第八讲交通信号控制概论

第八讲交通信号控制概论§8.1交通信号发展§8.2交通信号相关的主要设备§8.3交通信号灯的设置依据§8.4信号控制分类§8.1交通信号发展交通信号道路上常用的信号有灯光信号和手势信号。信号灯主要在道路交叉口没有进行完全空间分离的条件下实现时间的分离。交通控制的诞生、发展与汽车工业并行，以信号控制技术为基础。1770年法国人居尼奥就制造出了第一辆蒸汽机驱动的三轮车，这是汽车发展史上的第一个里程碑。1885年，德国人卡尔·本茨制成了世界第一辆三轮汽车。几乎同期，另一位德国人戈特利·戴姆勒在一辆四轮车上安装了他发明的发动机。他们俩被公认为以内燃机为动力的现代汽车的发明者，同时1886年1月29本茨制造的汽车取得了专利权，人们把这一天看作汽车的诞生日。本茨和他发明的世界第一辆汽车戴姆勒和他发明的四轮汽车世界第一座交通信号灯1868年，英国政府议会大厦前，用煤气作光源安装了交通指示灯，红色表示停止，绿色表示通行。使用不久后爆炸。现代意义交通信号灯1914年，美国俄亥俄州科利夫兰市街道设置了红绿灯。1927年美国为了统一信号灯颜色，制定了《交通信号颜色》标准。黄色交通信号灯20世纪20年代，中国著名电视专家胡汝鼎教授留学美国，拜读在大发明家爱迪生门下。一次过街时，红灯熄灭好长时间绿灯才亮，一辆小汽车擦身而过，差一点出事故。为了保证行人安全，他建议在红绿之间加一色谱中明度最高的颜色：黄色，黄色易见性仅次于红、澄色，本身又寓意警告注意。20世纪20年代后，红、黄、绿三色信号灯得到推广。1920年~1970年近50年的时间里，电机驱动的信号灯占据了交通信号控制系统的主要市场。在20世纪60年代早期，计算机被引进到交通信号控制系统中。在1963年，第一个计算机控制的交通信号控制系统在加拿大的多伦多市安装，到20世纪70年代，微处理器被普遍使用，相应的硬件和软件也开始起步。美国电器制造者协会交通控制标准由于基于微处理器的交通信号控制器能够加入新的软硬件来增加新的功能，经销商不断推出了多种交通信号控制器，产生了各种控制器之间的不兼容性。20世纪80起，许多经销商一起起草了一个标准规范NEMA-TS。提供信号协调感应控制、预先清空信号和一种可选择的串行通信的连接方式。§8.1交通信号发展在20世纪90年代起，由于1991年的联合运输地面交通效率法案（ISTEA）和计算机和通信技术快速发展的结果，交通信号控制出现了新的研究方向，两个重要的标准化的问题提了出来：1.ITS国家交通通信协议（NTCIP）2.先进的交通控制器（ATC）§8.1交通信号发展1.交通信号灯机动车信号灯样式§8.2交通信号相关的主要设备箭头灯满盘灯1.交通信号灯机动车信号灯设置形式§8.2交通信号相关的主要设备单叉F杆1.交通信号灯机动车信号灯设置形式§8.2交通信号相关的主要设备双叉F杆（远近灯）1.交通信号灯机动车信号灯设置形式§8.2交通信号相关的主要设备悬臂F杆1.交通信号灯机动车信号灯设置形式§8.2交通信号相关的主要设备双立杆双挑臂F杆双立杆单挑臂F杆双立杆F杆1.交通信号灯机动车信号灯设置形式§8.2交通信号相关的主要设备立杆1.交通信号灯机动车信号灯设置形式§8.2交通信号相关的主要设备组合立杆1.交通信号灯人行信号灯设置形式§8.2交通信号相关的主要设备人行灯杆1.交通信号灯黄闪灯§8.2交通信号相关的主要设备2.交通信号机交通信号机外观与内景1）固定配时式交通信号控制器。又称为定周期式交通信号控制器，通常分为两种：一种是单时段式，一种是多时段式。2.交通信号机2）半感应式交通信号控制器：寻求下步控制决策车辆检测数据处理，判断决策实施控制3）全感应式交通信号控制器4）无线缆协调式交通信号控制器5）中心计算机控制式交通信号控制器6）行人过街交通信号控制器。交叉口附近的人行过街信号一般由路口交通信号控制器进行控制，但在一些路段上的人行过街道，则由一种专门的过街控制器控制。行人过街控制器可分为定周期式和行人按钮式。§8.3交通信号灯的设置依据设置交通控制信号的目的：是使各类、各向交通有序、高效的通行。安装交通信号的优点：1．使车辆有序通行2．减少交通事故发生3．增加交叉口处理交通的能力4．提供一种中断连续交通流的措施5．便于其它车辆、行人等穿插停车控制交叉口的通行能力与延误通行能力根据计算主要道路车流中可供次要道路车辆穿越的空当数来求出次要道路可以通行的最大交通量。据此原理．假设主要道路车流按泊松分布到达，可建立计算次要道路可通过的最大交通量的公式如下：qhqeQeQ1max停车控制交叉口的通行能力与延误延误次要道路交通量增长到一定程度时，车辆延误大增，此时，若将标志控制交叉口改为信号控制交叉口，则次要道路车辆延误得到降低，但主要道路车辆延误却要增加。应以对比改用信号控制前后，主次道路车辆总延误的大小，来决定是否应该改用信号控制。T型交叉口停车标志控制自信号控制时的理论延误曲线信号灯设置依据——美国方法8小时流量4小时流量高峰小时学童过街联动信号事故记录道路网络信号灯设置依据——中国方法（1）高峰小时流量和12小时流量国家标准《道路交通信号灯安装规范》(GB14886一94)，1994年颁布实施信号灯设置依据——中国方法(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。信号灯设置依据——中国方法(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、高蜂小时流量超过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蜂小时流量超过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。§8.4信号控制分类按控制范围分单点控制线控制面控制按控制方法分定时控制感应控制自适应控制系统控制半感应控制全感应控制信息系统诱导系统监视系统优先系统3.交通检测器分类一、按安装方式划分为：1、永久式安装，也称固定式安装；2、临时性安装，也称便携式安装。二、按采集时间长短划分为：1、连续式采集设备，一般采用永久式安装设备；2、间隙式采集设备，多采用临时性安装设备。三、按检测技术方法划分：地感线圈检测、视频图像检测、地磁映象检测、气压管检测、人工调查……3.交通检测器车辆检测器原理交通传感器是将有关交通流信息等物理量形式的信息转换为电子量，然后通过传输线路传送到信号控制器的信息处理部分进行处理。包括对信息中噪声信号的滤除和对有效信息的分类等，然后，主控制器根据这些信息做出适当的判断和控制决策。地磁映象检测器－Groundhog永久式安装地磁映象检测器－检测原理感应线圈检测器－NORTECH永久式安装感应线圈检测器－检测原理感应线圈检测器－设置及检测流程利用两个环形线圈来检测车辆的行驶速度，检测线因的安放位置如下：环形线圈检测车辆流程视频图像检测器－VantageEdge2永久式安装视频图像检测器－检测原理视频图像交通事件检测器－CITILOG声学检测器－IRDSAS-1永久式安装微波(雷达)检测器－RTMS、SS105永久式安装微波(雷达)检测器－检测原理激光检测器－Tom2000永久式安装激光检测器－检测原理超声波检测器－长安科技CJK02永久式安装被动式红外检测器－SBH永久式安装橡胶气压管检测器－MetroCount5600临时性安装压电薄膜检测器－MetroCount5710临时性安装压电薄膜检测器－检测原理-由日本的Kawai发现(Japan,1969),由美国MSI(USA)公司生产-受力时产生电信号-输出电压与动态压力成正比-压电薄膜是一种动态传感材料，在受到压力改变时产生电荷或电压-良好的线形输出，动态范围好-高灵敏度(是压电陶瓷的20倍)-柔软，高机械强度和抗冲击、氧化、潮湿，易加工地磁映像检测器－HiStarNC97、NC200临时性安装地磁映像检测技术原理1地磁映像检测技术原理2地磁映像检测技术原理3地磁映像检测技术原理4手持式人工观测－JAMMERTDC-12称重板检测器(WIM)－IRDDAW300TCC540GPS应用检测设备－GPSLeader、GeoStats手持式测速设备－Stalker雷达、Laser激光车载测距设备－NiteStarNS60