第五章_单点交叉口的信号控制解析

本科毕业论文单个交叉口定时信号控制的研究引言在城市道路中，交叉口是道路网络的节点所在, 相交道路的各种车辆和行人都要在交叉口处汇集, 形成各类的冲突点, 国内外城市中交通堵塞主要发生在交叉口。

单点交叉口交通信号控制占城市交叉口的90%以上。

因此, 解决城市交通问题的关键在于如何合理、有效地组织好单点交叉口的交通问题。

本文针对单点交叉口定时信号配时优化进行了深入的研究。

1.研究背景及现状。

1.1研究背景目前我国仅有的有关信号交叉口设计的国标是公安部颁发的《道路交通信号灯安装规范》( GB14886—94) 。

该标准主要规定了交通信号灯的安装依据、安装方法和要求, 对于信号灯的配时设计没有规定, 在实际中的参考意义不大。

而上海市颁布的《城市道路平面交叉口规划与设计规程》( DGJ08—96—2001) 仅是一部地方性规范, 对其他城市不具有约束力, 不能照抄照搬, 且有些方面没有将其细化和量化, 可操作性不强。

总的来说,国家和地方在信号交叉口设计方面的规范还基本处于空白状态。

1.2研究的目的与意义。

交叉口信号控制配时的最终目的是得到优化的信号配时参数: 信号相位及相序、信号周期时长和各相位信号绿信比等。

除此之外, 要使得信号控制方案在实际应用中能取得良好的效果, 还必须考虑各种实际条件的约束。

随着我国国民经济的高速发展，城市化进程的不断加快导致机动车保有量迅猛增长，交通需求尤其是道路的交通需求也随着急剧的增加。

为改善交通现状，满足日益增长的交通需求，近年来，通过不断加大城市交通基础设施建设投资及建设速度，交通状况也取得了长足的发展。

然而，交通拥堵、秩序混乱、事故频发、污染加剧等城市交通问题依然尖锐[1]。

通过研究我国城市的交通现状，发现造成交通拥堵的原因是多方面的，道路系统本身不够完善，或者交通管理和控制以及城市土地利用开发等缺少针对性。

与道路相比，平面交叉口的交通行为更为复杂，遭受到交通环境、人流、车流的影响更大，并且因为其交通安全性差、通行能力低而成为影响城市道路通行能力的“瓶颈”。

单点信号控制介绍单点信号控制简称“点控制”，它以单个交叉口为控制对象，是交通信号控制的最基本形式。

控制原理是根据交叉口的流量和流向，确定配时相位次序方案，设定每个相位的绿信比时间，尽量使得交叉口各个方向交通流的通行能力最大、延误最小。

点控制又可以分为两类：定时信号控制和感应式信号控制两种。

（1）定时信号控制定时信号控制是目前我国普遍采用，最基本、最常见的交叉口信号控制形式，这种控制方式设备简单、投资少、维护方便。

同时，信号控制机可以升级与临近的信号灯联机后，上升为干线控制或区域控制。

定时信号控制是指信号控制的周期和绿信比两个参数是预先设计并且设置后不变的。

需要改变参数时，需人为调整重新设置各个参数。

设计的一般步骤为：信号相位方案设计、信号周期长度、确定每个相位的绿灯时间分配——绿信比。

定时信号控制，在参数设置合理情况下，是十分可靠理想的控制方式。

因为城市交通流特性往往其重复性很大，比如，每个星期1、星期2~4、星期5和周末的交通流基本上是每一个星期重复出现的。

因此，当我们将这些交通流检测完整，将数据模型的时段绿信比正确，交通流的模型设置准确后，一般情况下，一个设计水平好的定时控制将会运行十分有效。

另一方面，因为定时信号控制，并不需要完全依赖实时交通流检测，因此，许多情况下，定时信号控制又节省了对地面交通流检测设施的要求。

当然，如果需要得到完整的交通流模型，交通流的检测又是必需的设备。

（2）感应式信号控制感应式信号控制是针对定时信号控制而言增加了对支线道路交通流检测功能而改变支线交通绿信比的一种控制。

它的原理是在一个信号周期内，如果支线交通流没有检测到流量或流量很小时，原先设置的支线相位的绿信比可以随交通流量减少而削减其原有绿信比时间，甚至完全放弃（无支线交通流情况），并且将多余出的时间增加给主线交通的绿灯时间，从而达到提高主线交通通行能力的作用。

其工作原理是：在交叉口支线进口设置“车辆到达”检测器。

第五单元交通管理与控制（下）第23讲单点交叉口感应信号控制（上）一、单元作业1、最小绿灯时间是如何定义的？（10分）得分要点：每一个相位都有一个最小绿灯时间，这个时间由初始绿灯时间和单位绿灯延长时间组成。

(4分)初始绿灯时间是在相位的开始阶段所允许的通行时间，以确保从停车线到车辆检测器之间的排队车辆能够全部通过停车线。

(3分)单位绿灯延长时间允许再多一辆车可以由检测器到达停车线。

(3分)第24讲单点交叉口感应信号控制（下）1、简述全感应信号控制的基本工作原理。

（10分）得分要点：全感应控制的基本原理是：当交叉口没有机动车到达时，信号机以定周期方式按最小周期运行。

(3分)当某一方向来车时，则对来车方向放绿灯，(3分)并通过是否到达最大绿灯时间的判断，进行通行权利的转换。

(4分)第23讲单点交叉口感应信号控制（上）第24讲单点交叉口感应信号控制（下）（两个合并出题）二、单元测试（一）判断题1. 每一个相位都有一个最小绿灯时间，这个时间由初始绿灯时间和单位绿灯延长时间组成。

（）参考答案：√2. 检测器设在次要道路上的半感应信号控制适用于平时主路上总是绿灯，对次路预置最短绿灯时间的情况。

（）参考答案：√3. 检测器设在主要道路上的半感应信号控制适用于平时主路上总是绿灯，当主路检测器在一段时间内检测不到有车时，才换相位让次路通车的情况。

（）参考答案：√4. 利用全感应信号控制方式进行交通控制的交叉口，相交的两条道路的道路等级可能会有主次之分，但在通行权利方面，实际上是平等的。

（）参考答案：√（三）单项选择题5. 按事先设定的配时方案运行，一天只有一种配时方案或者一天按不同时段的交通量采用几种配时方案，这种控制方式称为（）A. 定时控制B. 感应控制C. 半感应控制D. 全感应控制参考答案：A6. 只在交叉口部分进口道上设置检测器，适用于相交道路的等级差别较大，有主次之分、并且交通量变化较大的交叉口上的感应控制方式称为（）A. 定时控制B. 感应控制C. 半感应控制D. 全感应控制参考答案：C7. 所有进口道都安装有车辆检测器，根据各个进口道的服务需求决定信号相位的顺序,主要适用于相交道路等级相当、交通量相仿且变化较大的交叉口上的感应控制方式称为（）A. 定时控制B. 感应控制C. 半感应控制D. 全感应控制参考答案：D8. 下列不属于感应信号控制重要参数的是（）A. 最大绿灯时间B. 检测器到达停车线通行时间C. 最小绿灯时间D. 绿间隔时间参考答案：D第25讲干线交叉口信号协调控制1、什么是干道交叉口信号协调控制？（10分）得分要点：干道交叉口信号协调控制是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，(3分)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，(3分)使车辆通过这些交叉口时，不致经常遇上红灯，称为干道信号联动控制，也叫“绿波”信号控制，俗称线控制(4分)。

单点交叉口信号控制——交通管理与控制作业课本例题8-6：高峰小时流量系数PHF为0。

85，设计目标v/c为0。

90，驾驶者的反应时间为1。

0s，所有进口道的坡度均为0，东、西进口道设计到达车速限制为60km/h,南、北进口道设计到达车速限制为40km/h，无行人过街流量。

试分别采用对称式左转保护相位和早启迟断控制为该交叉口进行信号控制方案设计，并计算交叉口的各进口车道组的通行能力与延误。

讨论当东西向交叉口采用直行右转共享车道时的情况。

解答：1、采用对称式左转保护相位1）信号控制方案设计步骤1：交叉口渠化设计与相位方案设计首先分析各进口的车道功能划分情况。

从交叉口的几何示意图可以看出，东西两个进口方向都向左和向右分别拓宽出了车道,形成了5个进口车道.因此有条件设置左转专用车道和右转专用车道.南进口和北进口仅设有两条车道，注意到这两个进口方向的右转车流量与左转车流量都很低,且交叉口无行人过街流量，因此无需设置右转专用车道和左转专用车道，可采用一条直行左转合用车道和一条直行右转合用车道的形式组成一个车道组。

接下来分析各进口道是否需要设置左转保护相位。

按照规定给出的左转保护相位判别条件对各进口逐一进行判断：东进口：,但,需设置左转保护相位西进口:，需要设置左转保护相位南进口:，无需设置左转保护相位北进口：，无需设置左转保护相位东西进口采用对称式左转保护相位。

于是交叉口的相位设计方案初步确定为下:相位一：东西左转保护相位相位二:东西直行右转相位相位三：南北直行、左转和右转相位步骤2:各车道组直行当量计算查表可获得各进口道各转向车流的直行当量系数，计算得出各车道组的直行车流当量.进口方向转向流量直行当量系数直行当量车道组直行当量平均单车道直行当量东进口左转150 1。

05 158 158 158 直行1000 1。

00 1000 1000 334 右转250 1。

18 295 295 295西进口左转300 1。

（交通运输）道路交通管理与控制_第五章单点交叉⼝的信号控制表5-1 交叉⼝设置信号灯的交通流量标准主道路宽度（M）主路交通流量（辆／H）⽀路交通流量（辆／H）⾼峰⼩时12H ⾼峰⼩时12H⼩于１０750 8000 350 3800 800 9000 270 2100 1200 13000 190 2000⼤于１０900 10000 390 4100 1000 12000 300 2800 1400 15000 210 2200 1800 20000 150 1500注：①表中交通流量按⼩客车计算，其他车辆应折算为⼩客车当量。

②12h交通流量为7:00—19:00的交通流量。

（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。

（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、交通信号控制参数⼀般来说，在交通控制中⾄少有3个基本参数是可以由信号机直接控制的，这就是周期C、绿信⽐λ和相位差tos。

除此之外，某些信号机还能对相位数进⾏控制，如从2相位变成4相位或相反等。

（⼀）步伐和步长考虑左图所⽰的灯控路⼝。

每个⽅向最多有8种灯⾊：红、黄、绿、左箭头、直箭头、右箭头、⼈⾏红灯、⼈⾏绿灯。

当进⾏信号控制时，这些灯⾊中的某些将被点亮。

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称为步伐，不同的灯⾊状态构成不同的步伐。

例如：信号机在时刻7:30开机，此时，南北⽅向左转绿箭头灯和红灯亮，东西⽅向的红灯亮，所有⼈⾏红灯亮，其他灯均不亮，若该状态持续35s，则我们说这是控制⽅案中的⼀个步伐，其步长为35s。

对于城市道路而言，交叉口是城市交通的关键，作为车辆汇集和转向所在地，交叉口复杂的交通特征使其容易成为交通持续混乱和事故的多发点，降低了道路网通行能力，成为整个城市道路的瓶颈地带。

可以说交叉口的交通运行状态与整个城市的交通运行状态密切相关，解决了交叉口的问题就解决了城市交通的关键。

因此，对交叉口的交通运行状况进行分析，找出交叉口拥挤堵塞的原因，正确地设计交叉口，并合理地组织交通，减少或消除冲突点，保证行车安全，并使延误尽可能地减少，提高交叉口的通行能力，保证行车畅通，从而提高整个城市路网通行能力，缓解交通堵塞，这在城市交通的设计与治理中具有很重要的意义。

对交叉口实行信号控制，可以在时间上将不同流向的交通流进行分离，是减少交叉口的冲突点、充分利用交叉口时间资源、提高道路通行能力的主要措旌之一。

一. 定时信号控制方式主要包括相位及信号配时的确定。

1.1相位的确定传统的信号控制采取相交道路两个相位的控制方式(图4．1)，如南北和东西相位，不存在相序问题，以机动车运行特性为主要依据。

传统十字型交叉口的机动车交通流流向有12个，非机动车交通流流向有12个，行人交通流流向有8个，整个交叉口交通流流向有32个。

因此，在传统两相位信号控制下，城市道路存在以下交通问题：1)绿灯初期，同一相位中机动车与非机动车冲突严重，导致绿灯开始阶段机动车流损失时间过大；2)绿灯中期，左转(包括对向的)非机动车穿越执行机动车流，导致机动车流通行能力的下降，同时难以保证安全性，成为机动车与非机动车之间交通事故的主要起因；3)绿灯末期，进入交叉口的非机动车与相交道路绿灯初期驶出的非机动车形成极为混乱的集团，对相交道路上机动车流的运行干扰极大，严重影响交叉口的通行能力，容易引发交通事故；4)行人处于自由行走状态，以“渗透”方式过街，对于机动车和非机动车运行非常不利；5)交通秩序混乱，机动车在非机动车和行人的包围中运行，结果导致交通堵塞，甚至瘫痪；由以上分析，不难看出，两相位方案的不足主要体现在机非冲突上，对于非机动车与行人流量大的路口尤其是城市中心区，两相位方案是不可取的。

单点交叉口信号控制——交通管理与控制作业课本例题8-6：高峰小时流量系数PHF为0.85，设计目标v/c为0.90，驾驶者的反应时间为1.0s，所有进口道的坡度均为0，东、西进口道设计到达车速限制为60km/h，南、北进口道设计到达车速限制为40km/h，无行人过街流量。

试分别采用对称式左转保护相位和早启迟断控制为该交叉口进行信号控制方案设计，并计算交叉口的各进口车道组的通行能力与延误。

讨论当东西向交叉口采用直行右转共享车道时的情况。

解答：1、采用对称式左转保护相位1) 信号控制方案设计步骤1：交叉口渠化设计与相位方案设计首先分析各进口的车道功能划分情况。

从交叉口的几何示意图可以看出，东西两个进口方向都向左和向右分别拓宽出了车道，形成了5个进口车道。

因此有条件设置左转专用车道和右转专用车道。

南进口和北进口仅设有两条车道，注意到这两个进口方向的右转车流量与左转车流量都很低，且交叉口无行人过街流量，因此无需设置右转专用车道和左转专用车道，可采用一条直行左转合用车道和一条直行右转合用车道的形式组成一个车道组。

接下来分析各进口道是否需要设置左转保护相位。

按照规定给出的左转保护相位判别条件对各进口逐一进行判断：东进口：q LT=150<200，但150×(1200÷3)=60000>50000，需设置左转保护相位西进口：q LT=300>200，需要设置左转保护相位南进口：q LT=50<100，无需设置左转保护相位北进口：q LT=50<100，无需设置左转保护相位东西进口采用对称式左转保护相位。

于是交叉口的相位设计方案初步确定为下：相位一：东西左转保护相位相位二：东西直行右转相位相位三：南北直行、左转和右转相位步骤2：各车道组直行当量计算进口方向转向流量直行当量系数直行当量车道组直行当量平均单车道直行当量东进口左转150 1.05 158 158 158 直行1000 1.00 1000 1000 334 右转250 1.18 295 295 295西进口左转300 1.05 315 315 315 直行1200 1.00 1200 1200 400 右转100 1.18 118 118 118南进口左转50 3.00 150698 349 直行500 1.00 500右转40 1.18 48北进口左转60 4.00 240676 338 直行400 1.00 400右转30 1.18 36步骤3：流率比分析和关键车流确定绘制信号相位设计方案的相序图可控制图，并按照上表计算结果给各相位的车道组标上直行当量，然后分析比较，确定各相位的关键车流及其流量值，具体过程如图所示：交叉口各进口车道宽度为：东西进口车道宽度为3.25m，南北进口车道宽度为3.5m，均大于3.0m，无纵坡，符合理想条件，因此直行道饱和流率值为1650veh/h。

表5-1 交叉口设置信号灯的交通流量标准主道路宽度（M）主路交通流量（辆／H）支路交通流量（辆／H）高峰小时12H 高峰小时12H小于１０750 8000 350 3800 800 9000 270 2100 1200 13000 190 2000大于１０900 10000 390 4100 1000 12000 300 2800 1400 15000 210 2200 1800 20000 150 1500注：①表中交通流量按小客车计算，其他车辆应折算为小客车当量。

②12h交通流量为7:00—19:00的交通流量。

（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。

（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、交通信号控制参数一般来说，在交通控制中至少有3个基本参数是可以由信号机直接控制的，这就是周期C、绿信比λ和相位差tos。

除此之外，某些信号机还能对相位数进行控制，如从2相位变成4相位或相反等。

（一）步伐和步长考虑左图所示的灯控路口。

每个方向最多有8种灯色：红、黄、绿、左箭头、直箭头、右箭头、人行红灯、人行绿灯。

当进行信号控制时，这些灯色中的某些将被点亮。

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称为步伐，不同的灯色状态构成不同的步伐。

例如：信号机在时刻7:30开机，此时，南北方向左转绿箭头灯和红灯亮，东西方向的红灯亮，所有人行红灯亮，其他灯均不亮，若该状态持续35s，则我们说这是控制方案中的一个步伐，其步长为35s。

交叉口智能信号控制交叉口智能信号控制引言交叉口是城市道路交通中的关键组成部分，交通流量的合理调控对于保障道路通畅、提高交通效率至关重要。

传统的交叉口信号灯控制往往是固定时序的，无法根据交通流量的变化做出及时调整，导致交通拥堵和延误问题严重。

随着智能技术的发展，交叉口智能信号控制成为解决这一问题的有效方法。

本文将介绍交叉口智能信号控制的基本原理和技术实现。

基本原理交叉口智能信号控制的基本原理是根据交通流量的变化来实时调整信号灯的时序，使交通流畅和效率最大化。

具体来说，交叉口智能信号控制包括以下几个关键步骤：1. 数据采集：通过在交叉口安装传感器，采集交通流量、车辆速度等数据，实时监测交通情况。

传感器可以是视频监控摄像头、地磁传感器等。

2. 数据处理：将采集到的交通数据传输给信号控制系统，进行数据处理和分析。

通过分析数据，系统可以判断交通状况，预测拥堵情况，并作出相应的调控策略。

3. 信号优化：根据数据分析的结果，信号控制系统可以自动调整交叉口信号灯的时序，以适应交通流量的变化。

例如，在高峰期增加绿灯时间，减少等待时间，提高交通通过能力。

4. 协调调度：对于周围多个交叉口的信号灯，信号控制系统还可以进行协调调度，使交通更加顺畅。

通过交叉口之间的通信和协调，可以避免交叉口之间的冲突和停滞。

技术实现交叉口智能信号控制的技术实现包括硬件设备和软件系统两个方面。

具体来说，以下是交叉口智能信号控制中常用的技术和方法：1. 视频监控：通过在交叉口安装摄像头进行监控，可以实时采集车辆的运行状态和交通流量。

利用计算机视觉技术，可以对采集到的视频进行分析，提取出交通数据，为信号控制系统提供依据。

2. 地磁传感器：通过在道路上埋设地磁传感器，可以实时感知车辆的到达和离开。

地磁传感器可以通过检测地磁场的变化来判断车辆的存在与否，从而获取交通流量信息。

3. 无线通信：交叉口智能信号控制系统需要与传感器和信号灯进行通信。

无线通信技术（如Wi-Fi、蓝牙等）可以实现传感器数据和信号控制命令的实时传输和交互，方便调控。

应急情况下单点交叉口信号控制研究应急情况下单点交叉口信号控制研究随着城市化进程的加快和交通需求的不断增长，交通拥堵已成为现代城市面临的一大难题。

尤其是在应急情况下，交通拥堵问题更加突出。

为了提高交通运行效率，保证车辆和行人的安全，研究应急情况下单点交叉口信号控制显得尤为重要。

在日常交通运行中，单点交叉口信号控制被广泛应用于规范交通流。

该控制方法通过在交叉口设置信号灯，根据交通流的实际情况，合理安排交叉口车辆和行人的通过顺序，以减少交叉口的混乱程度，提高车辆通过率。

然而，在应急情况下，交通流异常复杂，传统的信号控制方法往往无法适应。

为了解决应急情况下交通拥堵的问题，一方面可以通过对信号控制系统进行升级改造来提升交通运行效率。

现代交通控制系统可以根据实时交通流信息自动调整信号灯的周期和相位，提供灵活的信号控制方案。

这样在应急情况下，可以根据实际情况合理调整信号灯的时长和顺序，优化交通流量，减少拥堵。

另一方面，应急情况下还可以采取其他措施来改善交通状况。

例如，可以增加交通巡逻警力，指挥交通流的疏导。

在交通拥堵的路段，可以采用临时交通标识和标线，引导车辆选择其他道路行驶。

此外，通过建设应急通道，为应急车辆和重要人员提供疏导通道，减少应急情况对交通的影响。

此外，在实际应急情况中，单点交叉口信号控制还需要考虑到一系列因素。

例如，交通运行速度、道路容量、交通流量等因素都会影响信号控制的效果。

因此，在应急情况下，需要进行详细的数据调查和分析，制定相应的信号控制方案。

此外，还需要加强与相关部门的协作，建立联合应急指挥系统，实现多部门协同作战，提高应急情况下交通管理的效能。

综上所述，应急情况下单点交叉口信号控制研究至关重要。

通过对信号控制系统的升级和改造，合理调整信号灯的时长和顺序，提供灵活的信号控制方案。

同时，采取其他交通管理措施，如增加交通巡逻警力、临时交通标识和标线、建设应急通道等，共同应对交通拥堵问题。

此外，还需要充分考虑实际情况，进行数据调查与分析，加强与相关部门的协作，形成联合应急指挥系统。