环形交叉口信号控制最佳周期计算方法
交叉口信号控制周期优化模型对比分析
交叉口信号控制周期优化模型对比分析摘要：交通信号灯是非常重要的交通控制措施，合理的信号配时可以缓解交通堵塞问题，而信号周期优化模型在交叉口的设计管理上更起着关键作用。
本文在分析现有信号交叉口周期优化模型的基础上，依照我国交叉口的实际情况，以车辆延误、排队长度、通行能力为指标参数，提出了一种多指标优化的信号周期优化模型并对其进行分析。
关键词：信号周期优化模型；延误；通行能力1研究背景当今我国的道路交通运输量快速增多，城市道路交通存在的缺点也随之显现。
城市道路交叉口是道路交通上的重要关节，它能够影响着车流量的连续性、车辆停驶的时间长短以及交通事故的发生频率。
城市道路交通控制是提高道路通行能力、解决城市交通问题的重要措施之一,而城市交通信号控制的技术关键在于交叉口的信号配时。
2传统的信号周期优化模型2.2 ARRB信号周期模型韦伯斯特模型分析的指标单一，对于许多交通状况不能使用，所以至今有一些研究者多方面的弥补该模型存在的缺陷。
最为交通业熟知的就是澳大利亚的阿克塞立科把“停车补偿系数”加入了韦伯斯特模型中。
另外，他还将这个系数挂钩于车辆延误时间，来评价交叉口信号周期的优化度。
该优化模型的表达式为PI=d+K h公式中，PI——运行指标；d——所有的车辆总延误时间(s)；h——所有的车辆停车率；K——起主要作用的车辆停车数的加权系数。
将上述的运行指标公式对信号周期C求导，并使其一阶导数等于0。
经过大致地推算，最后得出ARRB模型的最佳信号周期理论计算公式，其表达式为其中，C0——最优信号周期(s);L——总损失时间(s)；Y——全部主要作用相位主要车道的流量比总和。
从公式中可以看出，当K=O时，该公式与Webster公式很接近。
因为ARRB模型中只有利于起主要作用的车流，实际信号周期的取值一般比ARRB模型求得的最优周期再小一些。
这样的取值有利于减小行人过路时的延误和不是起主要作用的车流的延误。
2.3传统周期优化模型的对比分析韦伯斯特模型在低饱和度条件尤其是在交叉口饱和度小于0.85下能够较好地测算延误。
环形交叉口信号控制方法研究
科技资讯2015 NO.35SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION科 技 前 沿1科技资讯 SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION 信号控制环形交叉口按照其左转方式的不同主要存在3种控制方法:第一种是采取类似于普通信号控制交叉口的控制方式,即两相位信号控制的环形交叉口,同一象限的直行车与左转车进行同时放行;第二种是左转车单独控制,即左转车不绕环形交叉口行驶,而是沿着环形交叉口的路缘石直接通过交叉口;第三种是左转二次控制环形交叉口,即左转车在入口道及环形交叉口内进行二次停车。
该文将从渠化设计、信号相位设计以及适用条件3个方面对这3种控制方法分别进行研究。
1 十字环形交叉口进口两相位控制法信号控制环形交叉口最普遍的控制方法主要分为两种:多相位控制法和两相位控制法,前者主要是对环形交叉口各进口车流进行轮流放行,后者主要是针对于常规的十字环形交叉口。
1.1 渠化设计1.1.1 入口道的渠化对于对向两相位控制的十字环形交叉口而言,其左转车量相对较少,但是为了避免直行车与左转车之间的相互影响,在渠化时,一般在入口道处会专门设置左转车专用道,要保证入口道的车道数与环道内的车道数相一致。
1.1.2 环道内车道的渠化环道内车道数通常要与入口道的车道数相一致,十字环形交叉口对向两相位控制通常将环道内最内侧车道设置为左转车专用道。
1.2 信号配时原则十字环形交叉口两相位控制与常规交叉口相类似,因此其配时方法可以采用与常规交叉口相一致的Webster配时法[1]。
1.3 适应性分析1.3.1 几何条件十字环形交叉口要求环内直行车的可穿越间隙要足够的大,至少需满足左转车的临界间隙才能保证左转车通过间隙顺利穿越至环形交叉口内,在此种情况下,则要求环形交叉口必须要有足够大的半径,以满足上述需求,一般要求环形交叉口的半径在25m以上。
1.3.2 交通条件由于左转车驶入环形交叉口内的必要条件是环内车辆的可穿越间隙至少要满足其临界间隙,在此情况下,则要求入口道的交通量要较小,同时为了避免左转车的穿越造成环形交叉口的拥堵,要求左转车也要在一定的范围内。
信号控制环形交叉口的通行能力的计算分析
制环形交叉一般用于十字形交叉口 ,且每个进口道 有两条车道以上情况 。图 1 是信号灯控制环形交叉 的基本形式 。图中信号灯有入口灯和环道灯之分 。
入口灯面对进口道停车线前的入环车辆 ,环道等则 面对环道上绕行的左转车 。
(2) 进口到各车道设计通行能力 交叉口的通行能力是指单位时间内各相交进口
道路进入交叉口的最大车辆数 ,单位为辆/ h ,确定信 号灯环形交叉口的设计通行能力 ,只需确定各进口 道的通行能力 。而进口道的通行能力是由各车道的
(8)
5 两种环形交叉口通行能力比较计算示例
(1) 无信号控制环形交叉口通行能力计算
设十字形环形交叉口环形道上的车道为 3 条 ,
每个进口的车道都为 3 条 ,进口道各车道的分工为
一条右转车道 ,两条直 、左车道 。按穿插理论 ,在各
进口道各向车流为
Q右
=
Q左
=
1 2
Q直
的条件下 ,环
形交叉口总的通行能力为
N总
=
4
N交
=
4
×3
600 t交
(9)
式中 : N 交 为环行道上靠环岛处绕行车道的通行能 力 ; t交 为绕行车道上车流中前后两车间的平均车头 时距 。
以小汽车为标准车计算时可取 215 s 。将 t交 = 215 s 带入公式 (9) 得
N总
=
4 N交
=
4
×3
600 t交
=
4
×3261050
=
5
66116
交叉口总的通行能力为
N 总 = 4 N 进 = 4 ×1 66116 = 6 72613
综上所述 ,城市两条主要道路相交的环形交叉
交叉口通行能力计算
交叉口通行能力计算首先，需要确定交叉口的结构形式，常见的结构形式有无信号控制交叉口和信号控制交叉口。
无信号控制交叉口的通行能力计算方法如下：1. 计算交叉口的边线长。
将交叉口各进口道的宽度相加，除以2，再加上交叉口两个人行道边线的长度。
2. 计算交叉口各进口道的通行能力C₁。
根据车辆通过交叉口的平均速度和车辆在进口道的平均排队长度，采用合适的计算公式计算通行能力。
3. 计算交叉口的总通行能力C。
将每个进口道的通行能力相加得到总通行能力。
信号控制交叉口的通行能力计算方法如下：1. 设定交叉口的信号周期。
信号周期是指一个完整的信号控制周期，包括红灯时间、绿灯时间、黄灯时间等。
根据交叉口的交通流量和需求，合理设定信号周期。
2. 根据信号控制交叉口的交通流量和信号周期，计算交叉口各相位的绿灯时间。
根据交叉口各进口道的交通流量，通过交通流量分配方法，计算每个相位的绿灯时间。
3. 计算交叉口各相位的通行能力C₁。
对每个相位的绿灯时间和交通流量，采用合适的计算公式计算通行能力。
4. 计算交叉口的总通行能力C。
将每个相位的通行能力相加得到总通行能力。
以上是交叉口通行能力计算的基本步骤和方法。
在实际计算过程中，还需要考虑车辆转弯和交叉口的几何形态等因素，以得到更准确的通行能力计算结果。
交叉口通行能力计算对于交通规划和交通管理具有重要的指导意义。
通过计算交叉口通行能力，可以评估现有交叉口的通行能力是否能够满足日益增长的交通需求，从而为交通规划提供科学依据。
此外，通过计算交叉口通行能力，可以发现交通瓶颈和短板，并采取相应的措施进行交通管理，提高交叉口的通行效率，减少交通拥堵和事故发生的可能性。
因此，交叉口通行能力计算是交通规划和交通管理的重要工作之一。
浅谈城市道路环形交叉口设计
浅谈城市道路环形交叉口设计【摘要】随着社会的发展与进步，我们越来越重视城市道路环形交叉口设计，道路环形交叉口设计对于现实生活中具有重要的意义。
本文主要介绍城市道路环形交叉口设计的有关内容。
【关键词】城市；环形；道路；设计；组织；理念；【Abstract 】along with the development of society and progress, we pay more and more attention to the urban road ring road intersection design, the road ring road intersection design for real life has the vital significance. This paper mainly introduces the urban road ring road intersection design related content.【Key words 】the city; Ring; Road, Design; Organizations; Idea;引言环形交叉口是在交叉口中央设置一个中心岛,用环道组织渠化交通,所有进入环道车辆，只允许按照逆时针方向，环绕中心岛作单向行驶，直至所要去的路口离岛驶出。
这样环岛中各方向车辆均能在交叉口沿同一方向顺序前进，避免了周期性阻滞，并消灭了交叉口上的冲突点，仅存进出口的交织点，从而提高了行车安全和通行能力。
同时，环岛也能起到美化城市的作用。
而环岛形状和尺寸、车道宽度及环岛竖向的合理选择影响着环岛的使用功能，解决不好将事与愿违，成为交通堵点。
一、环形交叉口简介（1）环形交叉口的适用条件及行车速度计算的确定环形交叉口对相交道路、交通量、地形都有一定的条件限制。
环形交叉口的相交道路宜为大城市的支路、中等城市的次干路和支路、小城市的各级道路。
交叉口相交道路有4条以上，且相邻道路中心线的交角宜大致相等。
十字环形交叉口两种信号控制设计方法比较
信号控制交叉口绿灯间隔时间计算方法
时装 置 与 安 装 了交 通 信 号 倒 计 时 装 置 这 两 种 情 况 下 信 号 控 制 交 叉 口 的绿 灯 间 隔 时 间 计 算 公 式 ， 以 确 保 两 相 邻 相 位 通 过 信 号 控 制 交 叉 口 的 冲 突 车 辆 能 够 获 得 合 理 的 绿 灯 间 隔 时 间 并 安 全 顺 利 地 通
低 １ ０ ～ １ ９ ［ ． ． ０ ． ２ｓ６ ３
间 ｔ 称为 制动协 调 时 间． 图 １中 ｂ点 到 Ｃ点 是 。 而 制 动力增 长过 程所 需 的时间 ｔ ， 。 在此 段 时间 内 ， 机 动 车受到 制动 力 开始 产 生 减 速 度 ， 车辆 的速 度 从
当交叉 口没 有 机 动 车在 停 止 线前 排 队时 ， 在 红 灯末尾 时 间 内行 驶到 交叉 口的机 动 车驾驶 员可
上一 相 位绿 灯结 束 到下一 相 位绿 灯启 亮之 间 的一 段 时间 ［ ． ４ 当不 同方 向上 的两 股 车 流 通 过交 叉 口 ］ 时会 产 生 交 通 冲 突 ， 交点 就 是 冲 突 点． 其 因此 ， 设 置绿 灯 间 隔时 问的 目的是 为 了避 免下 一相位 头 车 同上 一 相位 尾车 在 交 叉 口内产 生 冲 突． 灯 间 隔 绿
为分柢
２ １ 机 动 车 制 动 特 性 分 析 ．
有 改变 ， 仍然 保持 原 有 的 车速 行驶 ． 时 间 ｔ 在 。
＋ｔ 里 ， 动 车 的速 度 一 直 降低 ， 至 车速 为 零． 机 直
为 了方便 研究 ， 假设 在这 段 时间 内 ， 动车 的速 度 机 是匀 速降 低 的 ， 即减 速度是 恒定 不变 的．
不 同 的影 响． 面从 信 号 交叉 口未 安 装交 通 信 号 下 倒计 时装 置和安 装 交通信 号倒 计时 装置这 两种 情
环形交叉口通行能力分析及改善策略
作者：李逸夫
来源：《中国科技纵横》2014年第14期
【摘要】本文详细探讨了环形交叉口通行能力的计算方法，并提出对环形交叉口进行优化的思路及改善策略。通过对实例进行分析，结果表明，对环行交叉口的改善策略具有可实施性。
【关键词】环形交叉口分析策略
通行能力是道路、交通规划、交通设施的设计和改善，以及交通管理等有关道路交通工程各个方面最重要的指标之一，也是这些工作的评价指标，是制定各类道路、交通规划、设计规范的核心量标。随着城市道路交通需求量不断增加，大部分地区交通量已经超过环形交叉口的通行能力，导致环道交织段的车辆过多，造成环道拥堵。对于环形交叉口的优化与改善可以有效提高交叉口的通行能力，保持交通畅通，运输效率高。
3.3微观改善策略
（1）拆除环岛，将环形交叉口改造成普通平面交叉口，增设进口道信号灯。设置环岛的目的是用在车流量较小的路口，不设信号灯，让冲突点转变为通行点。而当车流量超过一定的负荷时，可以取消环岛并改成一般的平面交叉口。通过设置信号灯不仅改善了交通压力，也使交叉路口的信号控制变得简单。但拆除环岛工程量较大，资金投入也比较多。
3环形交叉口优化及改善策略
3.1优化思路
针对环形交叉口交通拥堵产生的原因，环形交叉口的优化思路如下：（1）分流，通过一定的交通组织措施，将部分交通量转移到其他交叉口。（2）扩能，通过对拥堵环形交叉软、硬件设施的改造或实施规划方案，提高环形交叉口的通行能力，缓解交通拥堵。（3）有序，对拥堵环形交叉口实施软、硬件改造，并通过增设信号灯，进而提高交叉口通行能力，缓解该路口的交通拥堵。
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( 1. 同济大学 交通运输工程学院 ,上海 200092 ; 2. 上海济安交通工程咨询有限公司 ,上海 200092)
摘要 : 针对信号控制环形交叉口这一特殊的控制对象 ,运用理论解析结合计算机仿真检验的方法 , 分别给出环形交叉口直行和左转的延误计算模型 ; 并在此基础上提出了一种以交叉口车均延误最 小为目标 ,适合于在非饱和状态下采用多进口道放行协同环道控制环形交叉口的最佳周期值计算 方法 。最后通过模拟试验和实例分析对模型的适用性进行了检验 。结果表明 : 该模型有较高的精 度和可靠性 ,为求解环形交叉口信号控制最佳周期提供了一种有效的新算法 。 关键词 : 交通工程 ; 信号控制 ; 仿真检验 ; 最佳周期 ; 环形交叉口 ; 延误 中图分类号 : U491. 51 文献标志码 :A
最佳周期最为常用的方法之一[ 8 ] 。该方法被包括德 国、 日本在内的许多国家采用
,主要有如下 3 个关
收稿日期 :2008202211 基金项目 : 国家自然科学基金项目 (50578123) 作者简介 : 杨晓光 (19592) ,男 ,江苏宿迁人 ,教授 ,博士研究生导师 ,工学博士 , E2mail :yangxg @mail . tongji. edu. cn 。
第 21 卷 第6期 2008 年 11 月
文章编号 :100127372 (2008) 0620090206
中 国 公 路 学 报 China Journal of Highway and Transport
Vol . 21 No . 6 Nov. 2008
环形交叉口信号控制最佳周期计算方法
Abstract : Aimed at t he ro undabo ut wit h signal co nt rol which is a special co nt rol o bject , using t he t heory analysis and co mp uter simulatio n test ,aut hor s established t he delaying calculatio n model of t hro ugh running and lef t2t urning vehicle of ro undabo ut . Then , aut hor s derived t he optimal cycle calculatio n met hod based o n t he minimum delay , which was suitable for t he multi2app roach going coordinated wit h ro undabo ut co nt rol . At last , by simulatio n experiment and case st udy , t he adaptabilit y of t he p ropo sed model was checked o ut . Result s show t hat t he suggested model can p rovide a new met hod fo r optimal cycle of signal co nt rol at ro undabo ut . Key words : t raffic engineering ; signal co nt rol ; simulatio n test ; op timal cycle ; ro undabo ut ; delay
S 到达的阶段达到消散平衡点 , 见图 3 ( a ) ; 情况 3 ,
Fig. 3
图3
环道停车线处左转车均延误
Roundabout Road
Left2turning Vehicle Delays at Stop Line of
左转车辆在以到达率为 q 的阶段达到消散平衡点 , 见图 3 ( b) ; 情况 4 , 左转车辆在以到达率为 0 的阶段 达到消散平衡点 , 见图 3 ( c) 。图 3 中 G 为进口绿灯 信号时间 ; R 为进口红灯信号时间 ; t 为时间 , 以第 1 辆左转车到达环道停车线的时刻为 t = 0 点 。 0 g + I′ - T ≤ 0 t1 = f 1 ( Q) =
间隔 ; g 为进口绿灯信号时间 ; r 为进口红灯信号时 间 ; q 为车辆到达率 ; qij 为 i 进口 j 流向车辆到达率 ; Q 为累计车辆数 ; T 为左转车辆首车从进口停车线 驶到环道停车线的时间 ;Δ T 为左转尾车通过冲突 点所需时间 ; n 为环形交叉口进口数 ; m 为各进口流 向数 ; vr 为 清 空 速 度 ; ve 为进入速度 ; la 为进口停车线至 冲 突 点 ①的 距 离
92
中 国 公 路 学 报 2008 年
有较好的适用性 , 本文中将其作为直行车辆延误计 算公式 。由此可得
dS =
0 . 5 C ( 1 - g/ C) 2 + 900 × 0 . 25 [ x - 1 + 1 - a g/ C 4x ( x - 1) 2 + ] 0 . 25 c
dL = d1 + d2 ( 2)
Hale Waihona Puke 进口停车线处左转车均延误 d1 的计算公式与 直行车辆延误计算公式相同 , 即 d1 = dS 。 环道停车线处左转车均延误 d2 可跟据车流到 达 2驶离曲线计算 , 针对左转车辆达到消散平衡点时 刻的不同 , 分别给出相应的计算方法 , 如式 ( 3) 所示 , 可分为 4 种情况 :情况 1 , 左转车辆到达环道停车线 时为绿灯信号 ; 情况 2 , 左转车辆在以进口饱和流率
图1
Fig. 1
91
多进口道同时放行的环道控制相位相序
Phase Sequences of Multi2approach Going
Combined with Roundabout Road Control
I″ 为环道信号灯与下一相位进口信号灯的绿灯时间
1
多进口道放行协同环道控制方法
环形交叉口作为道路平面交叉的一种形式 , 在 各国都有着广泛的应用 。但由于传统的无信号控制 环形交叉口通行能力无法满足日益增长的交通量需 求 ,有专家学者提出对环形交叉口采用信号控制 。 多进口道放行协同环道控制是其中一种新兴的控制 方法 ,在厦门 、 广州 、 上海等许多城市应用 ,并取得了 一定效果 。 对于各岔环形交叉口 , 在同一个信号相位放行 多个 ( 一般为 2 个) 进口道 , 有冲突的转弯车流由环 道信号控制在环道空间内排队待行 , 在后一相位放 行前驶离环形交叉口 。以四岔环形交叉口为例 , 其 常规相位相序见图 1 ,进行两相位信号控制[ 16217 ] 。
0
引 言
交通信号控制是道路交通管理的一项重要措
键点 : ① 以车辆总延误时间最小为前提 ; ② 以稳态理 论为基础建立延误时间计算公式 ; ③ 在拟定信号配 时方案时 ,绿信比与流量比成正比 。但该方法仅适 用于一般形式交叉口 , 且只能在饱和度较小的情形 下才有较好的结果 [ 10211 ] 。澳大利亚 A RRB 法引入 停车补偿系数 ,并与车辆延误时间合在一起 ,用以评 价信号配时方案的优化程度 , 可认为是对 F2B 法的 一个修正和补充 , 该方法能适应多种信号控制 ( 设 计) 目标的需要 。但车辆在交叉口停车线前的延误 、 停车 、 排队 、 燃油消耗以及运营费用等指标是相互关
参数定义 为便于讨论 , 现将各参数定义如下 : d 为交叉口
空间距离参数
Parameters of
Space Distance
总车均延误 ; dij 为 i 进口 j 流向车均延误 ; dS 为直 行车均延误 ; dL 为左转车均延误 ; d1 为进口停车线 处左转车均延误 ; d2 为环道停车线处左转车均延 误 ; S 1 为进口停车线处饱和流率 ; S 2 为环道停车线 处饱和流率 ; C 为信号周期 ; x 为所计算车道组饱和 度 ; I′ 为进口信号灯与环道信号灯的绿灯时间间隔 ;
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第 6 期 杨晓光 ,等 : 环形交叉口信号控制最佳周期计算方法 联、 相互影响的 ( 直接相关或灰相关) ,因而采用补偿 系数的方法对某一个单独的指标作补偿过于片面 , 难以在理论上具有足够的说服力 ; 同时它也仅适用 于一般的交叉口形式 [ 12213 ] 。 HCM2000 中也提出了 信号控制交叉口周期时长和延误的计算模型 。其延 误计算公式有着较广的适用性 ( 能适应各种饱和度 的状态) , 但其周期时长的确定是基于期望的饱和 度 ,因此用 HCM2000 中的周期计算公式并不一定 能得到交叉口车均延误最小的结果 。 综上所述 ,现有各种最佳周期理论与方法有 2 个显著特征 : ① 以延误最小为优化目标 [ 14215 ] ; ② 模型 形式简单 。 上述各模型的延误及周期时长计算公式均是针 对一般交叉口形式 ,对于信号控制环形交叉口 ,由于 左转机动车需要在环道停车线处等待 ,2 次通过通 行信号 ,其运行状况和延误计算都与一般十字交叉 口有着较大差异 ,导致现有最佳周期计算模型都不 能完全适用 。本文中将针对采用多进口道放行协同 环道控制环形交叉口进行研究 , 提出一种以车均延 误最小为优化目标的最佳周期值计算方法 。
( 1)
式中 : a = min{ 1 , x} ; c 为车道组通行能力 。
2. 2. 2
左转车辆车均延误
由于左转交通流将经过 2 次通行信号 , 因此不 能简单地通过计算进口道绿信比来确定其延误 。左 转车辆延误主要由 2 个部分构成 : ① 车辆在进口道 第 1 停车线处延误 , 这部分与直行车流基本相同 ; ② 车辆在环道第 2 停车线处延误 , 由于左转车辆在环 道停车线到达率由车辆在进口停车线处驶离率决 定 , 可采用到达 2驶离曲线结合交通流集散波理论计 算 。具体计算公式如下