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第3章交通信号控制基础分解

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  • 卖家[上传人]:大米
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    • 1、1课程内容课程内容第第1章章 绪论绪论第第2章章 交叉口优先规则控制交叉口优先规则控制第第3章章 交通信号控制基础交通信号控制基础第第4章章 单点信号控制单点信号控制第第5章章 干线及区域信号控制干线及区域信号控制第第6章章 交通控制的评价指标交通控制的评价指标第第7章章 交通控制系统组成及原理交通控制系统组成及原理第第8章章 典型交通信号控制系统简介典型交通信号控制系统简介第第9章章 高速公路交通控制高速公路交通控制第第10章章 交通控制系统的建立交通控制系统的建立2第第3章章 交通信号控制基础交通信号控制基础当路口交通流量较小时,宜采用优先规则控制;当路口交通流量较小时,宜采用优先规则控制;当路口交通流量较大时,宜采用信号控制。当路口交通流量较大时,宜采用信号控制。 交通信号控制是时间分离的交通组织形式。交通信号控制是时间分离的交通组织形式。 通常在停车让路控制基础上,根据交叉口交通流通常在停车让路控制基础上,根据交叉口交通流量、车辆延误、交通冲突、行人安全、事故记录量、车辆延误、交通冲突、行人安全、事故记录以及交叉口所处的位置等多方面因素,来考虑设以及交叉口所处的位置等多方面因素

      2、,来考虑设置信号灯的必要性。置信号灯的必要性。3第第3章章 交通信号控制基础交通信号控制基础第第1节概述节概述第第2节信号相位节信号相位第第3节信号控制基本参数节信号控制基本参数第第4节饱和流率节饱和流率第第5节交叉口车辆受阻状况描述节交叉口车辆受阻状况描述41.1 信号控制的概念1.2 信号控制的适用条件第第1节节 概述概述51.1信号控制的概念信号控制的概念交通信号(交通信号(Traffic signal)广广义义上上讲讲,在在道道路路上上用用来来传传送送具具有有法法定定意意义义指指挥挥交交通通流流通通行行或或停停止止的的光光、声声、手手势势等等,都都是是交交通通信信号号。道道路路上上常常用用的的交交通通信信号号有有灯灯光光信信号号和和手手势势信信号号。灯灯光光信信号号通通过过交交通通信信号号灯灯或或称称交交通通红红绿绿灯灯的的灯灯色色来来指指挥挥交交通通;手手势势信信号号则则由由交交通通管管理理人人员员通通过过法法定定的的手手臂臂动动作作姿姿势势或或指指挥棒的指向来指挥交通。挥棒的指向来指挥交通。交通信号控制(交通信号控制( Traffic signal Control)是是指指

      3、通通过过改改变变交交通通红红绿绿灯灯的的灯灯色色显显示示的的时时间间长长短短来来指挥或控制交通流的通行,简称信号控制。指挥或控制交通流的通行,简称信号控制。61.1信号控制的适用条件信号控制的适用条件通通常常是是在在停停车车、让让路路控控制制的的基基础础上上,根根据据交交叉叉口口交交通通流流量量、车车辆辆延延误误、交交通通冲冲突突、行行人人安安全全、事事故故记记录录以以及及交交叉叉口口所所处处的的位位置置等等多多方方面面因因素素,来来考考虑虑设设置置信信号号灯灯的的必必要要性性。我我国国于于2006年年颁颁布布实实施施了了新新的的国国家家标标准准道道路路交交通通信信号号灯灯设设置置与与安安装装规规范范(GB14886-2006)。该该规规范范对对我我国国各各道道路路交交叉叉口口和和路路段段上上交交通通信信号号灯灯的的安安装装依依据据、安安装装方方法法和和安安装装要要求求作作出出了了规规定定。其其中中,用用于于交交叉叉口口信信号号灯灯设设置置的的交交通通流流量量条条件件如如表表3-1-1所示。所示。71.1信号控制的适用条件信号控制的适用条件8第第3章章 交通信号控制基础交通信号控制基础

      4、第第1节概述节概述第第2节信号相位节信号相位第第3节信号控制基本参数节信号控制基本参数第第4节饱和流率节饱和流率第第5节交叉口车辆受阻状况描述节交叉口车辆受阻状况描述92.1 信号相位的概念信号相位的概念2.2 相序相序第第2节节 信号相位信号相位102.1信号相位的概念信号相位的概念信号相位(信号相位(Signal phase)信信号号相相位位是是一一种种信信号号状状态态,在在此此状状态态(时时间间)内内,至少有一个车流获得通行权(至少有一个车流获得通行权(right of way)。)。信号相位时长(信号相位时长( Period of signal phase)是是指指一一个个信信号号相相位位所所包包含含的的信信号号灯灯显显示示时时间间的的总总和,也即多个时段的时间总和。和,也即多个时段的时间总和。信号相位数信号相位数 (Number of signal phase)信号灯显示一个循环,所包含的通行权总数。信号灯显示一个循环,所包含的通行权总数。112.1信号相位的概念信号相位的概念图3-2-1 信号相位的信号相位的说明明 122.2 相序(相序(Phase sequence)相位

      5、的运行顺序即为相序。相位的运行顺序即为相序。图3-2-2 相位相位图示例(示例(n =3)图3-2-3 相位相位图示例(示例(n =4)13第第3章章 交通信号控制基础交通信号控制基础第第1节概述节概述第第2节信号相位节信号相位第第3节信号控制基本参数节信号控制基本参数第第4节饱和流率节饱和流率第第5节交叉口车辆受阻状况描述节交叉口车辆受阻状况描述143.1信号参数信号参数3.2信号配时参数信号配时参数第第3节节 信号控制基本参数信号控制基本参数153.1 信号参数信号参数(1)信号绿灯时间)信号绿灯时间(2)信号红灯时间)信号红灯时间(3)信号黄灯时间)信号黄灯时间(4)全红时间)全红时间(5)绿灯间隔时间)绿灯间隔时间?163.1 信号参数信号参数(1)信号绿灯时间:)信号绿灯时间:G(秒)(秒)信号绿灯:信号绿灯:表示车辆可以通行。表示车辆可以通行。在平面交叉口,面对绿灯的车辆可以直行、左在平面交叉口,面对绿灯的车辆可以直行、左转或右转。左、右转车辆必须让合法通行的转或右转。左、右转车辆必须让合法通行的其他车辆和行人其他车辆和行人, ,横道线内行人先行。横道线内行人先行。绿绿色色

      6、箭箭头头灯灯表表示示车车辆辆只只允允许许沿沿箭箭头头所所指指的的方方向向通行。通行。信信号号绿绿灯灯时时间间是是绿绿灯灯(或或绿绿箭箭头头灯灯)显显示示的的时时间长度,用间长度,用G G表示,秒。表示,秒。173.1 信号参数信号参数(2)信号红灯时间:)信号红灯时间:R(秒)(秒)信号红灯:信号红灯:表示不允许车辆通行。表示不允许车辆通行。在平面交叉口,面对在平面交叉口,面对红红灯的车辆不能越过停车灯的车辆不能越过停车线。线。 红红箭箭头头灯灯表表示示仅仅对对箭箭头头所所指指的的方方向向起起红红灯灯的的作作用。用。信信号号红红灯灯时时间间是是红红灯灯(或或红红箭箭头头灯灯)显显示示的的时时间长度,用间长度,用R R表示,秒。表示,秒。18(3)信号黄灯时间:)信号黄灯时间:A(秒)(秒)信号黄灯(独立黄灯):信号黄灯(独立黄灯):表示即将亮红灯,面表示即将亮红灯,面对黄灯的车辆应该依次停在各进口道停车线以对黄灯的车辆应该依次停在各进口道停车线以外。当黄灯启亮时,已经进入交叉口(通过或外。当黄灯启亮时,已经进入交叉口(通过或部分通过停车线)的车辆可以继续通行,驶离部分通过停车线)的车辆

      7、可以继续通行,驶离交叉口。交叉口。信号黄灯时间信号黄灯时间是信号黄灯显示的时间长度,用是信号黄灯显示的时间长度,用A A表示表示 ,秒,秒3.1 信号参数信号参数n黄灯时间的设置:黄灯时间的设置:基于交叉口交通安全方面的要求。基于交叉口交通安全方面的要求。n黄灯时间的取值范围一般为黄灯时间的取值范围一般为3 35 5秒。秒。黄黄灯灯时时间间不不宜宜较较长长,当当黄黄灯灯时时间间大大于于5 5 秒秒时时,超出部分通常用全红时间取代。超出部分通常用全红时间取代。n 箭头黄灯表示:箭头黄灯表示:仅对箭头所指的方向起黄灯的作用。仅对箭头所指的方向起黄灯的作用。 (3)信号黄灯时间:)信号黄灯时间:A(秒)(秒)20(4)全红时间:r(秒)n 全红时间:全红时间:指指交交叉叉口口处处于于“四四面面红红灯灯”控控制制状状态态的的下下的的一段一段红灯时间红灯时间。n 全红时间的作用:全红时间的作用:清清路路口口,并并提提供供较较大大的的安安全全余余地地。使使滞滞留留在在交叉口冲突区内的车辆能够安全地疏散。交叉口冲突区内的车辆能够安全地疏散。n 全红时间的长短:全红时间的长短:应视交叉口具体情况而定。

      8、应视交叉口具体情况而定。3.1 信号参数信号参数21(5)绿绿灯灯间间隔隔时时间间(Intergreen time):E(秒)(秒)一一个个信信号号相相位位绿绿灯灯时时间间结结束束,到到下下一一个个信信号号相相位位绿绿灯灯时时间间开开始始之之间间的的时时间间间间隔隔,称称为为绿绿灯灯间间隔隔时时间间。绿绿灯灯间间隔隔时时间间用用符符号号 E(秒秒)表示。表示。3.1 信号参数信号参数223.2 信号配时参数信号配时参数(1)信号周期)信号周期(2)相位有效绿灯时间)相位有效绿灯时间(3)相位损失时间)相位损失时间(4)周期损失时间)周期损失时间(5)周期有效绿灯时间)周期有效绿灯时间(6)相位绿信比)相位绿信比(7)周期绿信比)周期绿信比?233.2 信号配时参数信号配时参数(1)信号周期()信号周期(Signal cycle)概念概念信信号号灯灯色色显显示示一一个个循循环环所所需需要要的的时时间间,称称为为信信号号周周期期,用用符符号号 (秒秒)表表示示。如如前前所所述述,信信号周期同时又是各相位的时长之和。号周期同时又是各相位的时长之和。 信号配时图(信号配时图(Signal ti

      9、ming diagram)把把一一个个信信号号周周期期内内不不同同相相位位的的灯灯色色及及时时长长用用图图的的形形式式表表示示出出来来就就是是信信号号配配时时图图。为为了了直直观观明明了,通常用信号配时图来描述信号周期。了,通常用信号配时图来描述信号周期。24 无全红(无全红(r=0r=0)的两相位)的两相位(n=2)(n=2)信号配时图信号配时图下标下标1 1:表示东西方向(:表示东西方向(1 1相位)相位)下标下标2 2:表示南北方向(:表示南北方向(2 2相位)相位) C = GC = G1 1 + A+ A1 1 + R+ R1,1, C = G C = G2 2 + A+ A2 2 + R+ R2 225C = GC = G1 1 + A+ A1 1 + R+ R1 1C = GC = G2 2 + A+ A2 2 + R+ R2 2C = GC = G1 1 + A+ A1 1 + R+ R1 1 = G= G2 2 + A+ A2 2 + R+ R2 2 无全红(无全红(r=0r=0)的两相位)的两相位(n=2)(n=2)信号配时图信号配时图26信号周期由两个绿灯信号时段

      10、信号周期由两个绿灯信号时段T T1 1和和T T2 2组成:组成: T T1 1 1 1相位绿灯信号时段,秒;相位绿灯信号时段,秒; T T2 2 2 2相位绿灯信号时段,秒;相位绿灯信号时段,秒; 无全红(无全红(r=0r=0)的两相位)的两相位(n=2)(n=2)信号配时图信号配时图27 C = T C = T1 1 + T+ T2 2 = =(G G1 1+A+A1 1)+ +(G G2 2+A+A2 2) = =(G G1 1+G+G2 2)+ 2A + 2A (设:(设:A A1 1 = A = A2 2 = A = A) = G + 2A , = G + 2A , G G 周期绿灯时间周期绿灯时间 无全红(无全红(r=0r=0)的两相位)的两相位(n=2)(n=2)信号配时图信号配时图28 无全红(无全红(r=0r=0)的三相位)的三相位(n=3)(n=3)信号配时图信号配时图29 信号周期由三个绿灯信号时段组成:信号周期由三个绿灯信号时段组成: T T1 1= G= G1 1+A+A1 1 T T2 2= G= G2 2+A+A2 2 T T3 3= G= G3 3+A+

      11、A3 3 无全红(无全红(r=0r=0)的三相位)的三相位(n=3)(n=3)信号配时图信号配时图30 C = C = T T1 1+ T+ T2 2 + T + T3 3 =G =G1 1+A+A1 1+G+G2 2+A+A2 2+G+G3 3+A+A3 3 = =(G G1 1+G+G2 2+G+G3 3)+3A+3A,(设:,(设:A A1 1=A=A2 2=A=A3 3=A=A) = G+3A= G+3A, (G=GG=G1 1+G+G2 2+G+G3 3)31 无全红的三相位信号控制配时图无全红的三相位信号控制配时图 C = G C = G1 1+A+A1 1+R+R1 1 = G= G2 2+A+A2 2+R+R2 2 = G= G3 3+A+A3 3+R+R3 3 32对对于于全全红红时时间间为为零零的的多多相相位位信信号号控控制制,其其信信号周期表达式的一般形式为:号周期表达式的一般形式为:设:设:A1= A2=Ai,则可以改写为:,则可以改写为:C = G + nA , G G为周期绿灯时间为周期绿灯时间 33全红:推迟下一相位的绿灯起始时刻。全红:推迟下一相位的绿灯

      12、起始时刻。 有全红(有全红(r r 0 0)的两相位()的两相位(n=2n=2)信号配时图)信号配时图34 C = G1+A+R1=G2+A+R2 =(G1+A+r)+(G2+A+r) =(G1+G2)+ 2(A+r) = G+2(A+r) ,G = G1 + G2 其中:其中: 相位相位1时间时间 = G1+A+r , 相位相位2时间时间 = G2+A+r 有有全全红红时时间间的的多多相相位位信信号号控控制制,其其信信号号周周期期的一般表达式为:的一般表达式为: 显显然然当当r r = = 0 0时时,即即无无全全红红信信号号控控制制是是有有全全红信号控制的一个特例。红信号控制的一个特例。3536例例3-3-1 现现有有一一两两相相位位信信号号控控制制交交叉叉口口。信信号号周周期期C=60秒秒,黄黄灯灯时时间间A=3秒秒,相相位位A绿绿灯灯时时间间G1=30秒,无全红时间。试求:秒,无全红时间。试求:(1)绘制信号配时图,并给出标注;)绘制信号配时图,并给出标注;(2)周期表达式。)周期表达式。例题:例题:3-3-1, C=60秒,秒, A=3秒,秒, G1=30秒秒解:解:(1)绘

      13、制信号配时图)绘制信号配时图37例题:例题:3-3-1, C=60秒,秒, A=3秒,秒, G1=30秒秒(2)信号周期表达式)信号周期表达式C= G1+A+ R1=30+3+27=60(秒)(秒)C= G2+A+ R2=24+3+33=60(秒)(秒)C= G+2A=(30+24)+2x3=60(秒)(秒)38例题:例题:3-3-2略,同学们自己看书!略,同学们自己看书!39例例3-3-3 现现有有一一两两相相位位信信号号控控制制交交叉叉口口。信信号号周周期期C=60秒秒,黄黄灯灯时时间间A=3秒秒,相相位位A绿绿灯灯时时间间G1=30秒,全红时间秒,全红时间r=2秒。试求:秒。试求:(1)绘制信号配时图,并给出标注;)绘制信号配时图,并给出标注;(2)周期表达式。)周期表达式。40例例3-3-3 C=60秒,秒,A=3秒,秒,G1=30秒,秒,r=2秒。秒。解:解:(1)绘制信号配时图并给出标注;)绘制信号配时图并给出标注;A相位:相位: G1=30秒,秒,A=3秒,秒, R1=C- G1-A=60-30-3=27秒秒41例例3-3-3 C=60秒,秒,A=3秒,秒,G1=30秒,

      14、秒,r=2秒。秒。解:解:(1)绘制信号配时图并给出标注;)绘制信号配时图并给出标注;B相位:相位:G2=C-G1-2(A+r)=60-30-2(3+2)=20秒秒, A=3秒,秒,R2=C- G2-A=60-20-3=37秒秒42(2)周期表达式)周期表达式C = G1+A+R1=30+3+27=60(秒)(秒)C = G2+A+R2=20+3+37=60(秒)(秒)C = G+2(A+r)=(30+20)+2(3+2) = 60(秒)(秒)例例3-3-3 C=60秒,秒,A=3秒,秒,G1=30秒,秒,r=2秒。秒。43(2 2)相位有效绿灯时间)相位有效绿灯时间绿绿灯灯信信号号时时段段内内能能充充分分被被利利用用的的时时间间,称称为为有有效效绿绿灯灯时时间间,它它等等于于绿绿灯灯信信号号时时段段减减去去前前后损失时间(启动、停车损失时间)。后损失时间(启动、停车损失时间)。充充分分被被利利用用:以以最最大大的的离离开开率率(饱饱和和流流率率)离开(通过停车线)。离开(通过停车线)。44(2 2)相位有效绿灯时间)相位有效绿灯时间绿灯信号时段绿灯信号时段对对于于任任一一相相位位i

      15、而而言言,Gi+A (秒秒),称称为为这这一一相相位位的的绿绿灯灯信信号号时时段段,即即:每每个个相相位位的的绿绿灯灯信信号号时时段段为为该该相相位位的的实实际际绿绿灯灯时时间间与与黄黄灯灯时时间之和。间之和。有效绿灯时间与绿信比有效绿灯时间与绿信比绿绿灯灯信信号号时时段段内内能能充充分分被被利利用用的的时时间间,称称为为有有效效绿绿灯灯时时间间,它它等等于于绿绿灯灯信信号号时时段段减减去去前前后损失时间(启动停车损失时间)。后损失时间(启动停车损失时间)。 (2 2)相位有效绿灯时间)相位有效绿灯时间(2 2)相位有效绿灯时间)相位有效绿灯时间 G Geiei=G=Gi i+A-(+A-(l1 1+ +l2 2 )=G)=Gi i+A-+A-l, (, (l=l1 1+l2 2 ) ) G Geiei=G=Gi i+A-(+A-(l1 1+ +l2 2 )=G)=Gi i+A-+A-l, (, (l=l1 1+l2 2 ) )式中:式中: l 启启动停车损失时间,动停车损失时间,(2 2)相位有效绿灯时间)相位有效绿灯时间48相位损失时间:相位损失时间:指指一一个个信信号号相相位位时

      16、时间间内内,不不能能充充分分被被利利用用的的时时间间,它它包包括括相相位位绿绿灯灯信信号号时时段段内内前前后后损损失失时时间间和和相相位位时时间间内内的的全全红红时时间间,即即:l+r+r (秒秒),为相位损失时间。为相位损失时间。 当当 r=0=0 时,相位损失时间为时,相位损失时间为 l 。(3 3)相位损失时间)相位损失时间49一一个个信信号号周周期期内内的的总总损损失失时时间间,称称为为周周期期损失时间,用符号损失时间,用符号L(秒)表示。(秒)表示。 Ge=Cn(l+r)=CL, C=Ge+L L周期周期损失失时间: L=n(l+r) ,当全,当全红时间为零零时: L = n l公公式式表表明明:周周期期损损失失时时间间是是各各相相位位损损失失时时间间之之和和,它它与与相相位位数数呈呈正正比比关关系系。当当相相位位数数增增多时,周期损失时间也随之增加。多时,周期损失时间也随之增加。(4 4)周期损失时间)周期损失时间50在在一一个个信信号号周周期期内内,总总有有效效绿绿灯灯时时间间称称为为周周期期有有效效绿绿灯灯时时间间,它它等等于于各各信信号号相相位位有有效效绿绿灯时间之和

      17、,用符号灯时间之和,用符号Ge(秒)表示,即:(秒)表示,即:(5 5)周期有效绿灯时间)周期有效绿灯时间51对对于于有有全全红红时时间间的的信信号号周周期期,周周期期有有效效绿绿灯时间的表达式为:灯时间的表达式为:Ge=(G+nA)nl =(Cnr)nl =C-n(l+r),当当全全红红时时间间等等于于零零时时的的周周期期有有效效绿绿灯灯时时间间表达式表达式: :Ge=Cnl, ( r=0 ) (5 5)周期有效绿灯时间)周期有效绿灯时间52相相位位 i 绿绿信信比比: : 等等于于相相位位i有有效效绿绿灯灯时时间间G Gei与信号周期之比,用符号与信号周期之比,用符号 ui 表示,无单位,即:表示,无单位,即:ui = G Gei / C(6 6)相位绿信比()相位绿信比(SplitSplit)53周周期期(有有效效)绿绿信信比比: : 等等于于周周期期有有效效绿绿灯灯时时间间与与信信号号周周期期之之比比,用用符符号号U表表示示,无无单单位位,即:即:U=Ge/C 周周期期(有有效效)绿绿信信比比等等于于各各信信号号相相位位(有有效绿信比之和效绿信比之和。当当n = 2时: Ge=

      18、C2(l+r)=Ge1+Ge2 , U=u1+u2=Ge1 / C+Ge2 / C=Ge / C (7 7)周期绿信比()周期绿信比(SplitSplit)54周期有效绿信比周期有效绿信比U U也可表示为:也可表示为:注意:注意: U能否大于、等于能否大于、等于1? 计算中,绿信比保留两位小数。计算中,绿信比保留两位小数。 以秒为单位的时间参数取整。以秒为单位的时间参数取整。(7 7)周期绿信比()周期绿信比(SplitSplit)55现有一两相位信号控制交叉口,信号配时图如图3-3-4所示,设启动停车损失时间为 l=4秒,全红时间 r=0。试求:(1)相位有效绿灯时间与绿信比;(2)周期有效绿灯时间与绿信比;(3)列写周期表达式。例例3-3-43-3-456解:解:(1)相位有效绿灯时间与绿信比 相位1:由式(3-3-13)得: Ge1 =G1 + A - l =30+3-4= 29(秒), 相位2: Ge2 = G2 + A l =24+3-4= 23(秒),例例3-3-43-3-457信号配时图信号配时图例例3-3-43-3-458(2)周期有效绿灯时间与绿信比由式(3-3-16

      19、)得:Ge= Ge1+ Ge2= 29+23=52(秒)或者 Ge =C-nl=6024=52(秒)由式(3-3-21)得周期绿信比:U=0.48+0.38=0.86,或者 U=u1+u2=0.86(3)列写周期表达式C=G+L=Ge+nl=52+8=60(秒)例例3-3-43-3-459现有一两相位信号控制交叉口,信号配时图如图3-3-8所示,设启动停车损失时间 l=4秒,全红时间 r=1秒。试求:(1)各相位有效绿灯时间与绿信比;(2)周期有效绿灯时间与绿信比;(3)列写周期表达式。例例3-3-53-3-560解:解:(1)相位有效绿灯时间与绿信比 相位1:由式(3-3-13)得: Ge1= G1+ A l = 30+3-4=29(秒)例例3-3-53-3-561解:解:(1)相位有效绿灯时间与绿信比相位1:由式(3-3-13)得: Ge1= G1+ A l = 30+3-4=29(秒)相位2: Ge2= G2+ A l =22+3-4=21(秒)例例3-3-53-3-562解:解: (2)周期有效绿灯时间与绿信比由式(3-3-16)得:Ge= Ge1+ Ge2= 29+21=50

      20、(秒),或者 Ge=C- n( l + r ) =6025=50(秒)由式(3-3-21)得:U=u1+u2=0.48+0.35=0.83,或者例例3-3-53-3-563解:解: (3)列写周期表达式由式(3-3-17)得:C=Ge+ n( l + r ) =50+25=60 (秒)例例3-3-53-3-564第第3章章 交通信号控制基础交通信号控制基础第第1节概述节概述第第2节信号相位节信号相位第第3节信号控制基本参数节信号控制基本参数第第4节饱和流率节饱和流率第第5节交叉口车辆受阻状况描述节交叉口车辆受阻状况描述654.1 饱和流率的影响因素饱和流率的影响因素4.2 直行车道的饱和流率直行车道的饱和流率4.3 左转车道的饱和流率左转车道的饱和流率4.4 右转车道的饱和流率右转车道的饱和流率4.5 饱和流率的测量与分析饱和流率的测量与分析第第4节节 饱和流率饱和流率66交交叉叉口口进进口口道道饱饱和和流流率率的的最最基基本本单单元元是是车车道道饱饱和和流流率率,饱饱和和流流率率是是一一条条进进口口车车道道在在一一次次连连续续的的绿绿灯灯时时间间内内,能能够够连连续续通通过过停停车车

      21、线线的的折折算算为为小小轿轿车车的的最最大大车车辆辆数数。单单位位为为“辆辆/ /绿绿灯灯小小时时/ /车车道道”,简写为,简写为“辆辆 / /小时小时”。4.1 饱和流率的影响因素饱和流率的影响因素n 道路条件道路条件n 交通条件交通条件第第4节节 饱和流率饱和流率674.1 饱和流率的影响因素饱和流率的影响因素n 渠化条件渠化条件 n 信号条件信号条件n 环境条件环境条件4.2 直行车道的饱和流率直行车道的饱和流率直直行行车车道道饱饱和和流流率率主主要要与与车车道道宽宽度度有有关关。如如果果不不考考虑虑车车辆辆类类型型的的影影响响,而而且且不不存存在在转转弯弯车车流流的的情况下,饱和流率与车道宽度有以下的关系:情况下,饱和流率与车道宽度有以下的关系:第第4节节 饱和流率饱和流率684.2 直行车道的饱和流率直行车道的饱和流率直直行行车车道道饱饱和和流流率率主主要要与与车车道道宽宽度度有有关关。如如果果不不考考虑虑车车辆辆类类型型的的影影响响,而而且且不不存存在在转转弯弯车车流流的的情况下,饱和流率与车道宽度有以下的关系:情况下,饱和流率与车道宽度有以下的关系: F. F.韦伯斯特关

      22、系式韦伯斯特关系式 R.R.金伯等人给出的关系式金伯等人给出的关系式 北京城市规划设计院给出关系式北京城市规划设计院给出关系式第第4节节 饱和流率饱和流率694.2 直行车道的饱和流率直行车道的饱和流率 F. F.韦伯斯特关系式韦伯斯特关系式S=525W S 直行车道的饱和流率,辆直行车道的饱和流率,辆/ /时;时; W车道宽度,米。车道宽度,米。上式表明:上式表明:直行车道饱和流率与车道宽度之间呈直行车道饱和流率与车道宽度之间呈 线性关系。线性关系。第第4节节 饱和流率饱和流率704.2 直行车道的饱和流率直行车道的饱和流率 R.R.金伯等人给出的关系式金伯等人给出的关系式S=196W979W+2964 上式表明:上式表明:直行车道饱和流率与车道宽度呈非线性关系。直行车道饱和流率与车道宽度呈非线性关系。第第4节节 饱和流率饱和流率714.2 直行车道的饱和流率直行车道的饱和流率 北京城市规划设计院给出关系式北京城市规划设计院给出关系式S=241W1564W +3990上式表明:上式表明:直行车道饱和流率与车道宽度呈非线性关系。直行车道饱和流率与车道宽度呈非线性关系。第第4节节 饱和流

      23、率饱和流率72表表3-4-1 车辆换算系数车辆换算系数第第4节节 饱和流率饱和流率734.3 左转车道的饱和流率左转车道的饱和流率在在信信号号控控制制下下,左左转转车车道道上上车车辆辆通通行行所所处处的的条条件件通常分为:通常分为:保护信号相位保护信号相位许可信号相位许可信号相位保护、许可结合的信号相位保护、许可结合的信号相位第第4节节 饱和流率饱和流率744.3 左转车道的饱和流率左转车道的饱和流率保护信号相位保护信号相位左转处于保护信号相位:左转处于保护信号相位:即增设左转相位。即增设左转相位。计算公式:计算公式:S S左左=S=S直直 k= =S S直直 1/(1+1.52/1/(1+1.52/r) ) = =S S直直 0.868,(0.868,(r=10m)=10m)参考北京市政设计院提供的数据,取:参考北京市政设计院提供的数据,取:h h0 0=2.5=2.5秒,则秒,则S S直直=1440=1440辆辆/ /时,得到:时,得到:S S左左=1440=1440 0.868=12500.868=1250(辆(辆/ /小时)小时)第第4节节 饱和流率饱和流率754.3 左转车道

      24、的饱和流率左转车道的饱和流率 许可信号相位许可信号相位处处于于许许可可信信号号相相位位左左转转流流向向在在不不影影响响对对向向直直行流向通行时,穿插通过交叉口。行流向通行时,穿插通过交叉口。1 1)利用对向车流可插空档通行)利用对向车流可插空档通行2 2)以左转车道饱和流率放行)以左转车道饱和流率放行在实际使用时,应以实测为准。在实际使用时,应以实测为准。第第4节节 饱和流率饱和流率764.4 右转车道的饱和流率右转车道的饱和流率在在信信号号控控制制下下,右右转转车车道道上上车车辆辆通通行行所所处处 的的条条件:件:保护信号相位保护信号相位许可信号相位许可信号相位保护、许可结合的信号相位保护、许可结合的信号相位在实际使用时,应以实测为准。在实际使用时,应以实测为准。第第4节节 饱和流率饱和流率774.5 饱和流率的测量与分析饱和流率的测量与分析车道饱和流率可以由实地观测求得。车道饱和流率可以由实地观测求得。通常的计算方法:通常的计算方法: 1)实测饱和车头时距)实测饱和车头时距ho; 2)换算车道饱和流率,即:)换算车道饱和流率,即: S=3600/h0 ,辆,辆/时时第第4节节 饱和

      25、流率饱和流率784.5 饱和流率的测量与分析饱和流率的测量与分析车头时距的观测:车头时距的观测:第第4节节 饱和流率饱和流率794.5 饱和流率的测量与分析饱和流率的测量与分析车头时距分布:车头时距分布:第第4节节 饱和流率饱和流率804.5 饱和流率的测量与分析饱和流率的测量与分析在车头时距分布图中:在车头时距分布图中:hi 第第 i 个个车头时距,秒;距,秒; ho 饱和和车头时距,秒;距,秒; ti 第第 i 个个车头时距增量,秒。距增量,秒。车流的启动损失时间,即:第第4节节 饱和流率饱和流率814.5 饱和流率的测量与分析饱和流率的测量与分析观测数据观测数据(表表3-4-2)的处理方法:的处理方法:第第4节节 饱和流率饱和流率824.5 饱和流率的测量与分析饱和流率的测量与分析观测数据的处理方法:观测数据的处理方法:分析表分析表3-4-23-4-2中数据可以看到:中数据可以看到:1. 1. 第第5 5辆辆车车以以后后,出出现现稳稳定定的的平平均均车车头头时时距距,即即饱和车头时距饱和车头时距h ho o=2.4=2.4秒,对应饱和流率为:秒,对应饱和流率为:S=3600/hS

      26、=3600/h0 0=3600/2.4=1500=3600/2.4=1500辆辆/ /小时小时/ /车道车道第第4节节 饱和流率饱和流率834.5 饱和流率的测量与分析饱和流率的测量与分析观测数据的处理方法:观测数据的处理方法:分析表分析表3-4-23-4-2中数据可以看到:中数据可以看到:2. 2. 前前5 5辆辆车车多多占占用用的的绿绿灯灯时时间间,即即绿绿灯灯信信号号时时段段前损失时间为:前损失时间为:l1=t1+t2+t3+t4+t5 =1.4+0.9+0.5+0.2+0.1=3.1(秒)秒)即前即前5 5辆车多占用的绿灯时间为:辆车多占用的绿灯时间为:15.1-12=3.115.1-12=3.1(秒)。(秒)。第第4节节 饱和流率饱和流率844.5 饱和流率的测量与分析饱和流率的测量与分析观测数据的处理方法:观测数据的处理方法:分析表分析表3-4-23-4-2中数据可以看到:中数据可以看到:3. 3. 设设在在绿绿灯灯信信号号时时段段内内,队队列列持持续续放放行行车车辆辆数数为为n ,则共用绿灯时间,则共用绿灯时间Tn为:为: Tn = l1+ ho n= 3.1+ 2.4

      27、n ,秒,秒第第4节节 饱和流率饱和流率854.5 饱和流率的测量与分析饱和流率的测量与分析观测数据的处理方法:观测数据的处理方法:分析表分析表3-4-23-4-2中数据可以看到:中数据可以看到:4. 4. 在在测定定饱和和车头时距距时,应选择有有足足够长长队列列的的情情况况,使使在在绿灯灯信信号号时段段内内能能观测 到到队列列车辆持持续放行。放行。 第第4节节 饱和流率饱和流率864.5 饱和流率的测量与分析饱和流率的测量与分析在观测时,通常放过开始的几辆车。在观测时,通常放过开始的几辆车。设设从从第第5 5辆辆车车通通过过观观测测线线开开始始计计时时,一一直直到到第第1717辆辆车车通通过过观观测测线线为为止止,共共计计时时28.828.8秒秒,即即共共有有(17-517-5)辆辆车车通通过过观观测测线线,共共持持续续28.828.8秒秒,故故得得到饱和车头时距到饱和车头时距ho o: :ho = 28.8/(17 = 28.8/(175)=28.8/12=2.45)=28.8/12=2.4(秒)(秒)S = 3600/ = 3600/ho=3600/2.4=1500=3600/2

      28、.4=1500辆辆/ /小时小时/ /车道车道 = 1500 = 1500 辆辆/ /小时小时第第4节节 饱和流率饱和流率874.5 饱和流率的测量与分析饱和流率的测量与分析在观测时,通常放过开始的几辆车。在观测时,通常放过开始的几辆车。设设从从第第5 5辆辆车车通通过过观观测测线线开开始始计计时时,一一直直到到第第1717辆辆车车通通过过观观测测线线为为止止,共共计计时时28.828.8秒秒,即即共共有有(17-517-5)辆辆车车通通过过观观测测线线,共共持持续续28.828.8秒秒,故故得得到饱和车头时距到饱和车头时距ho o: :ho = 28.8/(17 = 28.8/(175)=28.8/12=2.45)=28.8/12=2.4(秒)(秒)S = 3600/ = 3600/ho=3600/2.4=1500=3600/2.4=1500辆辆/ /小时小时/ /车道车道 = 1500 = 1500 辆辆/ /小时小时 ( (ENDEND) )第第4节节 饱和流率饱和流率88第第3章章 交通信号控制交通信号控制第第1节概述节概述第第2节信号相位节信号相位第第3节信号控制基本参数节信

      29、号控制基本参数第第4节饱和流率节饱和流率第第5节交叉口车辆受阻状况描述节交叉口车辆受阻状况描述891.3.1 欠饱和及其车辆受阻描述欠饱和及其车辆受阻描述1.3.2 临界饱和及其车辆受阻描述临界饱和及其车辆受阻描述1.3.1 过饱和及其车辆受阻描述过饱和及其车辆受阻描述第第5节节 交叉口车辆受阻状况描述交叉口车辆受阻状况描述90信信号号交交叉叉口口的的各各进进口口道道处处的的车车辆辆受受阻阻情情况况与什么有关与什么有关?在在信信号号交交叉叉口口的的进进口口道道处处,车车辆辆在在红红灯灯期期间间受受阻阻,产产生生排排队队,而而在在绿绿灯灯期期间间放放行行,疏疏散散车车队队。各各进进口口道道处处的的车车辆辆受受阻阻情情况况,一一方方面面与与进进口口道道的的车车流流到到达达率率及及其其饱饱和和流流率率有有关关,另另一一方方面面又又与交叉口的信号配时参数有关。与交叉口的信号配时参数有关。第第5节节 交叉口车辆受阻状况描述交叉口车辆受阻状况描述91在在到到达达率率和和饱饱和和流流率率一一定定的的情情况况下下,合合理理地地确确定定交交叉叉口口的的信信号号配配时时参参数数,可可以以有有效效地地减减小

      30、小交交叉口的车辆延误,提高交叉口的服务水平。叉口的车辆延误,提高交叉口的服务水平。交交叉叉口口的的交交通通状状况况一一般般有有3种种情情况况:欠欠饱饱和和、临界饱和、过饱和。临界饱和、过饱和。交交叉叉口口在在不不同同的的交交通通状状况况下下,有有着着不不同同的的车车辆受阻描述。辆受阻描述。第第5节节 交叉口车辆受阻状况描述交叉口车辆受阻状况描述92进行车辆受阻描述时,涉及的数据如下:进行车辆受阻描述时,涉及的数据如下:qi-进口道进口道 i 车流到达率,辆车流到达率,辆/小时(辆小时(辆/秒);秒);pi-进口口道道 i 所所在在相相位位的的通通行行能能力力,辆/小小时(辆/秒)秒);Si-进口道口道 i 饱和流率,和流率,辆/小小时(辆/秒);秒);C-信号周期,秒;信号周期,秒;Gei-相位相位 i 有效有效绿灯灯时间,秒;,秒;Rei-相位相位 i 等效等效红灯灯时间,Rei =Ri + l,秒。,秒。第第5节节 交叉口车辆受阻状况描述交叉口车辆受阻状况描述931.3.1 欠饱和及其车辆受阻描述欠饱和及其车辆受阻描述(1)欠饱和状况)欠饱和状况车车辆辆在在红红灯灯期期间间受受阻阻

      31、排排队队,在在绿绿灯灯期期间间放放行行;如如果果在在绿绿灯灯期期间间内内,进进口口方方向向的的车车队队能能够够完完全全疏疏散,则此种交通状况称为欠饱和交通状况。散,则此种交通状况称为欠饱和交通状况。在在欠欠饱饱和和情情况况下下,进进口口道道车车队队完完全全疏疏散散所所需需要要的的时间小于绿灯时间,即时间小于绿灯时间,即 疏散时间疏散时间绿灯时间绿灯时间第第5节节 交叉口车辆受阻状况描述交叉口车辆受阻状况描述941.3.1 欠饱和及其车辆受阻描述欠饱和及其车辆受阻描述(2)欠饱和状况的描述)欠饱和状况的描述可从两个方面来描述:可从两个方面来描述: ,第第5节节 交叉口车辆受阻状况描述交叉口车辆受阻状况描述951.3.1 欠饱和及其车辆受阻描述欠饱和及其车辆受阻描述(3)欠饱和车辆受阻图)欠饱和车辆受阻图受阻图是进口道累计车辆数与时间关系图。受阻图是进口道累计车辆数与时间关系图。根根据据对对欠欠饱饱和和状状况况的的描描述述,可可绘绘制制进进口口道道 车车辆辆受阻图。受阻图。第第5节节 交叉口车辆受阻状况描述交叉口车辆受阻状况描述96(3)欠饱和车辆受阻图)欠饱和车辆受阻图971 1)车车流

      32、流以以平平均均到到达达率率q驶驶向向交交叉叉口口,遇遇到到红红灯灯车车辆辆受受阻阻,在在进进口口道道上上停停车车等等待待,产产生生车车辆辆排排队队。在在红红灯灯时时间间结结束束的的时时刻刻,进进口口道道上上的的车车辆辆排队长度达到最大值,即排队长度达到最大值,即Qm = q Rei,辆。,辆。2 2)当当绿灯灯时间开开始始以以后后,车队以以饱和和流流率率S放放行行驶离离停停车线,离离开开率率 =S。同同时,进口口道道上上车队长度度Q由由其其最最大大值Qm逐逐渐减减少少,当当其其减减少少至至零零Q=0)时,对应所所经历的的时间称称为疏疏散散时间ts,又称之,又称之为饱和和绿灯灯时间: ts= Qm /( Sq )(3)欠饱和车辆受阻图)欠饱和车辆受阻图983)剩剩余余的的绿灯灯时间Geits 称称为非非饱和和绿灯灯时间。在在此此绿灯灯时间内内,进口口道道车流流离离开开率率 等等于于到到达达率率,即即 = q。这表表明明当当进口口道道的的车队完完全全疏疏散散后后,来来一一辆 车便便走走一一辆车,不不需需要要等待。等待。4)斜斜线OF:表表示示累累计到到达达车辆数数随随时间的的变化,其斜率化

      33、,其斜率为车流到达率流到达率q,辆/小小时(辆/秒)秒)5)点点F:表表示示一一个个信信号号周周期期累累计到到达达车辆数数q C,辆。(3)欠饱和车辆受阻图)欠饱和车辆受阻图996)斜斜线BH:表表示示累累计放放行行车辆数数随随时间的的变化化,其其斜斜率率为车道道饱和和流流率率S,辆/小小时(辆/秒)秒)7)点点H:表表示示在在绿灯灯时间内内,最最大大放放行行车数。数。Gei S,辆。8)点点D:表表示示红灯灯时间内内,累累计到到达达的的车辆数,即最大排数,即最大排队长度度Qm = q Rei,辆。(3)欠饱和车辆受阻图)欠饱和车辆受阻图1009)点点E:该点点既既表表示示在在ts内内,进口口道道等等待待放放行行车队完完全全疏疏散散,车队长度度Q = 0;又又表表示示进口口道道在在一一个个信信号号周周期期内内受受阻阻的的车辆数数,它它等等于于在在疏疏散散时间ts内放行的内放行的车辆数数 S ts。10) 线线 段段 EFEF: 表表 示示 在在 非非 饱饱 和和 绿绿 灯灯 时时 间间(G1eits)内内,进进口口道道车车流流离离开开率率等等于于达达率率相相,即即 = q,车辆无阻碍地

      34、通过交叉口。,车辆无阻碍地通过交叉口。1111)在在线线段段OEOE上上:任任一一到到来来的的车车辆辆均均受受阻阻一定时间后才能驶离交叉口。一定时间后才能驶离交叉口。(3)欠饱和车辆受阻图)欠饱和车辆受阻图101 临界饱和及其车辆受阻描述临界饱和及其车辆受阻描述(1)临界饱和状况)临界饱和状况车车辆辆在在红红灯灯期期间间受受阻阻排排队队,在在绿绿灯灯期期间间放放行行;如如果果在在绿绿灯灯结结束束时时,进进口口方方向向的的车车队队刚刚好好完完全全疏疏散,则此种交通状况称为临界饱和交通状况。散,则此种交通状况称为临界饱和交通状况。在在临临界界饱饱和和情情况况下下,进进口口道道车车队队完完全全疏疏散散所所需需要要的时间等于绿灯时间,即的时间等于绿灯时间,即 疏散时间疏散时间=绿灯时间绿灯时间第第5节节 交叉口车辆受阻状况描述交叉口车辆受阻状况描述1021.3.2 临界饱和及其车辆受阻描述临界饱和及其车辆受阻描述(2)临界和状况的描述)临界和状况的描述可从两个方面来描述:可从两个方面来描述: ,第第5节节 交叉口车辆受阻状况描述交叉口车辆受阻状况描述103(3)临界饱和车辆受阻图)临界饱和车辆

      35、受阻图104在在临界界饱和状况下:和状况下:进口道到达率达到其最大口道到达率达到其最大值qmax,q = qmax;饱和流率和流率S为最低最低值Smin,S = Smin;相位相位绿信比信比为其最小其最小值uimin,ui = uimin。进口口道道临界界饱和和状状况况极极不不稳定定,上上述述条条件件有有一一项不不符符合合时,进口口道道的的交交通通运运行行状状况况就就会会从从临界界饱和状况和状况变为欠欠饱和或和或过饱和状况。和状况。(3)临界饱和车辆受阻图)临界饱和车辆受阻图105 过饱和及其车辆受阻描述过饱和及其车辆受阻描述(1)过饱和状况)过饱和状况车车辆辆在在红红灯灯期期间间受受阻阻排排队队,在在绿绿灯灯期期间间放放行行;如如果果在在绿绿灯灯结结束束时时,进进口口方方向向的的车车队队未未完完全全疏疏散散,则此种交通状况称为过饱和交通状况。则此种交通状况称为过饱和交通状况。在在过过饱饱和和情情况况下下,进进口口道道车车队队完完全全疏疏散散所所需需要要的的时间大于绿灯时间,即时间大于绿灯时间,即 疏散时间疏散时间绿灯时间绿灯时间第第5节节 交叉口车辆受阻状况描述交叉口车辆受阻状况描述

      36、106 过饱和及其车辆受阻描述过饱和及其车辆受阻描述(1)过饱和状况)过饱和状况车车辆辆在在红红灯灯期期间间受受阻阻排排队队,在在绿绿灯灯期期间间放放行行;如如果果在在绿绿灯灯结结束束时时,进进口口方方向向的的车车队队未未完完全全疏疏散散,则此种交通状况称为过饱和交通状况。则此种交通状况称为过饱和交通状况。在在过过饱饱和和情情况况下下,进进口口道道车车队队完完全全疏疏散散所所需需要要的的时间大于绿灯时间,即时间大于绿灯时间,即 疏散时间疏散时间绿灯时间绿灯时间第第5节节 交叉口车辆受阻状况描述交叉口车辆受阻状况描述1071.3.1 欠饱和及其车辆受阻描述欠饱和及其车辆受阻描述(2)欠饱和状况的描述)欠饱和状况的描述可从两个方面来描述:可从两个方面来描述: ,第第5节节 交叉口车辆受阻状况描述交叉口车辆受阻状况描述108(3)过饱和车辆受阻图)过饱和车辆受阻图109说明:说明:第第一一:每每个个周周期期的的车车辆辆受受阻阻图图不不完完全全一一样样,须绘制连续周期的车辆受阻图;须绘制连续周期的车辆受阻图;第第二二:前前一一个个周周期期相相位位有有效效绿绿灯灯结结束束时时,在在进进口口道道上上滞滞留留的的车车队队将将是是下下一一个个信信号号周周期期受受阻阻图中的初始车队;图中的初始车队;(3)过饱和车辆受阻图)过饱和车辆受阻图110进口道上滞留车队长度的增长为:进口道上滞留车队长度的增长为: 第第 i 周期周期 滞留车队长度滞留车队长度 1 q CGei S 2 2(q CGei S ) k k(q CGei S ) 过饱和持和持续时间为T = k C。(3)过饱和车辆受阻图)过饱和车辆受阻图111实实际际中中,过过饱饱和和交交通通一一般般是是暂暂时时性性的的,经经历历一一段段时时间间(如如高高峰峰时时段段)后后,便便会会逐逐渐渐缓缓解解。此此外外,当当滞滞留留车车队队将将要要延延伸伸到到上上游游交交叉叉口口时时,后后面面到到来来的的驾驾驶驶员员获获悉悉交交通通堵堵塞塞,就就会会改改道道行行驶驶。因因此此,交交叉叉口口处处的的滞滞留留车车队队长长度度不不会会无无限限地地增增长长下去。下去。END(3)过饱和车辆受阻图)过饱和车辆受阻图112课后认真阅读教材;课后认真阅读教材;认真完成复习思考题。认真完成复习思考题。END本章要求:本章要求:

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