第九章信号交叉口交通流.
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哈尔滨工业大学 交通科学与工程学院
二、信号交叉口车流的运动特性
3.信号周期的总损失时间
信号交叉口的信号显示是周期性运行的，在一个信号周期内所 有相位都要显示一次。由于每个相位都有确定的损失时间，对 于整个交叉口而言，每一信号周期中都包含一个总的损失时间 。即，在信号周期的这部分时间里，所有相位均为非绿灯显示 ，这一部分时间被“浪费”掉了。这里的“浪费”并非是真正 的浪费，因为周期损失时间并非真正无用，它对于信号显示的 安全更迭、确保绿灯阶段通过停车线的尾车真正通过交叉口（ 潜在冲突点）是必不可少的。信号周期的总损失时间为各关键 相位的损失时间之和： L l 9-7
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二、信号交叉口车流的运动特性
1.饱和流量和有效绿灯时间 图9-1表明，信号灯转为绿灯显示时，原先等候在停车 线后面的车流开始向前运动，车辆鱼串地越过停车线，其流 率由零很快增至一个稳定的数值，即饱和流量。此后，越过
停车线的后续车流将保持与饱和流量相等，直到停车线后面 积存的车辆全部放行完毕，或虽未放完但绿灯时间已截止。
从图可以看出， 绿灯信号的实际显示时段与有效绿灯 时段是错开的。有效绿灯时间的起点滞后于绿灯实际起点。 我们将这一段滞后的时间差称为“绿灯前损失”。同样，有 效绿灯时间的终止点也滞后于绿灯实际结束点（这当然指黄 灯期间允许车辆继续通行的情况），将这一段滞后时间差称 做“绿灯的后补偿”。
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a I ee
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b ff
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9-2
二、信号交叉口车流的运动特性
相位损失时间就是起始迟滞时间与终止迟滞时间之差，即
l a b
9-3 9-4
也即
l I ee ff
如果假定绿灯的前损失时间恰好等于后补偿时间，那么相位损
失时间便等于绿灯间隔时间I。正是由于绿灯间隔时间包含在 损失时间之内，信号交叉口的通行能力和配时问题就只与车 流的运动特性有关了。 根据绿灯损失时间的定义，可以得出实际绿灯显示时间与相位 有效绿灯时间的之间如下关系：
第九章 信号交叉口理论
9.1引言
交通信号理论主要是研究交叉口的通行能力以及采取信 号控制策略的孤立交叉口和一列交叉口处车辆 延误和排队长 度的估计。 通行能力-分析交通状况和配时设计与评价的基础
交通延误和排队长度 - 服务水平和进口道长度以及计算 燃油消耗与排放
交叉口延误模型是按照确定性部分（均衡延误）和随机
由图1可知，在绿灯启亮的最初几秒，流率变化很快，
车辆从原来的静止状态开始加速，速度逐步由零变为正常速 度。在此期间，车辆通过交叉口（停车线）的车流量要比饱 和流量低些。
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二、信号交叉口车流的运动特性
绿灯结束后的黄灯时间（许多国家的交通法规允许车辆 在黄灯时间越过停车线）或者在绿灯开始闪烁后，由于部分 车辆因采取制动措施而已经停止前进了，部分车辆虽未停止 但也已经开始减速，因此通过交叉口（停车线）的流量便由 原来保持的饱和流量水平逐渐地降下来。 只有当绿灯期间停车线后始终保持有连续的车队时，车 流通过停车线的流率才能稳定在饱和流量的水平上。图9-1
所示的正是一个完全饱和的实例，即在绿灯结束之前，始终 都有车辆连续不断地通过停车线。
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二、信号交叉口车流的运动特性
为便于研究起见，以虚直线取代图中实曲线所代表的实 际流量过程线。虚线与横坐标轴所包围的矩形面积与实曲线 所包围的面积相等。这样矩形的高就代表饱和流量的值，而 矩形的宽则代表有效绿灯时间 。换句话说，矩形的面积恰好 等于一个平均周期内实际通过交叉口的车辆数。
的排队模型来表达特性指标分布。
综合考虑了确定性（经常称之为均衡的）和随机性（ 任意的或溢出的）两部分的交通流模型在交通信号领域广
泛应用于各种不同的交通强度和信号控制类型中。
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9.2 信号交叉口的交通特性
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一、基本概念
1、信号周期c：信号灯各种灯色轮流显示一次所需的时间，即 一次绿灯、黄灯和红灯显示时间之和，也是某一方向上从第 一次开放绿灯到第二次开放绿灯的时间。 2、相位：指在一个信号周期内一股或几股车流，不管任何瞬 间都获得完全相同的信号灯色显示，那么就把他们获得不同 灯色的连续时序称作一个信号相位。
二、信号交叉口车流的运动特性
则可得到有效绿灯时间的下述计算公式：
g G ff ee
9-1
式中：G——实际绿灯显示时间；
ff —— 绿灯后补偿时间，等于黄灯时间减去后损失时间；
ee —— 绿灯前损失时间；
2.相位损失时间和关键相位 有效绿灯的“起始迟滞”时间a等于该相位与上一相位的绿 灯间隔时间与绿灯的前损失时间之和，有效绿灯的“终止迟 滞”时间b恰好等于绿灯的后补偿时间，用公式表示如下：
性部分（随机延误）两个部分来描述的，它反应了交通流的 流动特性和随机特性。
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9.1引言
交叉口延误模型的均衡延误部分是建立在交通流流 体理论基础上，该理论要求将交通的供、求量都视为连续
变量，通常用流率表示，而流率随时间空间变化而变化。
随机延误部分是建立在稳态排队理论的基础之上的， 该理论定义了交通流到达和服务时间的分布，并且用适当
3、有效绿灯时间ge：实际上被有效利用了的绿灯时间。出于运 行安全及车流运行特性等的考虑，在绿灯初期和末尾存在部 分未被充分利用的时间，即损失时间。所以，有效绿灯时间 即某一相位的绿灯时间与黄灯时间之和减去损失时间。
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一、基本概念
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交通科学与工程学院Fra bibliotek 一、基本概念
g l G I
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9-5
二、信号交叉口车流的运动特性
信号周期时长c可以用有效绿灯时间和相位损失时间来表示： c ( g l ) 9-6 式右边并不是对全部相位的有效绿灯时间和损失时间求和，而 只是对“关键相位”求和。所谓关键相位，是指那些能够对整 个交叉口的通行能力和信号配时起决定性作用的相位。一个交 叉口可能有多个相位，但是对于整个交叉口的通行能力和信号 配时而言，并不是所有相位都起决定性作用，只是其中的几个 相位能起到这种作用，它们即被称作“关键相位”。在信号配 时过程中，只要给予关键相位足够的绿灯时间，满足其在通行 能力上的要求，所有其他相位的通行能力要求也就都能满足。
二、信号交叉口车流的运动特性
3.信号周期的总损失时间
信号交叉口的信号显示是周期性运行的，在一个信号周期内所 有相位都要显示一次。由于每个相位都有确定的损失时间，对 于整个交叉口而言，每一信号周期中都包含一个总的损失时间 。即，在信号周期的这部分时间里，所有相位均为非绿灯显示 ，这一部分时间被“浪费”掉了。这里的“浪费”并非是真正 的浪费，因为周期损失时间并非真正无用，它对于信号显示的 安全更迭、确保绿灯阶段通过停车线的尾车真正通过交叉口（ 潜在冲突点）是必不可少的。信号周期的总损失时间为各关键 相位的损失时间之和： L l 9-7
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二、信号交叉口车流的运动特性
1.饱和流量和有效绿灯时间 图9-1表明，信号灯转为绿灯显示时，原先等候在停车 线后面的车流开始向前运动，车辆鱼串地越过停车线，其流 率由零很快增至一个稳定的数值，即饱和流量。此后，越过
停车线的后续车流将保持与饱和流量相等，直到停车线后面 积存的车辆全部放行完毕，或虽未放完但绿灯时间已截止。
从图可以看出， 绿灯信号的实际显示时段与有效绿灯 时段是错开的。有效绿灯时间的起点滞后于绿灯实际起点。 我们将这一段滞后的时间差称为“绿灯前损失”。同样，有 效绿灯时间的终止点也滞后于绿灯实际结束点（这当然指黄 灯期间允许车辆继续通行的情况），将这一段滞后时间差称 做“绿灯的后补偿”。
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a I ee
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b ff
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9-2
二、信号交叉口车流的运动特性
相位损失时间就是起始迟滞时间与终止迟滞时间之差，即
l a b
9-3 9-4
也即
l I ee ff
如果假定绿灯的前损失时间恰好等于后补偿时间，那么相位损
失时间便等于绿灯间隔时间I。正是由于绿灯间隔时间包含在 损失时间之内，信号交叉口的通行能力和配时问题就只与车 流的运动特性有关了。 根据绿灯损失时间的定义，可以得出实际绿灯显示时间与相位 有效绿灯时间的之间如下关系：
第九章 信号交叉口理论
9.1引言
交通信号理论主要是研究交叉口的通行能力以及采取信 号控制策略的孤立交叉口和一列交叉口处车辆 延误和排队长 度的估计。 通行能力-分析交通状况和配时设计与评价的基础
交通延误和排队长度 - 服务水平和进口道长度以及计算 燃油消耗与排放
交叉口延误模型是按照确定性部分（均衡延误）和随机
由图1可知，在绿灯启亮的最初几秒，流率变化很快，
车辆从原来的静止状态开始加速，速度逐步由零变为正常速 度。在此期间，车辆通过交叉口（停车线）的车流量要比饱 和流量低些。
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二、信号交叉口车流的运动特性
绿灯结束后的黄灯时间（许多国家的交通法规允许车辆 在黄灯时间越过停车线）或者在绿灯开始闪烁后，由于部分 车辆因采取制动措施而已经停止前进了，部分车辆虽未停止 但也已经开始减速，因此通过交叉口（停车线）的流量便由 原来保持的饱和流量水平逐渐地降下来。 只有当绿灯期间停车线后始终保持有连续的车队时，车 流通过停车线的流率才能稳定在饱和流量的水平上。图9-1
所示的正是一个完全饱和的实例，即在绿灯结束之前，始终 都有车辆连续不断地通过停车线。
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二、信号交叉口车流的运动特性
为便于研究起见，以虚直线取代图中实曲线所代表的实 际流量过程线。虚线与横坐标轴所包围的矩形面积与实曲线 所包围的面积相等。这样矩形的高就代表饱和流量的值，而 矩形的宽则代表有效绿灯时间 。换句话说，矩形的面积恰好 等于一个平均周期内实际通过交叉口的车辆数。
的排队模型来表达特性指标分布。
综合考虑了确定性（经常称之为均衡的）和随机性（ 任意的或溢出的）两部分的交通流模型在交通信号领域广
泛应用于各种不同的交通强度和信号控制类型中。
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9.2 信号交叉口的交通特性
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一、基本概念
1、信号周期c：信号灯各种灯色轮流显示一次所需的时间，即 一次绿灯、黄灯和红灯显示时间之和，也是某一方向上从第 一次开放绿灯到第二次开放绿灯的时间。 2、相位：指在一个信号周期内一股或几股车流，不管任何瞬 间都获得完全相同的信号灯色显示，那么就把他们获得不同 灯色的连续时序称作一个信号相位。
二、信号交叉口车流的运动特性
则可得到有效绿灯时间的下述计算公式：
g G ff ee
9-1
式中：G——实际绿灯显示时间；
ff —— 绿灯后补偿时间，等于黄灯时间减去后损失时间；
ee —— 绿灯前损失时间；
2.相位损失时间和关键相位 有效绿灯的“起始迟滞”时间a等于该相位与上一相位的绿 灯间隔时间与绿灯的前损失时间之和，有效绿灯的“终止迟 滞”时间b恰好等于绿灯的后补偿时间，用公式表示如下：
性部分（随机延误）两个部分来描述的，它反应了交通流的 流动特性和随机特性。
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9.1引言
交叉口延误模型的均衡延误部分是建立在交通流流 体理论基础上，该理论要求将交通的供、求量都视为连续
变量，通常用流率表示，而流率随时间空间变化而变化。
随机延误部分是建立在稳态排队理论的基础之上的， 该理论定义了交通流到达和服务时间的分布，并且用适当
3、有效绿灯时间ge：实际上被有效利用了的绿灯时间。出于运 行安全及车流运行特性等的考虑，在绿灯初期和末尾存在部 分未被充分利用的时间，即损失时间。所以，有效绿灯时间 即某一相位的绿灯时间与黄灯时间之和减去损失时间。
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一、基本概念
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g l G I
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9-5
二、信号交叉口车流的运动特性
信号周期时长c可以用有效绿灯时间和相位损失时间来表示： c ( g l ) 9-6 式右边并不是对全部相位的有效绿灯时间和损失时间求和，而 只是对“关键相位”求和。所谓关键相位，是指那些能够对整 个交叉口的通行能力和信号配时起决定性作用的相位。一个交 叉口可能有多个相位，但是对于整个交叉口的通行能力和信号 配时而言，并不是所有相位都起决定性作用，只是其中的几个 相位能起到这种作用，它们即被称作“关键相位”。在信号配 时过程中，只要给予关键相位足够的绿灯时间，满足其在通行 能力上的要求，所有其他相位的通行能力要求也就都能满足。