道路交叉口信号控制优化设计毕业论文(编辑修改稿)

道路交叉口信号控制优化设计毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

9 （ 2） 带有箭头灯时的安排次序为： 单排式：自靠近路中心线向路边缘，一般分为红、黄、左箭头、直箭头、右箭头灯；或红、黄、左箭头、绿灯；或红、黄、绿、右箭头灯。 、 双排式：一般在普通灯下，自靠近路中心线向路边缘，为左箭头灯、直箭头灯和右箭头灯，中间可省略掉不必要的箭头灯。 横排时，左、右箭头灯所处位置，原则上同左、右车道的位置一致。 交叉口交通信号灯设置依据 交叉口设置信号控制的利弊 一般来说，当交通量增加到接近停车或让路标志交叉口所能处理的能力时，考虑在这种交叉口上加 设交通信号控制。 由于设有停车标志和上路标志的交叉口各有利弊，各有其使用条件，因此，合理设置信号灯，才能够更好的发挥信号灯的交通效益；当设置不当时，不但浪费设备和安装的费用，而且会对交通造成不良的后果。 合理设置信号控制系统的交叉口，其所能提供的通行能力比设有停车或让路标志的交叉口大。 当设有停车或让路标志的交叉口的实际交通量接近其通行能力时，车流就不能畅通的通过交叉口，大大增加了车辆的停车次数和延误，次要道路上的车辆的停车次数和延误更加严重。 这时，将设有停车标志和让路标志的交叉口改为信号控制，可改善道路上的通 车状况，尤其是可减少次要道路上的停车和延误现象。 但是，不可避免会出现次要道路上没有车辆通过却亮绿灯，主要道路上车辆却在排队等待绿灯，这种主路车辆的被动停车导致了无谓的能源消耗和运行费用的浪费。 交通信号是在道路空间上无法实现分离原则的地方，主要是在平面交叉口上，用来在时间上给交通流分配通行权的一种交通指挥手段。 交通信号灯用轮流显示不同的灯色来指挥交通的通行或停止。 但是在实际应用中，交通信号控制经常被视作是道路交叉口的主要安全设施，为了解决道路交通安全问题而被盲目的设置在交叉口。 虽然交通安全是交通管理中的一 个重要目标，但是它并不是交通控制的主要目标。 交通信号控制的主要目标是使各类、各向交通有秩序、高效率的运行。 设置交通信号控制的理论分析方法 将停车、让路标志控制交叉口改为信号控制交叉口，主要考虑的两个因素是停车、让路标志控制交叉口的通行能力和延误。 、让路标志控制交叉口的通行能力 根据停车、让路标志控制交叉口的通车规则，次要道路上的车辆必须等主要道路车流间出现足够的可穿越空当时，才能通过。 因此，主要道路上的交通几乎不受相交道路交通的影响，如忽略左、右转弯车 辆的影响，则可以认为主要道第 2 章 城市交通信号控制的基本理论 10 路在这 种交叉口进口道上的通行能力几乎和路段的通行能力一样。 据经济合作和发展组织（ OECD）的报告，认为目前计算停车、让路标志控制交叉口通行能力最简便而又较可靠的方法是德国所采用的方法。 、让路标志控制交叉口的延误 次要道路交通量增长到一定程度时，车辆延误增加非常快。 此时，若改为信号控制交叉口，将可以有效地降低次要道路车辆的延误，但主要道路车辆的延误却不可避免的要增加。 因此可以通过对比改用信号控制前后主次道路上车辆总延误的大小，来决定是否实行信号控制。 确定停车、让路标志控制交叉口的延误十分困难，这方面的研 究成果虽然不少，但能真正实用的似乎还没有，主要研究方法是通过理论分析、计算机仿真或两者相结合进行。 交通量与延误是考察交叉口该使用何种控制方式的主要定量分析依据，但却不是唯一的依据，在实际工作中还需根据当地的具体条件进行综合分析才能得出正确的决策。 设置交通信号控制的依据 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，所以制定具体依据数字不尽相同，但原则上是在理论分析基础上，考虑各自的实际交通状况后制定出各自的依据。 美国《统一交通控制设施手册》所 制定的依据较为详细，下面主要介绍该手册所定的依据。 设置交通信号须做的调查工作 在考虑要把某个标志控制的交叉口改为信号控制交叉口之前，必须做好下列调查工作： （ 1） 车辆与行人的交通流量； （ 2） 进口道上的车辆行驶速度； （ 3） 交叉口的平面布置图； （ 4） 交通事故及冲突记录图； （ 5） 可穿越临界空当； （ 6） 延误。 设置交通控制信号的依据 （ 1）机动车流量依据。 交叉口任意若干小时 （ 4h， 8h，或 12h） 中主要道路进口道车流量，次要道路进口道车流量，交叉口总流量，以及未来几年机动车流量。 （ 2）停车延误依据。 主要是高峰小时次路进口道车辆总停车延误 的大小。 （ 3）行人（或学童）交通量依据。 穿越交叉口主路的行人交通流量（或过第 2 章 城市交通信号控制的基本理论 11 街学童的批数和人数），及可供穿越的空档大小及数量。 （ 4）协调控制依据。 考虑相邻交叉口协调控制的需要。 （ 5）交通事故依据。 一年中发生人身伤害或财产损失的交通事故次数，并综合考虑信号控制对车流连续通行的影响，交叉口车流量和行人流量，以及提高交通安全的程度。 我国于 1994 年颁布实施的国家标准《道路交通信号灯安装规范》（ GB 14886— 1994），对我国各道路交叉口和路段上交通信号灯的安装依据、安装方式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 2－ 1所列数值及有特别要求的交叉口可设置机动车信号灯。 （ 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，当通过行人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 人次时，可设置人行横道信号灯及相应的机动车道信号灯。 表 2－ 1 交叉口设置信号灯的交通流量标准 主要道路宽度（ m） 主道路交通流量（辆 /h） 支道路交通流量（辆 /h） 高峰小时 12h 高峰小时 12h 小于 10 750 8000 350 3800 800 9000 270 2100 1200 13000 190 2020 大于 10 900 10000 390 4100 1000 12020 300 2800 1400 15000 210 2200 1800 20200 150 1500 交通信号控制的基本概念 定义 交通信号是在道路空间上无法实现分离原则的地方，主要是在平面交叉口上，用来在时间上给交通流分配通行权的一种交通指挥措施。 作用是将空间上相互冲突的交通流进行时间分离，使车辆能安全、迅速地通过交叉口。 交通信号控第 2 章 城市交通信号控制的基本理论 12 制参数分为时间参数和交通流参数，时间参数有信号周期、相位、绿信比，交通流参数有饱和流量、通行能力和饱和度。 交通控制的分类 按控制范围分类 （ 1）单个交叉口的交通控制（点控， Isolated Intersection Control） 每个交叉口的交通信号控制只按照该交叉口的交通状况独立运行， 不与其相邻交叉口的控制信号有任何关系，成为单个交叉口交通控制，也称单点信号控制，俗称“点控制”。 是交叉口交通信号控制中最基本的形式。 （ 2）干道交叉口信号联动控制（线控， Arterial Intersection Control） 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，同时对各个交叉口进行一些相互协调的配时设计方案，让各个交叉口的配时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经常 遇到红灯，减少停车次数，称为干道信号联动控制，也叫“绿波”信号控制，俗称“线控制”。 这种控制的原始思路是：希望使车辆通过第一个交叉口后，按一定的车速行驶， 到达以后的交叉口时就不再遇见红灯。 但是，实际上，由于各车在道路上行驶的车速不尽相同，且随时变化，交叉口同时受左、右转车辆进出的干扰，所以很难碰到一路都是绿灯的巧遇，但是，确实能够使车辆少遇几次红灯，减少大量车辆的停车次数与延误。 根据相邻交叉口间信号灯连结方法的不同，线控制可分为： A、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作用。 B、无电缆线控：通过电源频率及控制机内的计时装置来操纵各信号灯按时协调运行。 （ 3）区域交通信号控制系统（面控， Areawide Control） 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，俗称“面控制”。 控制区内受控交通信号都受交通控制中心的集中控制。 对范围较小的区域，可以整区集中控制；范围较大的区域，可以分区分级控制。 分区的结果往往使面控制成为一个由几条线控制组成的分级集中控制系统，这时，可认为各线控制是面控制中的一个单元，有时分区成为一个点、线、面控制的综合性分 级控制系统。 按控制方法分类 （ 1）定时控制 交叉口交通信号控制机均按事先设定好的配时方案运行，也称定周期控制。 一天只用一种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称为多段式定时控制。 第 2 章 城市交通信号控制的基本理论 13 （ 2）感应控制 感应控制是在交叉口进口到上设置车辆检测器，信号灯配时方案由计算机或智能化信号控制机计算，可随检测器检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。 单点感应控制又分为：半感应控制和全感应控制。 （ 3）自适应控制 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。 分类情况如下图 21 所示。 图 21 交通控制系统的分类 图 21 交通信号控制的分类 交通信号控制的主要参数及主要性能指标 信号基本控制参数 平面交叉口的信号控制的配时基本参数包括：周期时长、相位（相序、相位数）、绿信比等。 1）周期时长 周期时长是对应于某一进口道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，见图 22。 用 C 表示，单位为秒（ s）。 一般信号灯的最短周期时长不少于 36s，否则就不能保证几个方向的车辆顺利通过交叉口。 最长周期时长一般不超过 120s，否则，可能引起等待的司机烦躁或误以为灯色控制已经失灵。 2）相位差 在信号控制交叉口，其每一种控制状态（一种通行权），即对各进口道不同交通控制系统的分类 按信号控制范围划分 按信号控制原理划分 点控 线控 面控 定时控制 感应控制 自适应控制 第 2 章 城市交通信号控制的基本理论 14 方向所显示的不同灯色的组合，称为一个信号相位。 所有这些信 号相位及其顺序统称为相位。 对于一个多方向交通流而言，一组互不冲突的交通流即可称为一个相位。 相位差则是相邻路口同一相位绿灯或红灯起始时间之差。 周期时长第一相位时间 第二相位时间绿灯间隔时间绿灯间隔时间绿绿红黄红 黄时间图 22 两相位信号配时图 3）绿信比 绿信比是一个信号相位的有效绿灯时长和周期时长之比，一般用  表示： Cgλ e 式中： —— 绿信比； C—— 周期时长（ s）； eg—— 有效绿灯时长（ s）。 评价信号控制交叉口的交通效益的指标 交通效益的评价指标一般有一下几个：通行能力或饱和度（实际到达交通量与通行能力之比）、行程时间、延误、停车次数、停车率、排队长度、燃油消耗、废气排放、交通噪音等。 在一定的道 路条件下，信号控制交叉口的通行能力受信号周期时长的影响。 在正常的周期时长范围内，周期时长越长，通行能力越大，但是车辆延误和油耗等也随之增长。 信号交叉口当延长周期时长所提高的通行能力远大于交通需求时，即饱和度相当小时，对通车状况并没有太大好处，却会增第 2 章 城市交通信号控制的基本理论 15 加无谓的车辆延误和油耗。 所以，这种情况下，通行能力过大，对信号控制的交叉口的交通效益并没有太大意义。 因而，为获得预期的交通效益，必须选择合适指标并以选定的指标为依据确定信号配时，使得交通效益达到最佳。 通行能力 在现有的交通条件、道路条件以及信号控制条件下，在 一定时间内通过进口道停车线的最大车辆数叫做路口通行能力，它是信号控制效果的重要评价指标之一。 路口通行能力的计算可以表示为饱和流量与对应绿信比的乘积，它是在饱和流量的基础上进行计算的。 交通量一定，通行能力与饱和度成反比，二者对于信号控制路口的评价有相同的效应。 延误时间 车辆在交叉口入口引道处被阻碍下行走所需时间和。