在微观绿信比控制中主要考虑是否延长或缩短可变步伐的绿信比。 在 绿信号结束之前，若车辆检测器探测到有车辆，就需要延长绿信号时间；如果没有检测到车辆，就缩短绿信号时间。 为了使

14、系统控制过程保持稳定，由感应控制引起的时间差必须设法在指定的步伐加以补偿，使信号周期保持固定。 人为设定单位延长时间，如确定 5 秒/单位，当实际检测车辆间隙时间小于 5 秒时，则信号继续延长。当检测 的间隙时间大于 5 秒时，进入下一步信号显示。如果延长时间达到限定的最大绿灯时间，则取消延长，信号执行下一 步。 （三）时间表控制模式（三）时间表控制模式 在这种控制方式下，系统采用感应控制和方案选择相结合。根据平时收集到的交通信息，总结出一套适合于交 叉口在不同时间段内（高峰期及非高峰期）的交通控制方案，将这些方案设置于控制系统内。在实时控制时，系统根 据车辆检测器实时采集数据选择方案，在此基

15、础上进行感应信号控制。一旦车辆检测器出现故障，也可以根据平时积 累的交通规律数据按预定的方案进行信号控制。 （四）子区域连接控制模式（四）子区域连接控制模式 当考虑区域交通控制系统时，在控制区域范围内可以根据区域内交通状况把许多路口划分为不同的周期子区。 一个周期子区可以由二个以上路口组成，也可以由单一路口组成。在一个周期子区内必有一个关键路口，这些关键路 口都应安装车辆检测器。 关键路口收集的交通数据决定了该子区的控制方案。 同一周期子区内又划分为不同的相位差 绿信比子区。 单个交叉口定时信号控制是其他信号控制方法的基础，本节将介绍定时信号控制的基本原理和定时信号控制配 时的基本流程，并考虑

16、到公交优先、混合交通、行人信号等特殊情况下，信号配时的优化过程及交叉口的渠化方法。 一、定时信号配时的基本内容一、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：确定信号相位方案和信号基本控制参数。 （一）信号相位方案（一）信号相位方案 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示次序。相位的概念 在第一节中已经讲述，一般来说，信号控制多采用两相位配时图，如图 5-6 所示： 图 5-6 两相位信号配时图图 5-6 两相位信号配时图 图 5-6 所示的两相位定时信号相位图是最常见的十字交叉口的相位安排方式。这种相位方案适用于左转车流量 较小的情况下，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、相位次序等常常是要依据左转流量的要求来确定的。根据相位的设置是否允许左转车流与其他车流发 生冲突，可以将相位分成允许冲突相位和保护转弯相位两类。当然，按照这个原理，对于右转车流同样也是适用的。