基于可变公共信号周期的感应干道协调控制方法
基于可变公共信号周期的感应干道协调控制方法
卢凯;裴晟辉;钱喆;吴瑶婷
【期刊名称】《铁道科学与工程学报》
【年(卷),期】2023(20)1
【摘要】传统的感应协调控制局限于部分信号参数的优化,并未从适应交通流变化的实时趋势角度展开研究。
本文针对未饱和路段的协调信号控制需求,利用时距图分析感应控制中绿时延长所产生的非公共信号周期对协调交叉口的影响,研究传统感应信号控制与协调控制相结合的信号控制方法。
利用流量变化趋势图分析流量增减情况和信号参数变化的关系,并使用滚动优化的方式计算周期调整时间。
提出了一种基于可变公共信号周期的感应干道协调控制方法,并结合NEMA双环相位结构设计了本文方法的感应协调控制流程。
通过本文方法可实现干道协调方向信号控制交叉口周期时长的动态变化,并通过计算周期调整时间和调整绿时等参数可以得到优化后的调整背景方案。
以广州市花都区紫薇路的4个相邻十字交叉口干道为算例构建仿真路网,并利用VISSIM的VAP模块建立感应控制逻辑,对绿波协调控制、传统感应协调控制和可变公共周期感应协调控制3种方法分别进行仿真实验。
仿真结果表明:在未饱和状态下,相较于绿波协调控制方案和传统感应协调控制方案,本文提出的可变信号周期的感应协调方法可有效降低协调车队平均延误和停车次数,面向波动变化的交通流适应性较强,能够有效实现干道交叉口的联动控制,具有良好的协调效果。
【总页数】11页(P105-115)
【作者】卢凯;裴晟辉;钱喆;吴瑶婷
【作者单位】华南理工大学土木与交通学院亚热带建筑科学国家重点实验室;广州无线电集团有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】U491.54
【相关文献】
1.适于双周期的干道绿波信号协调控制模型
2.基于电子车牌的感应式干道协调控制方法研究
3.车路协同下基于速度引导的双周期干道绿波协调控制方法
4.可变信号周期的干线公交分段绿波协调控制方法
5.基于双周期干道绿波协调控制模型的构建与验证
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交通管理与控制课程习题集(含参考答案)
34.简述计划性交通事件的管理流程。
35.突发性交通事件有哪些特点？
36.简述自行车在交叉口的交通管理应遵循哪些原则。
37.简述单向交通产生的条件。
38.简述单向交通在改善交通方面具有哪些突出的优点。
39.简述单向交通有哪些缺点.
40.简述交通标志设置的原则。
17.路段是指路口导向车道以外的道路。
18.变向交通是指在不同的时段内，变换某些车道上行车的方向性或种类性的交通。变向交通按其作用可以分为方向性变向交通和非方向性变向交通。
19.方向性变向交通指在不同时间内，变换某些车道上行车方向的交通。
20.非方向性变向交通指在不同时间内，变换某些车道上行车种类的交通。
7.交通控制是指依靠交通警察或交通信号控制设施，指挥车辆与行人的通行。
8.单点控制方式是指被控路口的交通控制信号只按照该路口的交通状况独立运行，而不考虑该路口周围其它路口交通状况的配时方案设计，使得单个路口的交通运行效果最佳。
9.干道协调控制方式是指将干道上的多个路口以一定方式联结起来作为研究对象，同时对各个路口进行相互协调的配时方案设计，使得干道上按规定车速(通过带速度)行驶的车辆获得尽可能不停顿的通行权。
55.单向交通可以分为：（），（），可逆性单向交通，车种性单向交通和混合型单向交通。
五、填空题3
（略）……
六、填空题4
（略）……
答案
一、填空题1
1.交通诱导控制系统
2.交通振动
3.公共交通放行专用信号灯
4.应急管理方案评价
5.交通事件管理信息存储
二、名词解释题
6.是指依据交通，法规，对道路上的行车、停车、行人和道路使用，进行执法管理，并用交通工程技术措施对交通运行状况进行交通治理。
第六章 干线协调控制
2） 联机方法
联机方法，不仅线控系统的配时方案由计算软件算得，而且计算软件所需 的输入数据(主要是交通信息)由计算机从车辆检测器中直接取得，线控系统信 号灯的运转也由计算机进行控制，所以称为“联机”控制。 联机控制系统，按控制方式，可分为“配时方案选择式”和“配时方案 形成式”两类。 配时方案选择式控制系统的基本方法是，用线控系统计算软件，根据不同 的交通状况，计算出相应的几套配时方案；把这些相应于不同交通状况的配 时方案都移置到控制计算机或配有计算机的信号控制机(主控机)中；设置在路 上的车辆检测器，测得路上的实际交通数据后，把这些信息送到控制器或计 算机进行数据处理；并按处理结果，选择最接近于测得交通数据所适用的配 时方案，定出信号控制参数。计算机或主控机即按这些控制参数指挥信号灯 的运行。 一般根据上、下行交通量，设置3～5种周期及相应时差的配时方案。国外， 常用的五种周期为60s、65s、70s、80s和90s；五种时差为： （1）使通过带为最大的时差； （2）使通过带最大而又考虑其上、下界限的时差； （3）上行交通优先的时差； （4）下行交通优先的时差； （5）相同时差。
相邻各交叉口信号间的时差可按下式确定：
Qf
Qf
s 3600 v
式中： －相邻信号间的时差(s)； S－相邻信号间的间距（km）； v —线控系统车辆可连续通行的车速(km/h)。
2．双向交通
双向交通街道的信号协调控制，在各交叉口间距相等时，比较容易 实现，且当信号间车辆行驶时间正好是线控系统周期时长一半的倍数时 ，可获得理想的效果。各交叉口间距不等时，信号协调控制就较难实现 ，必须采取试探与折中方法求得信号协调，还会损失信号的有效通车时 间，提高相交街道上车辆的延误。 双向交通定时式线控制各信号间的协调方式可有三种。
经典干道协调控制信号配时数解算法的改进_卢凯
第26卷 第1期2009年1月 公 路 交 通 科 技Journal of Highway and Transportation Research and DevelopmentVol .26 No .1 Jan .2009文章编号:1002-0268(2009)01-0120-05收稿日期:2007-12-19基金项目:国家高技术研究发展计划(八六三计划)资助项目(2006AA11Z211);广东省科技攻关项目(2005A10101001)作者简介:卢凯(1979-),男,湖南长沙人,博士,讲师,研究方向为城市交通信号控制.(kail u @scut .edu .cn )经典干道协调控制信号配时数解算法的改进卢 凯,徐建闽,叶瑞敏(华南理工大学 土木与交通学院,广东 广州 510640)摘要:遵循最大绿波带设计理念,利用干道协调控制中的时距分析图,结合实际算例,对经典数解算法在理想交叉口间距取值范围的确定、通过带宽度的计算、最佳理想交叉口间距的选取、以及各交叉口相位差的设置上存在的问题进行深入剖析,提出了基于公共信号周期允许变化范围的理想交叉口间距取值范围确定法则,给出了一种新的通过带宽度计算方法,建立了一条新的最佳理想交叉口间距选取原则。
算例分析表明,改进后的经典干道协调控制信号配时数解算法能确保干道协调控制系统获得尽可能宽的通过带宽度,计算得到的最佳公共信号周期与通过带宽度也更为准确有效。
关键词:交通工程;数解算法;时距图;通过带宽度;公共信号周期;相位差中图分类号:U491.5+4 文献标识码:AImprovement of Classical Algebraic Me thod of Signal Timin gfor Arterial R oad Coordinate ControlLU Kai ,XU Jianmin ,YE Ruimin(School of Civil and Transportation Engineerin g ,South China University of Technology ,Guangzhou Guangdong 510640,China )Abstract :Following the design principle of maximum green wave bandwidth and making use of the time -space diagram for arterial road coordinate control ,many problems existed in classical algebraic method such as the deter mination of value range of ideal intersection distanc e ,the calculation of green wave bandwidth ,the selection of optimal intersection distance and the value of signal offsets were deeply analyzed through some practical examples .On the basis of detailed analysis ,the value range of ideal intersection distance was determined by the allowable value range of common signal cycle ,a ne w calculation method for green wave bandwidth was pr esented ,and a new selection rule of optimal intersection distance was established .The examples effectively demonstrate that the impr oved classical algebraic method can make arterial r oad c oordinate control system get green wave bandwidth as wider as possible and obtain optimal common signal cycle and green wave bandwidth more practically and accurately .Key words :traffic engineering ;algebraic method ;time -space diagra m ;green wa ve bandwidth ;common signal c ycle ;signal offset 0 前言在一个城市路网中,主干道往往承受着大部分的交通负荷,因此保证主干道上车流运行的畅通与高效是改善城市交通拥挤问题的关键所在。
第六章-干线协调控制
二、所需的数据
1、交叉口间距 2、街道及交叉口布局 3、交通量 4、交通管制规则 5、车速和延误
把交叉口间距过长或交通量相差悬殊、影响 交叉口信号协调控制效果的交叉口排除。
三、备用配时方案
计算步骤如下：
(1)根据每一交叉口的平面布局及计算交通量，按单点定 时控制的配时方法，确定每一交叉口所需的周期时长。
3）关键交叉口感应式线控系统
英国曾用过一种简易的感应式线控系统，这种系统仅在关键 交叉口上使用感应式控制机，安装车辆检测器，而把其前后信号 控制机同关键交叉口的控制机联结起来。同下游交叉口联结的感 应联动信号，可避免因下游交叉口的车辆排队对关键交叉口通车 的影响，这种联结方式叫前向联结；同上游交叉口联结的感应联 动信号，可避免因关键交叉口的车辆排队对上游交叉口通车的影 响，这种联结方式叫后向联结。
2） 联机方法
联机方法，不仅线控系统的配时方案由计算软件算得，而且计算软件所需 的输入数据(主要是交通信息)由计算机从车辆检测器中直接取得，线控系统信 号灯的运转也由计算机进行控制，所以称为“联机”控制。
联机控制系统，按控制方式，可分为“配时方案选择式”和“配时方案 形成式”两类。
配时方案选择式控制系统的基本方法是，用线控系统计算软件，根据不同 的交通状况，计算出相应的几套配时方案；把这些相应于不同交通状况的配 时方案都移置到控制计算机或配有计算机的信号控制机(主控机)中；设置在路 上的车辆检测器，测得路上的实际交通数据后，把这些信息送到控制器或计 算机进行数据处理；并按处理结果，选择最接近于测得交通数据所适用的配 时方案，定出信号控制参数。计算机或主控机即按这些控制参数指挥信号灯 的运行。
(2)以所需周期时长最大的交叉口为关键交叉口，以此周 期时长为线控系统的备选系统周期时长。
道路交通控制
（2）主动式控制—交通自动化途径诱导系统
第三节 道路交通控制基础理论
一、交通流理论
（1）交通流3要素
交通流量：单位时间内经过道路某断面（或路段或车道）旳车辆数。
小时交通量、日交通量、年交通量
q = N/T q：交通流量 N:车辆数 T：统计交通流量旳时间范围
第二节 道路交通控制旳类型
一、交通控制旳基本类型
1、以交通限制为主旳控制——交通标志 标线 交通岛等；时空分离 2、以信号灯指示为主旳控制——时间分离 渠化交通是基础
3、以交通情报信息传递为主旳控制-交通诱导控制——发展方向
二、自动控制旳分类（信号指示控制）
1、按控制区几何特征划分 （1）单点信号控制 （2）干线协调控制 （3）网络协调控制
（3）车辆换算系数 原则为当量小客车 小客车：1.0（≤19座客车或≤2t旳货车） 中型车：1.5（>19座旳客车或2t<载质量≤7t旳货车） 大型车：2.0（7t<载质量≤14t旳货车） 拖挂车：3.0（14t<载质量旳货车）
2、服务水平
是指衡量交通流运营条件以及驾驶人和乘客所感受旳服务质量旳一项指标， 一般根据交通量、速度、行驶时间、驾驶自由度、交通间断、舒适和以便等指标 来拟定。反应了道路在某种交通条件下所提供运营服务旳质量水平。
做控制前先搞清楚旳东西
交通拥堵——现象
交通拥堵：交通需求（一定时间内想经过某条
道路旳车辆数）超出某条道路旳交通容量（一定 时间内该条道路所能经过旳最大车辆数），超出 部分交通滞留在道路上旳交通现象。
为何？
过分集中（供求关系不平衡）
交通秩序混乱 交通事故
第七章_干线信号协调控制
定义：通过调节主干道路上各信号交叉口之间的相 位差，使干道上按规定车速行驶的车辆获得尽可能不 停顿的通行权，这种控制方式，称为干道信号系统的 协调控制。简称“线控制”，又称“绿波带”控制。
汽车与交通学院交通运输工程系
二、控制方式
2.双向干道协调控制 （1）同步式干道协调控制 在同步式协调系统中，连接在一个系统中的全部信
号，在同一时刻对干道车流显示相同的灯色。当相邻 交叉口的间距符合下式时，这些交叉口正好可以组成 同步式干道协调控制。
s nvC
式中： -C-信号交叉口周期时长（s）
--正n整数
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二、控制方式
（2）交互式干道协调控制 与同步式协调控制相反，即连接在一个系统中的相邻交叉口干
道协调相位的信号灯在同一时刻显示相反的灯色。当相邻交叉口的 间距符合下式时，采用交互式干道协调控制。
s mvC 2
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第七章 干线信号协调控制
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第一节 干道信号协调控制的基本知识
主要内容 基本概念 控制方式 连接方式
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一、基本概念
交通管理与控制复习
1.交通带来的主要问题有哪些？交通拥堵问题交通安全问题能源问题环境问题土地问题2.现代交通管理的一个重要的概念是什么？通过采用“交通需求管理”来减少道路上汽车交通量的需求3.本课程讨论的交通管理是指哪两个层面？侧重哪个层面？在法律意义上必须强制执行的管理措施用来改善交通状况的工程管理措施主要侧重于后者4.交通管理与控制有哪几项原则?分离原则，疏导原则，节源原则，限速原则，可持续发展原则5.什么是出行权？什么是先行权？出行权：在平面分离的前提下，车辆和行人按照其在各自道路上的通行权力，在时间分离上按照交通信号灯，标志牌和交警指挥指定其通行时间内拥有的通行权力。
先行权：指车辆和行人在指定平面和时间内共同拥有通行权的前提下，对车辆和行人在通行先后次序上确定优先通行的权利。
6.如何理解可持续发展交通的含义？可持续发展的交通含义为：安全，畅通，有序，低公害，低能耗，管理体制完善，管理技术水平高。
7.试分析我国现行交通管理体制的特点8.什么叫城市交通管理规划？主要包括哪些内容？以保障城市交通安全，提高交通系统运行效率，有效管理交通需求为目的，根据社会经济与交通发展对交通管理的要求等制订的城市交通管理的目标与策略。
主要包括：城市交通系统管理组织，城市交通管理设施等内容。
9.如何编制交通管理规划？通过大量研究资料，在交通经济需求，交通管理现状等方面进行相关的系统性规划编制。
10.TSM(交通系统管理)和TDM（交通需求管理）的主要区别和联系是什么?联系：都属于“按供管需”的管理方法。
不同：TDM侧重于对需求和控制的管理，其要点在于减少出行生成时间和改变出行时间与方式；TSM重点在于充分利用已有的道路交通措施以满足交通需求。
11.如何进行交通需求管理？①通过调整公众出行行为来改变需求模式②土地开发与交通能力进行匹配③建立完善的法律与制度12.交通系统管理的目标管理是什么？需求管理的目的是什么？TSM:解决总体优化问题，从复杂的总体入手。
交通信号配时_试卷A1(答案)
答:
根据题意,该路口为十字路口,采用两相位信号控制,因此,可据此绘制相应的信号控制相位图如下:
（2）依据本题规定，设计该路口交通信号控制步伐顺序。（本题10分）
答：
根据题意，该路口信号控制中，存在红灯、黄灯和绿灯信号，因此，可据此设计相应的交通信号控制步伐顺序如下：
10．在干道信号协调控制中要考虑三个最基本的参数：公用周期时长、绿信比和相位差。（√）
二、名词解释（每小题5分，共25分）【得分：】
1．信号周期
信号周期是指信号灯色按设定的相位顺序显示一周所需的时间，即一个循环内各控制步伐的步长之和，用C表示。
2．饱和流量
饱和流量是指单位时间内车辆通过交叉口停车线的最大流量，即排队车辆加速到正常行驶速度时，单位时间内通过停车线的稳定车流量，用S表示。
第一步：全红，时间Tr=3s； （1分）
第二步：东、西方向可通车，绿灯时间 Tg1（含损失时间为l=3s）； （3分）
第三步：黄灯，时间Ty=4s； （1分）
第四步：全红，时间Tr=3s； （1分）
第五步：南、北方向可通车，绿灯时间Tg2（含损失时间为l=3s）； （3分）
第六步：黄灯，时间Ty=4s； （1分）
6．平面交叉路口采用的控制方式主要有以下四种：停车让路控制、减速让路控制、信号控制、交通警察指挥控制。（√）
7．城市路口采用交通信号控制的目的是从时间和空间上将车流进行分离。（×）
8．城市路口交通信号控制的对象是人、车、路和环境四大因素。（×）
9．在城市路口交通流量不太大的情况下一般采用定周期控制模式。（×）
三、论述题（每小题15分，共30分）【得分：】
1．哪种路口条件下有必要设置交通信号灯控制？简述交通信号灯设置的方法。
交通工程学-填空题(含答案)
《交通工程学》复习题------填空题一、填空题交通工程学是从____________中分化出来的, 它的主要研究对象是____________。
交通工程学主要解决_________中的科学问题。
交通工程学科的特点可以概述为, , __________, ____________, 和。
道路交通系统的技术管理的两种基本模式为___________, ____________。
道路是由___________, __________, ___________三要素所组成的。
道路交通系统中的人包括__驾驶员__________, ___行人_________, ____乘客________。
汽车的动力性能通常用___________, __________, ___________三方面指标来评定。
1.汽车的最大爬坡能力常常用________________来表示。
道路的功能可以归纳为_________, ___________, ___ ________三个方面。
2.一个区域的路网密度等于_道路总长___________与___该区域面积_________之比。
典型的公路网布局有___________, ___________, __________, __________等。
典型的城市道路网布局有__棋盘型__________, ____带型________, ___放射型_________, __放射环形__________等, 历史古城如南京、北京等布局以其中____棋盘型________最为常见。
交通量是指________________。
按交通类型可分为___________, __________, ___交通量_________。
3.月变系数是指_________ / __________________________。
4.设计小时交通量与__________________的比值称为。
干道信号协调控制基本知识
3、转弯车流对干道协调控制效果的影响
3、转弯车流对干道协调控制效果的影响
车队平均行驶速度
交通流波动
交叉口相位、相序影响
二、提高干道信号协调控制效益的辅助设施
1．前置信号
在主要交叉口前几十米的地方设置交通信号灯， 可以使交通流在信号控制下集中，放行后在交叉口处
不停止地通过，从而可使交叉口上的绿灯时间得到有
D 87
-13 50 25/-25 12/-38 12/-38 75
E 110
+10 60 30/-30 40/-20 40/-20 -30
F 115
+5 70 35/-35 40/-30 40/-30 15
0
0 60 30/-30 30/-30 30/-30 -30
影响干道信号协调控制效果的因素
3．可变车速指示标志与前置信号合并使用
据有关资料统计，采用前置信号与速度指示标志并用 的线控制系统可使在交叉口不停车通过的车55％提高 到70％～77％。
第九章 区域信号协调控制
一、区域信号控制的基本概念
区域信号控制的定义
狭义： 将关联性较强的若干个交叉口统一起来，进行相 互协调的信号控制方式。 广义：
SCAT系统
——联机自适应控制系统
SCOOT系统
tEGm
ym Cm Lm Ym
二、线控的配时步骤
非关键交叉口绿灯显示时间计算 （2）确定非关键交叉口非协调相位的最小有效绿灯时间
tEGn
Cm yn xp
二、线控的配时步骤
非关键交叉口绿灯显示时间计算 （3）确定非关键交叉口协调相位的有效绿灯时间
t EG Cm L t EGn
干道交通协调控制