第五章-单点交叉口的信号控制.ppt

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1,第五章单点交叉口的信号控制,2,课程安排,道路交通管理概论,交通信号控制的基本概念,信号控制的类型和模式,定时信号控制,感应信号控制,单点交叉口的智能控制,单点交叉口配时方案设计实例,3,第一节交通信号控制的基本概念,一、交通信号灯及其设置依据,1、交通信号及交通信号灯,1）定义在道路上用来传送具有法定意义指挥交通流通行或停止的光、声、手势等，都是交通信号。

2）种类常用的有灯光信号和手势信号。

4,手势信号则由交通管理人员通过法定的手臂动作姿势或指挥棒的指向来指挥交通，手势信号现在仅在交通信号灯出现障碍时或在无交通信号灯的地方使用。

示意违章车辆靠边停车信号,停止信号,5,直行信号,直行快速通行信号,减速慢行信号,右转弯信号,左小转弯信号,6,左大转弯信号,靠内停车信号,7,3）作用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。

4）方式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。

8,5）信号灯的种类,现代信号灯，除原来红黄绿三色基本信号灯之外，又增加了两种信号灯:

（1）闪烁灯

（2）箭头信号灯,

（1）闪烁灯普通红黄绿或绿色箭头灯，在启亮时，按一定的频率闪烁，可补充其它灯色所不能表达的交通指挥意义。

9,

（2）箭头信号灯,在一组灯具上，具备左、直、右三个箭头信号灯时，就可取代普通的绿色信号灯。

红色“X”灯的作用是此灯亮时，指示该车道前方不能通行,在该车道上行驶的车辆必须立即更换车道。

10,6）信号灯的含义,1974年，欧洲道路交通标志和信号协定对信号灯含义的规定摘要如下：

（1）非闪灯表示车辆可以通行，在平面交叉口，面对绿灯的车辆可以直行、左转或右转，左右转弯车辆必须让合法通行的其它车辆和人行横道线内的行人先行。

但是如果该绿灯所允许的通行的方向上，交通非常拥挤，以至进入路口的车辆，在灯色改变之后，还是通不过，这时即使亮绿灯，车辆也不得通行。

绿灯：

11,6）信号灯的含义,

（1）非闪灯红灯表示不许车辆通行，车辆不能超过停车线。

黄灯表示即将亮红灯，车辆应该停止。

除非黄灯刚亮时，已经接近停车线，无法安全制动的车辆，可以开出停车线。

（2）闪灯闪红灯警告车辆不准通行。

闪黄灯或两个黄灯交替闪亮：

表示车辆可以通行，但必须特别小心。

12,6）信号灯的含义,（3）箭头灯绿色箭头灯：

车辆只允许沿箭头所指的方向通行。

红色或黄色箭头灯：

仅对箭头所指的方向起红灯或黄灯的作用。

（4）专用于自行车的信号灯应在信号灯上加有自行车的图案。

13,7）各国对信号灯的含义的特殊规定概,

（1）原苏联,在黄灯之前，有绿闪灯，预告即将亮黄灯，我国有些城市也用这种绿闪灯。

优点是可敦促车辆抓紧时间通过交叉口，以提高通车效率；缺点使驾驶人想加速抢时间通过交叉口而容易发生交通事故。

14,7）各国对信号灯的含义的特殊规定概,

（1）原苏联,右转箭头灯亮时，允许车辆就地掉头；箭头灯与红灯同时亮时，可按箭头方向通行，但应给其他方向的车辆让路。

15,7）各国对信号灯的含义的特殊规定概,

（2）英国,在红灯末尾，有一小段红、黄灯同时亮的时间，这意味着通知面对红黄灯的车辆，红灯即将结束，预先做启动准备，可以节省起动损失时间。

上海目前也采用此方法。

16,7）各国对信号灯的含义的特殊规定概,（3）美国,有的地方使用黄色箭头灯与红色箭头灯，可使各方向车流分别有各自的红、黄、绿色箭头灯，含义明确，不易混淆。

这样，灯具比较复杂。

17,7）各国对信号灯的含义的特殊规定概,4）加拿大,加拿大规定在绿闪左转箭头灯与普通绿灯同亮时，表示通知驾驶人，对向车流面向红灯，左、直、右车辆都可以通行，但必须让其他合法通行的车辆和人行横道线内的行人先行。

加拿大对红闪的规定是，车辆在通过交叉口时，必须先停车观察，在确保安全的前提下，方准通行，类似于停车标志的意义。

日本也有这样的规定。

18,7）各国对信号灯的含义的特殊规定概,（5）日本,对自行车使用机动车信号灯时，有些特殊的规定，如绿灯时，规定自行车只可直行和左转（相当于我国的右转），而右转车（相当于我国的左转）必须直行道对面街角处，待另向绿灯亮时再次直行通过。

19,7）各国对信号灯的含义的特殊规定概,（6）我国对信号灯含义的规定,黄灯亮时，已越过停止线的车辆可以继续通行；若在红灯亮时来不及驶出交叉口的，应退回交叉口停止线以内，等待下一次绿灯亮时再通过,20,8）各信号灯的次序安排,信号灯的次序安排分两种：

（1）竖式

（2）横式,21,2、交通信号的设置依据,1）设置交通信号控制的利弊,合理设计的信号控制交叉口，其通行能力应比设有停车或让路标志的交叉口大。

设有停车或让路标志的交叉口的交通量接近其通行能力时，车流就会不畅而大大增加了车辆的停车次数和延误，特别是次要道路上的车辆，停车、延误会更加严重。

这时，将其改为信号控制交叉口可能就恰到好处，可改善次要道路上的通车，减少其停车与延误。

22,如果交通量未达到需要设置信号灯的时候，不合理地将停车标志交叉口改为信号控制交叉口，主路交通和次路交通会怎样？

合理设置信号灯的依据是什么？

23,2）信号设置不合理的弊端,将停车、让路标志交叉口改为信号控制交叉口，消除了原停车或让路标志交叉口的优点。

（优点是什么？

）在停车、让路标志交叉口上，对主要道路车辆是畅通无阻的，可以看成没有交叉口一样，因此，主要道路上的车辆延误很少。

2）信号设置不合理的弊端,改为信号控制之后，就要为少量次要道路上的车辆放绿灯，势必给主路道路车辆增加许多不必要的红灯，从而使主要道路上的车辆产生大量的停车与延误。

而次要道路上，因车少，有些时候亮着绿灯却无车通行。

这种情况在我国屡见不鲜，这些被迫产生的停车与延误，将导致显著而无谓的能耗与运行费用的浪费。

3）交通信号的主要功能,交通信号的主要功能是在道路车辆相交叉处分配车辆通行权。

误区：

把交通信号看成是治道路交叉百病的灵丹妙药。

最普遍的一种观点是把交通信号看成是主要的安全措施。

3）交通信号的主要功能,交通信号的主要目标是使各类、各向交通有秩序、高效率的通行。

如果仅为交通安全而在交叉口盲目设置，往往容易引起交通事故，影响交通安全。

因此，交通信号的设置要做到合理、有据可依：

在技术上，使设置信号灯有据可依，避免乱设现象在经济上，可避免无谓的投资浪费；在交通上，可避免不必要的损失和交通事故。

4）设置交通信号的基本原理概念,目前，决定停车标志交叉口改为信号控制交叉口时，主要考虑两个因素：

（1）停车标志交叉口的通行能力

（2）延误。

（3）我国对信号灯安装依据的规定,当进入同一交叉口高峰小时及12h交通流量超过下表所列数值及有特别要求的交叉口可设置机动车信号灯。

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，应设置非机动车信号灯,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,实行分道控制的交叉口应设置车道信号灯,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,二、交通信号控制参数,在交通信号配时设计中，经常涉及到以下一些参数：

周期长、相位、绿信比、绿灯时间、最短绿灯时间、最长绿灯时间、绿灯间隔时间以及起动损失时间。

点控制定时信号基本参数有两个：

周期长和绿信比。

线控信号配时基本参数有三个：

周期长、绿信比、相位差。

31,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总和,周期长度=红灯时间+绿灯时间+黄灯时间=第一相位时间+第二相位时间,周期时长,绿灯间隔时间,第一相位时间,第二相位时间,南北路,东西路,2、相位,在一个周期内，平面交叉口上某一支或几支交通流所获得的通行权称为信号相位，简称相位,一个周期内有几个信号相位，则称该信号为几相位系统。

步伐：

某一时刻，灯控路口各个方向各信号灯状态所组成的一组确定的灯色状态,步长：

一个步伐所持续的时间,3、绿信比相位绿信比一个相位的有效绿灯时长gei与周期时长C之比，用表示。

周期绿信比周期有效绿灯时长ge与周期时长C之比，用表示。

35,相位有效绿灯时间一绿灯信号时段能充分利用（有车辆通过交叉口）的时间：

=相位i的绿灯时间（Gi）+黄灯时间（A）-启动停车损失时间（li）（启动损失时间+黄灯损失时间）。

相位损失时间=周期有效绿灯时间各相位有效绿灯时间之和周期损失时间,36,37,38,5、绿灯时间,1）显示绿灯时间某一相位在一个信号周期内所获得的绿灯显示时间，也称作相位绿灯时间,2）最短绿灯时间对各信号阶段或者各个相位规定的最低绿灯时间限值,3）最长绿灯时间是对各信号阶段或各个信号相位给出的最大的绿灯时间限值,6、绿灯间隔时间上一相位绿灯结束到下一相位绿灯启亮之间的一段时间，也叫交叉口清车时间,一般包含黄灯+全红或全红两部分。

属于信号变换的损失时间。

有的相位也可以没有绿灯间隔时间,目的：

是为了确保已通过停车线驶入路口的车辆，均能在下一相位的首车到达之前安全通过冲突点，驶出路口,41,上一相位绿灯结束到下一相位绿灯启亮之间的一段时间，也叫交叉口清车时间,绿灯间隔时间=黄灯时间,周期时长,绿灯间隔时间,第一相位时间,第二相位时间,南北路,东西路,42,上一相位绿灯结束到下一相位绿灯启亮之间的一段时间，也叫交叉口清车时间,绿灯间隔时间=全红时间+黄灯时间,周期时长,绿灯间隔时间,第一相位时间,第二相位时间,南北路,东西路,43,上一相位绿灯结束到下一相位绿灯启亮之间的一段时间，也叫交叉口清车时间,绿灯间隔时间=全红时间,周期时长,绿灯间隔时间,第一相位时间,第二相位时间,南北路,东西路,绿灯间隔时间的取值,在信号配时上，当计算的绿灯间隔时间小于3s时，用3s黄灯时间；大于3s时，则在3s黄灯之外，其余时间配以红灯。

此时，所有相位都是红灯，称为全红时间。

绿灯间隔时间属于信号变换相位的损失时间，也是一个信号相位内的灯色组合之一。

取值一般35s之间。

7、相位差,协调相位：

在一个交通干线协调控制系统中，干线上所有路口的信号周期相同，各路口规定某一相位参加协调，称为协调相位,绝对相位差：

把干线上某一路口作为基准路口，其他路口的协调相位起始时刻滞后于基准路口的协调相位起始时刻的最小时间差,相对相位差：

沿车辆行驶方向任意相邻路口的协调相位起始时刻的最小时间差。

46,第二节信号控制的类型和模式,一、交通信号控制类型,1、按控制范围分类

（1）单个交叉口的交通控制

（2）干道交叉口信号协调控制（3）区域交通信号控制系统,1）单点交叉口交通控制,每个交叉口的交通控制信号只按照该交叉口的交通情况独立运行，不与其相邻交叉口的控制信号有任何联系的，称为单点交叉口交通控制，也称“点控制”，是交叉口交通信号控制的最基本形式。

离线点控制,在线点控制,

（1）离线点控制,基本原理：

将绿灯时间分成有限的具有固定顺序的时间段（也称相位），不同的交通流将根据固定绿灯时间和顺序依次获得各自的通行权。

配时方案：

依据典型的历史交通数据制定分类：

定周期控制、变周期控制控制器：

机电控制器（早期），电子或小型微处理器（目前）,

（2）在线点控制,指交通响应控制（或车辆感应控制）。

它根据交叉口各个入口交通流的实际分布情况，合理分配绿灯时间到各个相位，从而满足交通需求。

检测原理：

基于到达车辆车头时距的控制基于排队长度的控制根据交通需求延长绿灯时间，直到绿灯时间达到最大值或绿灯期间交通流的车头距测量值超过某一关键值是车辆感应控制的基本方法。

2）干线交叉口信号联动控制,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，同时对各交叉口设计一种相互协调的配时方案，各交叉口的信号灯按此协调方案联合运行，使车辆通过这些交叉口时，不致经常遇上红灯，称为干道信号协调控制，也称“绿波”信号控制，俗称“线控”。

2）干线交叉口信号联动控制,根据相邻交叉口间信号灯联结方法不同