第12讲 单点信号控制方式115 .docx

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。

交通控制课程设计单点信号控制设计方法学院：能源与交通工程学院专业：交通工程姓名：李文平学号：111616875指导教师：李丽丽职称：讲师论文提交时间：二0一四年十一月摘要城市交通控制系统是提高城市交通运行效率的重要途径之一，也是城市交通现代化、智能化的重要标志。

本文以单点信号控制理论进行信号分配，其中以Webster的方法为基础，运用ARRB方法对以往的不符合现代交通的分配方式进行了改进，使其更加符合交通环境。

以信号配时参数优化作为研究内容进行深入细致的研究。

对周期时长、绿信比、最小绿灯时间、等主要配时参数的常用优化目标、优化方法及模型进行了对比分析。

表明基于Webster的ARRB法更加符合现在城市交通控制。

关键字：交通控制信号配时单点信号控制AbstractUrban traffic control system is one important way to improve the efficiency of urban transport, but also an important symbol of modern urban transport, intelligent. In this paper, the theory of single-point signal control signal distribution, which Webster's method is based on the use of the method of allocation ARRB conventional modern traffic does not meet improved to make it more in line with the traffic environment. When the signal timing parameters to optimize the content as a research intensive research. Long period of time, green ratio, the minimum green time when other major parameters used with optimization goals, optimization methods and models were compared. Show based on Webster's ARRB law more in line with current urban traffic control.Keywords: traffic control signals with single-point signal control目录第1章、绪论 (1)1.1.研究背景及意义 (1)1.1.1.研究背景 (1)1.1.2研究意义 (1)1.2交通控制的发展史 (2)1.3国内外研究现状 (3)1.3.1国外研究现状 (3)1.3.2国内研究现状 (4)第 2 章、单点信号控制基本理论 (4)2.1.单点信号控制基本参数 (4)2.2.交通流理论的基本参数 (5)2.3.参数间关系 (6)2.3.1.速度和密度的关系 (6)2.3.2.流量和速度的关系 (6)2.3.3.流量和速度的关系 (7)2.4交通信号控制效果评价指标 (7)2.4.1延误 (7)2.4.2 通行能力和饱和度 (7)2.4.3.排队长度 (7)2.5小结 (7)第三章、单点信号控制方法 (8)3.1、概述 (8)3.2信号配时设计 (8)3.2.1、最佳信号周期设计（基于TRRL法的ARRB法） (8)3.2.2、绿灯时间 (9)3.3、小结 (10)第四章、实例分析 (10)4.1、数据采集 (10)4.2、数据分析计算 (12)第五章、全文总结与展望 (14)第1章、绪论1.1.研究背景及意义1.1.1.研究背景近几年来,由于我国经济迅猛发展以及城市化进程快速推进,人们对交通的需求也越来越大,导致了交通需求与城市道路交通设施之间形成尖锐矛盾。

交通信号控制技术知识交通信号控制，是运用现代的信号装置、通信设备、遥测及计算机技术等对动态的交通进行实时的组织与调整。

通过交通信号控制，在未饱和交通条件下，降低车辆行驶延误，减少红灯停车次数，缩短车辆在路网内的行驶时间，提高路网的整体通行能力；在饱和交通条件下，使交通流有序行进，分流车辆，缓解堵塞。

一、信号控制的基本概念（一) 信号相位。

信号机在一个周期有若干个控制状态，每一种控制状态对某些方向的车辆或行人配给通行权，对各进口道不同方向所显示的不同灯色的组合，称为一个信号相位。

我国目前普遍采用的是两相位控制和多相位控制。

（二）信号周期。

是指信号灯各种灯色显示一个循环所用的时间，单位微秒。

信号周期又可分为最佳周期时间和最小周期时间。

（三）绿信比。

是指在一个周期内，有效绿灯时间与周期之比。

周期相同，各相位的绿信比可以不同。

（四）相位差。

是指系统控制中联动信号的一个参数。

它分为相对相位差和绝对相位差。

相对相位差是指在各交叉口的周期时间均相同的联动信号系统中，相邻两交叉口同相位的绿灯起始时间之差，用秒表示。

此相位差与周期时间之比，称为相对相位差比，用百分比表示。

在联动信号系统中选定一个标准路口，规定该路口的相位差为零，其他路口相对于标准路口的相位差，称为绝对相位差。

（五）绿灯间隔时间。

从失去通行权的上一个相位绿灯结束到得到通行权的下一个相位另一方向绿灯开始的时间，称为绿灯间隔时间。

在我国，绿灯间隔时间为黄灯加红灯或全红灯时间。

当自行车和行人流量较大时，由于自行车和行人速度较慢，为保证安全，需进行有效调整，可以适当增加绿灯间隔时间。

此外，信号控制的基本参数还有饱和流率、有效绿灯时间、信号损失时间、黄灯时间、交叉口的通行能力与饱和度等。

（一）交通信号灯，按用途可分为车辆交通信号灯、行人交通信号灯、方向交通信号灯和车道交通信号灯等。

（二）交通信号灯，按操作方式可分为定周期控制信号灯和感应式控制信号灯。

感应式控制信号灯又分为半感应控制和全感应控制两种。

实验报告实验名称：单点信号控制设计专业轨道交通信号与控制学号 9姓名许瑞指导教师陈新时间 2015年12月19日单点信号控制设计实验报告1、实验目的：掌握单点定时控制的设计方法，学习信号机信号控制参数设置的主要内容。

锻炼实验中问题的分析能力和解决问题的能力。

2、实验内容：（1）利用课程的理论知识，分析计算单点信号控制参数（2）把计算得到的信号控制参数，设置到实验室的信号机3、实验仪器：HT2000B信号机，HT940A信号机4、实验要求：（1）要求道路渠化和相位设计合理，满足信号设计的要求（2）每个时段只考虑该时段的交通流量进行渠化和相位设计（3）信号机设置的效果要求符合设计的结果5、信号设计步骤：（1）实验数据C交叉口，四个进口的路宽都是18米，时段为22:00—24:00，使用HT2000B信号机。

绿灯间隔时间()为3s，每次绿灯时间内的起动损失2s，黄灯时间()为3s。

（2）道路渠化根据实验数据，对道路进行如下渠化：路宽18m，可设计成每个车道3.5m的四车道道路，左右各有2m非机动车道（3）相位设计如下：A相位：（南向通行）B相位：（北向通行）C相位：（东向通行）D相位：（西向通行）（4）最大流量比：Y A==0.194Y B==0.182Y C==0.2Y D==0.136Y=Y A+Y B+Y C+Y D=0.712Y=0.757<0.9，符合要求（5）损失时间：L==8s（6）最佳周期：C==59s（7）绿灯有效时间和绿灯显示时间：由损失时间和周期算得：=C-L=51s各相位绿灯有效时间为：t EGA ==14s t EGB ==13s t EGC ==14s t EGD ==10s各相位绿灯显示时间：则可得： A 相：13s B 相：12s C 相：13s D 相：9s理论上最短绿灯时间为四个相位都有行人过街，所以最短绿灯时间：9s)(1932.11877min s I v L g pp =-+=-+=()Y y t Y y L C y y t t j EGj n i ijn i EGi EGj =-=⎪⎭⎫ ⎝⎛=∑∑==11LjYj EGj Gj t t t t +-=小于19s因此应当加长信号周期。

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。

单点交通信号灯控制简称“点控制”，它以单个交叉口为控制对象，是交通信号灯控制的最基本形式。

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）相位
红绿灯是有相位的。

一个十字路口的两个方向的直行和左转都完成后所用的时间和过程称之为相位。

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 1.0515*******直行1000 1.0010001000334右转250 1.182********西进口左转300 1.0531*******直行1200 1.0012001200400右转100 1.181********南进口左转50 3.00150698349直行500 1.00500右转40 1.1848北进口左转60 4.00240676338直行400 1.00400右转30 1.1836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。