信号配时计算过程

本次设计选择的路段上有四个交叉口，其中两个T字交叉口、两个十字交叉口。四个交叉口均属于定时信号配时。国际上对定时信号配时的方法较多，目前在我国常用的有美国的HCM法、英国的TRRL法（也称Webster法）、澳大利亚的ARRB法（也称阿克赛利克方法）、中国《城市道路设计规范》推荐方法、停车线法、冲突点法共六种方法。本次设计运用的是比较经典的英国的TRRL法，即将F·韦伯斯特—B·柯布理论在信号配时方面的使用。对单个交叉口的交通控制也称为“点控制”。本节中使用TRRL法对各个交叉口的信号灯配时进行优化即是点控制中的主要内容。在对一个交叉口的信号灯配时进行优化时，主要的是根据调查所得的交通流量先确定该点的相位数和周期时长，然后确定各个相位的绿灯时间即绿信比。柯布(B．M．Cobbe)和韦伯斯特(F．V．Webester)在1950年提出TRRL法。该配时方法的核心思想是以车辆通过交叉口的延误时间最短作为优化目标，根据现实条件下的各种限制条件进行修正，从而确定最佳的信号配时方案。其公式计算过程如下：1.最短信号周期Cm交叉口的信号配时，应选用同一相位流量比中最大的进行计算，采用最短信号周期Cm时，要求在一个周期内到达交叉口的车辆恰好全部放完，即无停滞车辆，信号周期时间也无富余。因此，Cm恰好等于一个周期内损失时间之和加上全部到达车辆以饱和流量通过交叉口所需的时间，即：1212nmmmmnVVVCLCCCSSS（4-8）式中：L——周期损失时间（s）；——第i个相位的最大流量比。由（4-8）计算可得：111mniLLCYy（4-9）式中：Y——全部相位的最大流量比之和。2.最佳信号周期C0最佳周期时长C0是信号控制交叉口上，能使通车效益指标最佳的交通信号周期时长。若以延误作为交通效益指标，使用如下的Webster定时信号交叉口延误公式：122(25)32(1)0.65()2(1)2(1)CxCdxxqxq（4-10）式中：d——每辆车的平均延误；C——周期长（s）；λ——绿信比。则总延误时间为：D=qd（4-11）若使总延误最小，则：()0dDdC（4-12）iiVS用近似解法，可得定时信号（近似）最佳周期时长：YLC-155.10（4-13）()iLlIA（4-14）式中：L——每个周期的总损失时间（s）；l——起动损失时间（s）；A——黄灯时间（s）；I——绿灯间隔时间（s）；i——一个周期内的相位数；Y——组成周期的全部信号相位的各个最大y值之和，Y=Σmax[yi，iy，…]。周期时间的取值应当在一个合适的范围内。在周期时长数值较小时增大周期时长，可明显地提高通行能力，使更多的车辆通过。但当周期时长继续增长，超过120s后，通行能力的提高速度变得缓慢，相反交叉口通行延误急速增长，所以单点信号灯的最大周期时长一般不超过120s。同时，周期时长也不宜过短，最短周期时长应考虑车辆能安全通过交叉口所需的最短时间和行人过街所需最短时间两个因素来确定。如果周期时长过短，行人和车辆的安全性能就无法得到保证，反而降低通行性能。故在计算时通常采用最佳周期时长而不是最短周期时长。3.有效绿灯时间与最佳绿信比与信号周期的确定一样，在各相位之间，绿灯时间的分配也是以车辆延误最少为原则的。按照这个原则，绿信比应该与相位的交通流比率成正比，即：1122gygy（4-15）式中：g1、g2——分别为第一和第二相位的有效绿灯时间；y1、y2——分别为第一和第二相位的流量比率。式（4-15）可进一步引申，用于多相位的交叉口，即：0iiiinniiiigygyCLYgy或（4-16）由式（4-16）可以求出每一相位的绿灯时间：0()iiygCLY（4-17）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。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。两相位定时信号配时图是最常见的十字交叉口的相位安排方式，这种方案适用于左转车流量较小的情况。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、相位次序等常常要依据左转流量的要求来确定。合理选用和组合相位，是决定点控制定时信号交叉口交通效益的主要因数之一。TRRL法的信号基本控制参数优化步凑如下：1、计算各交叉口每个进口车道的车流量和饱和流量2、求出每个进口车道的车流量系数，并为每个相位选择流量比3、将各相位的流量比相加得出整个交叉路口的Y值（Y小于等于0.9）4、确定路口绿灯间隔时间I和损失时间L5、利用最佳周期计算公式计算周期时间6、用周期时间减去损失时间可得出可利用的有效绿灯时间7、将路口有效绿灯时间按各个相位的流量比分配给各个相位8、根据各相位的黄灯时间和启动损失时间，计算各相位的实际绿灯时间。四个交叉口信号优化计算过程如下：金周路：1、金周路处的T字交叉口信号现状设置为保护转弯相位，同时设立有后延左转相。现状相位如图1。进口车流量如下表：北进口南进口东进口西进口交叉口方向左直右左直右左直右左直右金周路---303.5-51951559.5--202364合计-354.51654.52087根据调查数据可得在该处左转的车辆较少，可以将后延左转相合并到直行相位中。故将金周路相位定为两相位，相位如图2（右转无专用相位）。2、各进口饱和流量计算如下：金周路各进口道路纵坡为0，故G=0。进口方向STSL参数SbTfwHVfgfbnSTSbLfwHVfgflnSL南进口-------155010.030.97-11503东进口165010.060.9414623015501010.7011318西进口165010.060.94146384-------求得：y南左=0.2，y东直=0.25，y东左=0.07，y西直=0.32。3、每个相位y的最佳计算：y第一相位=max{y东直，y东左，y西直}=max{0.32,0.25,0.07}=0.32，y第二相位=y南左=0.24、Y=y第一相位+y第二相位=0.32+0.2=0.525、黄灯时间A=3s，全红时间为2s，故绿灯间隔时间I=3+2=5s，启动损失时间ls=3s。每周期总损失时间L=∑(ls+I-A)=25=10s6、最佳周期长52.015105.1155.10YLC=42s7、有效绿灯时间Ge=C0-L=42-10=32sGe第一相位=62.03252.032.0eG20sGe第二相位=38.03252.02.0eG=12s8、显示绿灯时间长g第一相位=Ge第一相位-A+LS=20-3+3=20s，g第二相位=Ge第二相位-A+LS=12-3+3=12s金科北路1、金科北路处的十字交叉口目前采用的相位方案是在主干道上有保护左转弯相位的典型三相位。其相位图如下：进口道的车流量如下表：北进口南进口东进口西进口交叉口方向左直右左直右左直右左直右金科北路100.5436.5743963282681541.5383.52021651208合计61113021932061根据调查数据，东西方向左转车辆占有量不大，故将该交叉口的相位方案改为两相位，其相位图如下：2、各进口饱和流量计算如下：金科北路路各进口道路纵坡为0，故G=0。进口方向STSL参数SbTfwHVfgfbnSTSbLfwHVfgflnSL北进口165010.090.9111.442256155010.420.580.940.4337南进口165010.420.5810.97114215501010.920.81141东进口165010.060.941346691550101-11550西进口165010.060.9413.24957155010.040.96-11487求得：y北直=0.19，y北左=0.30，y南直=0.06，y南左=0.03，y东直=0.33，y东左=0.17，y西直=0.33，y西左=0.14。3、每个相位y的最佳计算：y第一相位=max{y东直，y西直，y西左，y东左}=max{0.33,0.33，0.14,0.17}=0.33，y第二相位=max{y北直，y北左，y南直，y南左}=max{0.19,0.30,0.06,0.03}=0.304、Y=y第一相位+y第二相位=0.33+0.30=0.635、黄灯时间A=3s，全红时间为2s，故绿灯间隔时间I=3+2=5s，启动损失时间ls=3s。每周期总损失时间L=∑(ls+I-A)=25=10s6、最佳周期长63.015105.1155.10YLC=54s7、有效绿灯时间Ge=C0-L=54-10=44sGe第一相位=52.04463.033.0eG23sGe第二相位=48.04463.030.0eG=21s8、显示绿灯时间长g第一相位=Ge第一相位-A+LS=31-3+3=23s，g第二相位=Ge第二相位-A+LS=28-3+3=21s金青路1、金青路信号相位现为两相位控制。其相位图如下：其中主干道的左转并没有设立专用的左转相位。调查所得的数据也显示出，从主干道左转向支路的车辆相对很小，故现有的相位方案是合理的。2、进口道的车流量如下表：北进口南进口东进口西进口交叉口方向左直右左直右左直右左直右金青路198-52----214146451734.5-合计250-21871779.53、各进口饱和流量计算如下：因金青路各进口坡度为0，故G=0进口方向STSL参数SbTfwHVfgfbnSTSbLfwHVfgflnSL北进口-------155010110.7921228东进口165010.070.9313.75698-------西进口165010.080.9214.26360155010.080.920.920.81047求得：y北左=0.16，y东直=0.38，y西直=0.,27，y西左=0.04。4、每个相位y的最佳计算：y第一相位=max{y东直，y西左，y西直}=max{0.38,0.27,0.04}=0.38，y第二相位=y北左=0.165、Y=y第一相位+y第二相位=0.38+0.16=0.546、黄灯时间A=3s，全红时间为2s，故绿灯间隔时间I=3+2=5s，启动损失时间ls=3s。每周期总损失时间L=∑(ls+I-A)=25=10s7、最佳周期长54.015105.1155.10YLC=43s8、有效绿灯时间Ge=C0-L=43-10=33sGe第一相位=70.03354.038.0eG23sGe第二相位=30.03354.016.0eG=10s9、显示绿灯时间长g第一相位=Ge第一相位-A+LS=23-3+3=23s，g第二相位=Ge第二相位-A+LS=10-3+3=10s科兴北路1、科兴北路现行的相位控制方案为有主干道左转相位的三相位。其相位图如下：其各进口车流量调查数据如下表：北进口南进口东进口西进口交叉口方向左直右左直右左直右左直右科兴北路2922143234682217185054401703.5189其中可以看出，主干道的左转、支路的直行和左转车辆数量都相对较少，主干道的直行车辆占据了很大的一部分比例。故可以将该交叉口的相位方案改变如下：2、各进口饱和流量计算如下：金科北路路各进口道路纵坡为0，故G=0。进口方向STSL参数SbTfwHVfgfbnSTSbLfwHVfgflnSL北进口16501010.981.04168215501010.980.71063南进口16501010.980.4877615501010.990.971488东进口165010.080.9213.959361550101111550西进口165010.080.9213.857451550101111550求得：y北直=0.01，y北左=0.03，y南直=0.06，