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第七讲第七讲交通信号控制概论交通信号控制概论第七讲第七讲交通信号控制概论交通信号控制概论信号交叉口车流特征信号交叉口车流特征信号交叉口车流特征信号交叉口车流特征吴兵李晔吴兵李晔同济大学交通运输工程学院同济大学交通运输工程学院交叉口管理与控制的三种模式交叉口管理与控制的三种模式交叉口管理与控制的三种模式交叉口管理与控制的三种模式模式一：全无控制模式优先控制模式二：优先控制模式三：信号灯控制模式信号灯控制交通信号控制概念与标交通信号控制概念与标交通信号控制概念与目标交通信号控制概念与目标概念依靠交通警察或采用交通信号控制设施，随交通变化特性来指挥车辆和行人的通行。随交通变化特性来指挥车辆和行人的通行。主要目标使各类各向交通有序高效地通行使各类、各向交通有序、高效地通行。交通信号交通信号交通信号定义道路上具有法定意义的指挥交通流通行或停止的光、道路上具有法定意义的指挥交通流通行或停止的光、声和手势等。交通信号的作用信使相冲突的交通流实现在时间上的分离。交通信号灯分类交通信号灯分类¾基本¾箭头¾箭头¾闪烁交通信号灯含义交通信号灯含义绿、黄、红交通信号灯含义交通信号灯含义《中华人民共和国道路交通安全法》第三章第二十六条“交通信号灯由红灯、绿灯、黄第三章第二十六条交通信号灯由红灯、绿灯、黄灯组成。红灯表示禁止通行，绿灯表示准许通行，黄灯表示警示。”黄灯表示警示。《中华人民共和国道路交通安全法实施条例》第四章第三十八条“机动车信号灯和非机动车信号灯表示：（一）绿灯亮时，准许车辆通行，但转弯的车辆不得妨碍放行的直行车辆、行人通行；（二）黄灯亮时，已越过停止线的车辆可以继续通行；（三）红灯亮时，禁止车辆通行。……”交通信号控制的发展与展望交通信号控制的发展与展望简要的历史回顾简要的历史回顾¾孤立交叉口控制或点控制¾干线交叉口协调控制或线控制干线交叉协调控制或线控制区域交叉联动或面控制¾区域交叉口联动或面控制交通信号灯控制发展的主要时间节点1868年：英国伦敦，两色燃汽灯，单路口控制1868年：英国伦敦，两色燃汽灯，单路口控制1918年：美国纽约，两色电力灯，单路口控制1918年：美国纽约，两色电力灯，单路口控制1926年：英国，定周期控制，单路口控制1926年：英国，定周期控制，单路口控制1928年：美国，感应控制，单路口控制1928年：美国，感应控制，单路口控制1922年：美国，电子干线控制，12个路口控制1922年：美国，电子干线控制，12个路口控制1952年：美国丹佛，模拟计算机控制，多个路口1952年：美国丹佛，模拟计算机控制，多个路口1963年：加拿大多伦多，数字计算机感应控制，多个路口1963年：加拿大多伦多，数字计算机感应控制，多个路口1968年：英国格拉斯哥，TRANSYT，路网控制1968年：英国格拉斯哥，TRANSYT，路网控制1970年：澳大利亚悉尼，SCATS，路网控制1970年：澳大利亚悉尼，SCATS，路网控制1980年：英国，SCOOT，路网控制1980年：英国，SCOOT，路网控制点个路口个路口点控线控面控控年份1868191819221926192819521963196819701980我国交通控制技术的发展我国交通控制技术的发展¾20世纪70年代：研究定时和感应信号控制机号控制机¾20世纪70年代末：实施自动控制和干线控制¾20世纪80年代：微机处理控制、引¾20世纪80年代：微机处理控制、引进国外控制系统世纪年代研究开发自己的控¾20世纪90年代：研究开发自己的控制系统在南京实施展望展望点控制线控制面控制智能车辆智能车辆智能交通控制智能交通控制道路系统道路系统((IVHSIVHS))智能交通控制智能交通控制(ITSITS)((IVHSIVHS))(ITSITS)设置信号灯之设置信号灯之利利设置信号灯之设置信号灯之利利¾提供有序的交通运行减少某些类型的交通事故频率（如右转车与行人¾减少某些类型的交通事故频率（如右转车与行人冲突）¾增加交叉口运行通行能力¾可暂时中断重交通流以给其他类型交通通行¾能为各个交叉口的联动协调运行提供保证¾在需要交替分配行路权的交叉口经济成本低于¾在需要交替分配行路权的交叉口，经济成本低于人工控制行路权的分配使驾车人具有自信心¾行路权的分配使驾车人具有自信心设置信号灯之设置信号灯之弊弊设置信号灯之设置信号灯之弊弊¾对于大多数交叉口，安装信号灯后会增加交叉口的车辆总延误油耗尤其是加交叉口的车辆总延误、油耗，尤其是在非高峰期间可能会增加某些类型的交通事故（如尾¾可能会增加某些类型的交通事故（如尾撞事故）¾会增加过多的延误，并会降低这类信号的可信度¾会引起额外的延误，并会引起驾车人的强烈不满交通信号灯的设置依据交通信号灯的设置依据交通信号灯的设置依据交通信号灯的设置依据信号灯设置依据的理论分析¾停车控制交叉口的通行能力¾停车控制交叉口的延误¾停车控制交叉口的延误流量误图d60停车标志控制视线不良停车标志控制视线不良流量-延误图ABCA:停车标志控制视线不良B:停车标志控制视线良好A:停车标志控制视线不良B:停车标志控制视线良好40C:交通信号控制C:交通信号控制平均延误平均延误20s20s在停在停平均延误平均延误20s20s。。在停在停车标志控制下次要道车标志控制下次要道路车辆总延误为路车辆总延误为100s100s20路车辆总延误为路车辆总延误为100s100s040080012001600q0信号灯设置依据信号灯设置依据————美国方法美国方法¾8小时流量¾4小时流量¾高峰小时¾高峰小时¾学童过街联动信号¾联动信号¾事故记录¾道路网络信号灯设置依据信号灯设置依据————中国方法中国方法¾高峰小时流量¾12小时流量¾道路宽度¾道路宽度¾行人流量车道信号灯的设置条件¾车道信号灯的设置条件¾在路段上设置信号灯的条件信号灯控制分类信号灯控制分类按控制范围分¾点控制¾线控制¾面控制¾面控制信号灯控制分类信号灯控制分类按控制方法分¾定时控制¾感应控制¾感应控制¾自适应控制信号灯控制分类信号灯控制分类按控制对象分按控制对象分¾机动车¾非机动车行人¾行人信号灯控制分类信号灯控制分类按控制位置分按控制位置分¾交叉口¾车道隧道¾隧道¾大桥¾大桥¾快速道路国家规定国家规定国家规定国家规定《中华人民共和国道路交通安全法》：“全国实行统一的道路交通信号交全国实行统的道路交通信号。……。交通信号灯、交通标志、交通标线的设置应当符合道路交通安全畅通的要求和国家标准并合道路交通安全、畅通的要求和国家标准，并保持清晰、醒目、准确、完好。”《GB14887-2003道路交通信号灯技术条件及测试方法》“交通信号灯每组应由红、黄、绿三个几何位置分立之单元组成”位置分立之单元组成……。不符合国家标准的交通信号灯灯天津市区交通信号灯天津市区交通信号灯天津市区交通信号灯天津市区交通信号灯天津市区交通信号灯天津市区交通信号灯成都市区交通信号灯信号控制交叉信号运行基本特点信号控制交叉信号运行基本特点信号控制交叉口信号运行基本特点信号控制交叉口信号运行基本特点（显示）绿灯时间（显示）红灯时间（显示）红灯时间黄灯时间周期时间信号相位相位顺序相位方案相位方案相位分类基本相位方案基本相位方案信号配时图（图11-2）相位图（图11-3、11-4）左转车流信号控制交叉口车流通行特点信号控制交叉口车流通行特点绿灯期间车流特征流量图式相关概念绿灯绿灯初期初期相关概念绿灯绿灯初期初期车流特征车流特征987654321信号控制交叉口车流通行特点信号控制交叉口车流通行特点车头△⎩⎨⎧+Δ=55hihhsii时距△il1:绿初损失时间，l1=∑△i⎩⎨≥5ihsihshs:饱和车头时距l1:绿初损失时间，l1∑△i123456789n车辆数信号控制交叉口车流通行特点信号控制交叉口车流通行特点绿灯期间车流特征流量图式相关概念绿灯绿灯末期末期l2:绿末损失时间相关概念绿灯绿灯末期末期车流特征车流特征流量图流量图式式Lll流量图流量图式式qgeLs=l1+l2g+A=g+Lsl2g+A=ge+LsI总损失时间绿灯间隔时间l1StrgArrgAra全红时间相关概念相关概念流量（q）：每小流量（q）：每小流量（流率）¾到达流量（流率）q时内车辆数，veh/h；q时内车辆数，veh/h；¾到达流量（流率）¾设计流量（流率）饱和流量veh/h；流率（q）：一定veh/h；流率（q）：一定饱和流量流量比（流率比）有效绿灯时间q时间内车辆数，veh/s；q时间内车辆数，veh/s；有效绿灯时间有效红灯时间veh/s；到达流量（率）：veh/s；到达流量（率）：绿信比通行能力一定时间内实际到达交叉口的车辆数。一定时间内实际到达交叉口的车辆数。饱和度达交叉口的车辆数。达交叉口的车辆数。流量量6﹕008﹕0010﹕0012﹕0014﹕0016﹕0018﹕0020﹕00时间6﹕008﹕0010﹕0012﹕0014﹕0016﹕0018﹕0020﹕00流量量qd6﹕307﹕007﹕308﹕008﹕309﹕009﹕3010﹕00时间6﹕307﹕007﹕308﹕008﹕309﹕009﹕3010﹕00相关概念相关概念流量（流率）¾到达流量（流率）设计流量（qd）：设计流量（qd）：¾到达流量（流率）¾设计流量（流率）饱和流量高峰小时中昀大的15分钟流率扩算得高峰小时中昀大的15分钟流率扩算得饱和流量流量比（流率比）有效绿灯时间分钟流率扩算得到的小时流量。分钟流率扩算得到的小时流量。有效绿灯时间有效红灯时间设计流率（qd）：按设计流量换算的设计流率（qd）：按设计流量换算的绿信比通行能力按设计流量换算的一定时间内的车辆数按设计流量换算的一定时间内的车辆数饱和度数。数。相关概念相关概念饱和流量（S）：饱和流量（S）：流量（流率）¾到达流量（流率）饱和流量（S）：在一次连续的绿灯时间内进口道上饱和流量（S）：在一次连续的绿灯时间内进口道上¾到达流量（流率）¾设计流量（流率）饱和流量时间内，进口道上一系列连续车队能够通过进口道停止时间内，进口道上一系列连续车队能够通过进口道停止饱和流量流量比（流率比）有效绿灯时间够通过进口道停止线的昀大车辆数，够通过进口道停止线的昀大车辆数，有效绿灯时间有效红灯时间绿信比pcu/绿灯小时。pcu/绿灯小时。绿信比通行能力饱和度饱和度相关概念相关概念流量（流率）¾到达流量（流率）流量比（流率比）：流量比（流率比）：¾到达流量（流率）¾设计流量（流率）饱和流量流量比（流率比）：流量比（流率比）：饱和流量流量比（流率比）有效绿灯时间Sqy=有效绿灯时间有效红灯时间S绿信比通行能力饱和度相关概念相关概念有效绿灯时间：有效绿灯时间：流量（流率）¾到达流量（流率）有效绿灯时间：g=g+A－Ls有效绿灯时间：g=g+A－Ls¾到达流量（流率）¾设计流量（流率）饱和流量geg+ALs有效红灯时间：geg+ALs有效红灯时间：饱和流量流量比（流率比）有效绿灯时间有效红灯时间：r=C－g有效红灯时间：r=C－g有效绿灯时间有效红灯时间绿信比reCgereCge绿信比通行能力饱和度饱和度相关概念相关概念流量（流率）¾到达流量（流率）¾到达流量（流率）¾设计流量（流率）饱和流量绿信比：绿信比：饱和流量流量比（流率比）有效绿灯时间Cge=λ有效绿灯时间有效红灯时间C绿信比通行能力饱和度相关概念相关概念流量（流率）¾到达流量（流率）¾到达流量（流率）¾设计流量（流率）饱和流量通行能力：通行能力：饱和流量流量比（流率比）有效绿灯时间SCAPλ=有效绿灯时间有效红灯时间SCAPλ绿信比通行能力饱和度相关概念相关概念流量（流率）¾到达流量（流率）¾到达流量（流率）¾设计流量（流率）饱和流量饱和度：饱和度：饱和流量流量比（流率比）有效绿灯时间qx=有