单点交叉口信号控制基础
第五章_单点交叉口的信号控制解析
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
交通工程基础第22讲交通信号控制交通规划
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ01
是指对对某一地区、某一城市的社会经济状况作全面的调查。 社会经济调查的内容。（8个大的方面） 社会经济调查的步骤。（3个主要步骤）
社会经济调查。
02
交通设施调查。
道路网总体状况统计数据。 路段状况统计数据。 交叉口设施状况统计。
4、公交线网设施状况统计数据。 5、附属设施状况统计数据。 6、交通管制设施状况。 三、起讫点调查（OD调查）。 1、概念。 起点： 终点： 出行： 调查区境界线： 小区重心： 期望线： 分割核查线：
*
交通质量服务水平： 交通负荷度：V/C 交通拥挤度： 服务水平： A级： V/C 小于0.4， 畅行车流 B级： V/C =0.4~0.6， 稳定车流（延误小） C级： V/C =0.6~0.75，稳定车流（延误大） D级： V/C =0.75~0.9，接近不稳定车流 E级： V/C =0.9~1.0， 不稳定车流 F级： V/C 大于1.0， 强制车流
第22讲 道路通行能力（3）
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第二节 单点信号控制
*
1
交叉口的单点信号控制，又称点控，用于单个有信号的路口，属于孤立交叉口的信号控制
2
根据交叉口的流量和流向，确定最佳配时方案，可保证最大通行能力或最小延误。
3
本节主要介绍最基本的单点定周期控制方式。
*
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划线分区。 确定抽样率和抽样方法。 资料准备及人员培训。
OD调查前的准备工作。
家访调查法。（成本高、费时多、工作量大） 表格调查法。（发放调查问卷） 路边询问法。（抽样率取20%--50%） 工作出行调查法。（适用于公共交通规划） 月票调查法。（通过公交公司实践）
单个交叉口交通信号控制
j
'
j
Y－组成周期的全部信号相位的各个最大流量比y值之和； j－一个周期内的相位数； yj－第j相的流量比 qd－实际交通量(pcu/h);
绿信比：是在一个周期时间内，有效绿灯时间 与周期时间之比。用公式表示为：
有效绿灯时长
ge C
绿信比
周期时长
有效绿灯时间：是指某相位信号的绿灯时间与黄灯时间之和
减去损失时间。
评价信号控制交叉口的交通效益指标
1、交叉口的通行能力与饱和度 （实际到达交通量与通行能力之比）
2、行程时间
3、延误 4、停车次数 5、停车率 6、油耗
[举例]一个两相位信号控制交叉口，各进口道的交通量和饱和流量如下表， 绿灯间隔时间为7s，黄灯时间为3s，起动损失时间为3s，试计算信号配时。
北进
交通量 (pcu/h) 饱和流量 (pcu/h)
南进 720 2400
东进 390 1000
西进 440 1000
620 2400
yi
qi Si
车道饱和流量
车道流量比
3、信号损失时间和有效绿灯时间
（1）信号损失时间
在一次信号周期内，任何方向车辆都不能通行的时间，属于信号损失 时间，包括绿灯间隔时间和起动损失时间。
1） 绿灯间隔时间
上一相位绿灯结束到下一相位绿灯启亮之间的一段时间，叫绿灯间隔 时间，也叫交叉口清车时间。绿灯间隔时间为避免下一相位头车同上一相 位尾车在交叉口内相撞所设置。按上一相位尾车从停车线到两向车辆冲突 点之间的行驶时间计算，即绿灯间隔时间为： 从停车到冲突点的 距离
第九讲 单个交叉口交通信号控制
2.划分时段
（辆／小时）
总 交 通 1000 要 求
500
1500
6
9
11
14
18
20
23
24
时间
（2）计算绿灯时间间隔 在国外，对黄灯时间有统一规定，如英国 是4s，美国是3—5s。根据交叉口的车速而 定，车速高则长，车速低则短。 美国推荐公式： I t v W Lc
r
信号配时计算例一
某交叉口渠化方案如图所示， 相位方案为： ①东西向专用左转②东西向 直行和右转③南北向直行、 右转和左转。 经计算，各进口道的流量比 如表所示，每个进口道宽度 为 16.5m 。已知： Ls=3s ， A=3s ， I=4s 。 试计算以下信号配时参数： 各相位有效绿灯时间及最佳 周期时长 C0 （需校核行人 过街最短绿灯时间，考虑路 中设 行人安全岛 ，步行速 度取 1.2 米 / 秒）
第九讲 单个交叉口交通信号控制
§9.1 交通信号控制的相关概念 §9.2 交通信号控制配时计算步骤
§9.3 交通信号控制配时计算方法
§9.4 感应信号控制
§9.5 环形交叉口信号控制
§9.1 交通信号控制的相关概念
1.信号相位 2.相位图
对信号轮流给某些方向的车辆 或行人分配通行权顺序的确定。 相位方案:即在一个信号周期内，安排了若干种控制状态， 并合理安排了这些控制状态的显示次序，每一种控制状态即是一个相位。
右转
右转
解（1）计算信号总损失时间：启动损失时间加绿灯间隔时间 减黄灯时间 L=∑ （ Ls+ I-A ）i=3×（3+4-3）=12s （2）计算流量比之和。 Y= ∑yi= 0.1669+ 0.2117+ 0.4106=0.7892 （3）计算最佳周期长度。
（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。
道路交通管理与控制_第五章单点交叉口的信号控制
比人行红灯、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，灯控路口各个方表示。
相位差分绝对相位差和相对相位差。
图单个交叉口定时信号控制是其他信号控制方法的基础，本节将介绍定时信号控制的基本原理和定时信号控制配时的基本流程，：）中，，分别为第一和第二相位的有效绿灯时间；，则分别显这两个相位的流量比率。
公式（式中：——配时时段中，进口道（5-13）式中：——配时时段中，进口道式中：——第——各类进口车道各类校正系数。
各类进口车道各有其专用相位时的基本饱和流量式中：式中：式中：————绿初左转自行车数（辆式中：——直行车到基本饱和流量（式中：式中：——对向直行车道数的影响系数，见表——对向直行车流量（式中：——转弯半径校正系数，若），则可按下式计算：式中：可用下式表示：式中：——过街行人消耗绿灯时间（=0.15 =0.7/C /C 自行车影响校正系数式中：若无实测数据时可用简化方法估算式中：——直行自行车每周期平均交通量（辆——自行车道宽度（（5-29）式中：——车辆在进口道上的行使车速（——车辆制动时间（——第——设计交通量（——设计饱和流量（式中：式中：——行人过街道长度（——行人过街步速，取式中：——均匀延误，即车辆均匀到达所产生的延误（——随机附加延误，即车辆随机到达并引起超饱和周期所产生的附加延误（——初始排队附加延误，即在延误分析期初停有上一时段留下积余车辆的初始排队使后续车辆承担的附加延误（其中，对于，可按下式计算：式中：——不饱和延误（——分析期初始积余车辆，须实测；——绿灯期车流到达率校正系数，按下式计算：，可用式，其随前式算得的在式中：式中：——交叉口每车的平均信控延误（——进口道式中，个相位的非机动车流量；（5-55）式中，为考虑机动车、非机动车和行人交通的绿灯间隔时间；为机动车流绿灯间隔时间；灯间隔时间；为非机动车尾流与机动车流绿灯间隔时间；为非机动车流绿灯间隔时间；间；向非机动车流与行人流绿灯间隔时间；向机动车流与行人流绿灯间隔时间；—行人反应时间，—行人绿灯信号开始时等待的人数，一般等于一个周期行人的到达量P；—行人流率，即单位时间单位宽度内通过某一断面的人数，和是两个关键的参数。
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）
第十章 单个交叉口交通信号控制
基本相位方案
信号阶段
把每一种控制状态，即对各进口道不同方 向所显示的不同灯色的组合，称为一个信 号阶段。
“通行权”的每一次转换就称为一个信号阶 段。
一个信号周期是由几个信号阶段循环构成的。
信号配时方案用信号配时图表达
2 信号基本控制参数
（1）周期时长 （2）绿信比
（1）周期时长
有效绿灯时间
红
A
绿
黄B
红
实际绿灯时间
黄灯时间
分别计算各条进口车道的饱和流量，然后再把 各条车道的饱和流量累计成进口道的饱和流量。
S f Sbi f (Fi )
式中：
S f ——进口车道的估算饱和流量(pcu／h)；
Sbi ——第i条进口车道基本饱和流量(pcu/h)，
i取T、L或R，分别表示相应的直行、左转 或右转；
信号相位
在一个信号周期内，一股或几股交通 流，不管任何瞬间都获得完全相同的信 号灯色显示，那么就把它们获得不同灯 色的连续时序称作一个信号相位。
主
绿灯 红灯
第一相位
次
黄灯 红灯
绿灯 黄灯
信号相位 第二相位
东西路 南北路
常 见 信 号 相 位
图
这些信号相位及其顺序统称为相位方案
（相位方案：相位数、相位类型、相位次序）
（1）最短信号周期 （3）绿信比
（2）最佳周期 （4）各相位实际显示绿灯时间
解答：
[解：] 1. 周期长度
a. y值的计算
由公式
yi
gi si
，得各进口道流量比为：
y北＝1780000 ＝0.39
y南 0.33
y西＝0.44
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如何进行各相位的配时设计？
■ 重要概念——饱和流率
饱和流量（saturation flow rate）: 既定条件下，某一股车流或 几股车流 单位时间内以饱和状态通过交叉口的流量值（辆/小时）。
若某组车流的饱和流量为S（辆/小时），
且该组车流的实际流量为V （辆/小时），
则为保证该组车流能在每个周期内完全通过
绿黄
绿灯间隔时间
第一相位时间
第二相位时间
图3 两相位信号周期图
（8）损失时间
损失时间L是指在信号周期内无法被利用的时间，包括前损失时间、后损
失时间以及全红信号时间。前损失时间又称为启动损失时间，是指绿灯刚启亮
时由于驾驶人的反应延迟、车辆从静止加速到正常行驶速度造成的时间损失。
后损失时间是指绿灯末期及黄灯期间驾驶人放缓车速损失的时间。全红信号损
（2）设置交通信号控制的弊 在某些特定的交通需求分布条件下，信控延误反而增大。 对于低流量交叉口，信控往往反而导致事故率上升。 思考：为什么？
（3）设置交通信号控制的理论依据
停车让路控制或减速让路控制交叉口的通行能力
通常，对于主次通行权分明以及交通量较低的交叉口，采用停车让
路控制或减速让路控制；对于交通量较大的交叉口则采用信号控制。
计算左转车流量与对面单车道直行车流量的乘积，若该乘积 大于50000vph，则设置左转保护相位，否则不设置。
（3）关于右转相位设计
一般情况采用右转与直行同相位； 仅当过街行人、自行车流量很高时，设置右转专用相位； 当存在左转保护相位时，可以考虑采用“直右相位+右转专用 相位”的控制形式； 对于渠化形成的右转分离车道，右转车流可采用减速让行控制。
常见信号控制相位方案（相位图）
两相位
三相位 一个专用 左转相位
四相位 两个专用 左转相位
四相位
信号控制相位方案的控制图
直直行行车车流流
保保护护相相位位下下的的直直行行、、左左转转和和 右右转转合合用用车车道道
直直行行、、左左转转和和右右转转合合用用车车道道 中中含含有有不不受受保保护护的的左左转转车车流流 及及右右转转车车流流
失即为全红信号时长。
（9）有效绿灯时间
有效绿灯时间
驶出停车线流率 饱和流率
所谓有效绿灯时长是指 与信号相位内可利用的通行 时间相等效的理想通行状态 所对应的绿灯时长。
（10）绿信比
t0
绿信比是指一个信号周 期内某信号相位的有效绿灯 时长与信号周期时长的比值。
t1
t2
t3 t4 t5
前损失时间
后损失时间 后补偿时间
黄灯时间 绿灯间隔时间
绿灯显示时间
图4 信号相位期间车流驶出停车线流量示意图
t6 时间
全红时间
黄灯时间和全红时间的确定
v = v0
v=0
x
v = v0
两难区域
d
v = v0 wl
为避免“两难区域”出现，应满足d≥x，考虑临界条件d=x时，有：
黄灯时长 全红时长
8.2单点交叉口的基本信号控制设计
表1 我国规范规定交叉口设置信号灯的交通流量标准
主要道路宽度 （m） 小于10
大于10
主要道路交通流量（pcu/h）
高峰小时
12h
750
8000
800
8000
1200
13000
800
10000
1000
12000
1400
15000
1800
20000
次要道路交通流量（pcu/h）
高峰小时
12h
350
3800
相序图
Ф1
Ф2
Ф3
Ф4
Ring 1 Ring 2
Ф1
Ф2
Ф3
Ф4 控制图
初始相位确定
（1）相位设计与渠化方案相协调 （2）考量是否需要设置左转保护相位
当左转车流量小于100vph时，一般不设置左转保护相位； 当左转车流量大于200vph时，通常设置左转保护相位； 当左转车流量小于200vph时，采用如下方法判断：
设设有有专专用用左左转转车车道道且且配配有有左左转转保保护护 相相位位以以及及直直行行右右转转合合用用车车道道，，其其中中 右右转转车车流流无无保保护护相相位位
设设有有专专用用左左转转车车道道但但无无左左转转保保护护相相 位位以以及及直直行行右右转转合合用用车车道道，，其其中中右右 转转车车流流无无保保护护相相位位
270
2100
180
2000
380
4100
300
2800
210
2200
150
1500
单点交叉口信号控制的基本参数
南北路 南北路
（1）信号周期 （2）信号相位 （3）绿灯 （4）红灯 （5）黄灯 （6）全红时间 （7）绿灯间隔
东西路
东西路
第一相位
第二相位
东西路 南北路
信号周期
绿
黄
红
绿灯间隔时间
红
平均延误时间
交通信号控制
停车/减速让路控制 进入交叉口的总交通流量
图2 停车/减速让路控制方式与信号控制方式下交通流量-延误时间变化曲线
设置交通信号控制的条件和标准
✓ 交叉口交通流量大（机动车、自行车、行人、学童等），交 通量的分布模式不适宜采用主路优先等控制方式；
✓ 交叉口流量长时间稳定在较大值情况； ✓ 交叉口流量不稳定，但高峰小时的流量特别大的情况； ✓ 判别曲线图
交叉口，每周期C应为该组车流分配的通行
时长至少为多少量比(flow ratio)
信号相位设计的关键问题 ——饱和流率s的确定
■ 基本饱和流率：理想条件下一条直行（或左转、右转）车道的 饱和流率。通常，ST=1650veh/h，SL=SR=1550veh/h.
第八章 单点交叉口信号控制基础
主要内容
8.1单点交叉口信号控制基本要求 8.2单点交叉口的基本信号控制设计 8.3早启迟断式信号控制设计 8.4 感应式信号控制 8.5 其他类型交叉口
8.1单点交叉口信号控制基本要求
设置依据
（1）设置交通信号控制的利 通过强制分配通行权使交通秩序得到保障。 有利于交叉口通行能力提高。 降低交叉口车辆平均延误。* 改善交叉口交通安全状况。*
交叉口次要道路的通行能力
q
Qmax
qe 3600
qh
1 e 3600
图1 停车/减速让路控制方式下主要道路流量-次要道路通行能力变化曲线
交叉口的平均车辆延误时间
当交叉口流量较小时，信号控制下的延误要高于停车让路控制和减速 让路控制下的延误；随着交叉口交通量的增大，这两种控制方式的延误水 平越来越接近；随后，当交通量继续增大时，停车让路控制或减速让路控 制方式的延误时间迅速上升，明显高于信号控制方式下的延误水平。