第五章_单点交叉口的信号控制解析
单个交叉口定时信号控制的研究毕业论文
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”。
单个交叉口交通信号控制
项目
北进 南进 东进 西进 项目 北进 南进 东进 西进 口 口 口 口 口 口 口 口 620 720 390 440 流量 交通量 q(pcu/h) 比 饱和流量 2000 2000 1200 1200 Max [y,y’ （S） 24 ]
定时信号配时的修正方法
ARRB方法（阿克塞立克方法）
7
绿灯时间
（7）绿灯时间 绿灯时间就是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。 （8）最短绿灯时间 最短绿灯时间是对各信号阶段或者各个相位规定的最低绿灯 时间限值。即不论任何信号阶段或任何相位一次绿灯时间， 都不得短于规定的最短绿灯时间。规定这个绿灯时间的目的 是为了保证交叉口行车安全。在英国，规定相位最短绿灯时 间不得低于4秒。 （9）最长绿灯时间 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。即不论任何信号阶段的绿灯时间都不得大于 这个最长绿灯时间，目的是为了减少绿灯时间的损失。
4
（2）绿信比 一个相位的有效绿灯时长ge与周期时长C之比，用表示。 ge C
（3）有效绿灯时间=实际绿灯时间+黄灯时间-启动损失时 间。 ge=G+A-l l——包括绿灯初和黄灯末的损失时间（起动损失和清尾 损失时间）(s). 实际绿灯时间为80s，黄灯时间为3s，起动损失时间为 2s，则有效绿灯时间为？(80+3-2=81s) （4）信号损失时间包括全红时间和启动损失两部分。
澳大利亚ARRB方法是在TRRL公式的基础上 加以改进提出的。在webster延误公式中，当 饱和度x 1时，d，即x越接近于1，算 得的延误越不正确，更无法计算超饱和交通 情况下的延误。因此，阿克塞立克考虑了超 饱和交通情况，把延误公式改为：
单点信号控制介绍
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
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
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
（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。
第五章_单点交叉口的信号控制
l — 起动损失时间（s）；
车道的交通流量比等于该
A — 黄灯时间（s）；
车道的交通量和饱和流量
I — 绿灯间隔时间（s）；
之比
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 max[yi , yi' ,].
41
L=10s
=1440s
42
确定关键车道
43
计算流量比 相位A关键车道流量比y1=q1/s=540/1440=0.35 相位B关键车道流量比y2=q2/s=420/1440=0.29 关键进口道总流量比Y=y1+y2=0.35+0.29=0.64
第五章 单点交叉口的信号控制
1
课程安排
交通信号控制的基本概念
感应信号控制
信号控制的 类型和模式
定时信号控制
道路交通 管理概论
单点交叉口的智能控制
单点交叉口配时 方案设计实例
2
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。
第一相位时间
通行间隔时间 第二相位时间
绿灯间隔时间
时间
30
具
机
东西直行
有
动
专
车
用
信
左
号
转 相
控 制
东西左转弯
位
的
的 三 相 位 方
8
南北直行
个 相 位
案
南北左转弯
31
前导左转相 （早启左转相）
后延左转相 （迟断左转相）
单点交叉口信号控制补充内容课件
智能控制策略
• 总结词：智能控制策略是一种基于人工智能和机器学习的信号控制方法，通过 学习历史和实时交通流数据，优化信号灯的配时方案。
04 单点交叉口信号控制优化 方法
交通流量优化
总结词
通过调整信号灯配时，提高交叉口车辆通过效 率
01
总结词 优化交通流向，减少冲突点
03
总结词 实施交通分流，减轻交叉口压力
• 优点：定时控制策略简单易行，无需实时检测交通流情况，对于交通流量相对稳定、变化不大的交叉口具有一定的适用 性。
• 缺点：定时控制策略无法实时响应交通流的变化，可能导致交通拥堵和延误，特别是在交通流量较大或存在突发状况时。
自适应控制策略
• 总结词：自适应控制策略是一种基于实时交通流数据的信号控制方法，通过实 时检测交通流参数，调整信号灯的绿信比和相位时长。
优势与局限性 分析了单点交叉口信号控制技术的优点，如提高交通效率、 减少拥堵和排放等，同时也探讨了其存在的局限性，如对 车辆行驶轨迹和交通流量的依赖性。
适用场景与条件 讨论了单点交叉口信号控制在不同场景下的适用性，如城 市道路、高速公路和乡村道路等，并分析了其对道路条件、 交通流量和道路设计等方面的要求。
05
02
详细描述
根据不同时段的交通流量特点，动态调整信 号灯的配时，使得车辆在交叉口等待时间减 少，提高道路通行能力。
04
详细描述
通过合理设置左转、右转车道和行人 过街设施，减少不同流向车辆的冲突 点，降低交通事故风险。
06
详细描述
在高峰时段，通过实施交通分流方案，将部分 车流引导至周边道路，减轻单点交叉口的交通 压力。
通过案例分析，培养 学生的实际操作能力 和问题解决能力。
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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 电子或小型微处理器（目前） 控 制 器：机电控制器（早期），
（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
（1）定时控制
交叉口交通信号机均按事先设定的配时方案运行
，也称周期控制。
一天只用一个配时方案的称为单段式定时控制 ； 一天按不同时段的交通量采用几个配时方案的 称为多段式定时控制。
最基本的控制方式是单个交叉口的定时控制。
线控制、面控制也都可用定时控制的方式，称为 静态线控系统、静态面控系统。
（2）感应控制
（1）原苏联 ①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。
5
7） 各国对信号灯的含义的特殊规定概
（1）原苏联
②右转箭头灯亮时，允许车辆就地掉头； ③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。
6
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。
7
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
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？
②合理设置信号灯的依据是什么？
11
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。
类似于停车标志的意义。日本也有这样的规定。
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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。
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①如果交通量未达到需要设置信号灯的时候，
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，线控 还可分为有电缆线控和无电缆线控 ①有电缆线控：由主控制机或计算机通过传
输线路操纵各信号灯间的协调运；
②无电缆线控：通过电源频率及控制机内的
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。
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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。
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
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。
3
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。
4
7） 各国对信号灯的含义的特殊规定概
在交叉口进口道上设置车辆检测器，信号灯
配时方案由计算机或智能化信号控制机计算，
可随检测器测到的车流信息而随时改变的一种
控制方式。 感应控制的基本方式是单个交叉口的感应控 制，简称单点感应控制。 半感应控制
全感应控制
（3）自适应控制 把交通系统作为一个不确定系统,能够连续测量其 状态,如车流量、停车次数、延误时间、排队长度 等，逐渐了解 和掌握对象，把它们与希望的动态 特性进行比较，并利用差值以改变系统的可调参数 或产生一个控制，从而保证不论环境如何变化，均 可使控制效果达到最优或次最优的一种控制方式。
第五章 单点交叉口的信号控制
1
课程安排
交通信号控制的基本概念
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
信号控制的 类型和模式
定时信号控制
道路交通 管理概论
2
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
义明确，不易混淆。这样，灯具比较复杂。
8
7） 各国对信号灯的含义的特殊规定概 4）加拿大
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
①加拿大规定在绿闪左转箭头灯与普通绿灯同亮时，
横道线内的行人先行。
② 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，
计时装置来操控各信号灯按时协调运行。
3）区域交通信号控制系统 以某个区域中所有信号控制交叉口作为协调控 制的对象，称为区域交通信号控制系统，也称“ 面控”。 对于范围较小的区域，可以整区集中控制；对 于范围较大的区域，可以分区分级控制
2、按控制方法分类
（1）定时控制
（2）感应控制
（3）自适应控制