第11章 信号交叉口理论
交通流理论第八章
第八章无信号交叉口理论平面交叉口把相交的道路路段连接起来，构成路网。
因为在交叉口同一平面上有多股交通流动，考虑到交通安全，有时需要进行适当的交通控制。
按照有无交通控制，可将交叉口分为有交通信号控制的交叉口（简称为信号交叉口）和无交通信号控制的交叉口（简称为无信号交叉口）。
无信号交叉口是最普遍的交叉口类型，虽然它的通行能力可能低于信号交叉口，但它在网络交通控制中起到了非常重要的作用。
一个运行情况不良的无信号交叉口，可能会影响整个信号网络或者智能运输系统的运行，并且无信号交叉口理论是信号交叉口理论的基础，因此首先对无信号交叉口进行研究是非常必要的。
无信号交叉口不像信号交叉口那样会给驾驶员确定的指示或控制，驾驶员必须自己判断何时进入交叉口是安全的。
驾驶员所寻求的在交通流中进入交叉口的安全机会或“间隙”称为可插车间隙，它用时间来度量，并且等于某一车头时距。
可插车间隙理论是分析无信号交叉口运行的基本理论，其它的所有分析过程在某种程度上都依赖于可插车间隙理论，或者即使没有明确地应用该理论，但也是以它为基础的。
在无信号交叉口中，必须考虑车辆的优先权问题。
如果有一辆车试图进入交叉口，但此时存在优先级高于它的交通流，那么它必须让路给这些交通流。
另外，低级别交通流的存在也会影响高级别交通流的运行。
由此可见，无信号交叉口的车流间存在着相互作用。
本章的第一节首先讨论无信号交叉口的理论基础，着重介绍可插车间隙理论以及在该理论中用到的几种基本的车头时距分布。
普通的无信号交叉口（即四路相交）可分为二路停车和四路停车两类，即主路优先控制的交叉口（包括停车控制和让路控制）和主次路不分的交叉口。
在第二节中首先讨论了二路停车的无信号交叉口，第三节接着讨论了四路停车的无信号交叉口。
在考虑交叉口交通运行时还用到了经验方法，并且在许多情况下经验方法的结果也是比较准确的，与实际情况差别并不大，在第四节中介绍了这些方法。
第一节理论基础一、可插车间隙理论1. 可利用间隙可插车间隙理论是分析无信号交叉口的基本理论，理解该理论必须先理解可利用间隙的概念。
交叉口-1111111
交叉⼝-1111111平⾯交叉⼝交通管理⼀般规定6.1.1平⾯交叉⼝交通管理及有关附属设施，包括：交通控制信号灯、交通岛、标志、标线、隔离设施及绿化。
6.1.2交通管理及附属设施，必须与交叉⼝同步设计；新建交叉⼝应按本规程规定设计，改建及治理交叉⼝则应据此作改善设计。
6.1.3交叉⼝绿化设计不得影响交通安全与通畅；交叉⼝范围内以及机⾮隔离带、中央分隔带的绿化不得影响视距三⾓形；绿化布置不得影响⾏⼈过街；⾏道树的树⼲及枝叶不得侵⼊道路界限，不得遮挡驾驶员对交通信号灯与交通标志的视线。
（强制）6.1.4附属设施的布置不得有损于改善交通流的安全性与通⾏效率。
6.2交通信号灯的设置6.2.1交通信号灯应按公安部《道路交通信号灯设置规范》（GB14886-94）规定设置。
6.2.2有转弯专⽤车道且⽤多相位信号控制的⼲道上，按各流向车道分别设置车道信号灯。
6.2.3信号灯的设置，应包括机动车信号灯、⾏⼈信号灯、⾃⾏车信号灯。
当⾃⾏车交通流可与⾏⼈交通流同样处理时，可装⾃⾏车、⾏⼈共⽤信号灯。
6.3交叉⼝交通渠化设计及交通岛的设置6.3.1平⾯交叉⼝应采⽤交通岛、路⾯标线及交通流向标志作渠化设计，安全岛应按⾏⼈横道线宽度铺设⼈⾏道板。
（强制）6.3.2渠化的⾏驶路线应简单明了；根据各流向车流的安全⾏驶轨迹设计。
6.3.3交叉⼝内应把各流向交通流⾏驶轨迹所需空间之外的多余⾯积⽤标线或实体构筑导向交通岛。
6.3.4导向交通岛间导流车道的宽度应适当，应避免因过宽所引起的车辆并⾏、抢道现象；右转专⽤车道应按转弯半径⼤⼩设计车道加宽。
6.3.5交通岛不应设在竖曲线顶部。
6.3.6交通岛宜先⽤标线画出，实施⼀阶段后，按实际车流⾏驶轨迹作调整，再做成永久性的实体交通岛。
6.3.7交通岛⾯积不宜⼩于7.0m2，⾯积窄⼩时，可采⽤路⾯标线表⽰。
6.3.8导流交通岛边缘的线形为直线与圆曲线的组合，其偏移距，内移距及端部圆曲线半径见图6.3.8-1，最⼩值可按表6.3.8-1取⽤；导流交通岛各部分的要素见图6.3.8-2，最⼩值可表6.3.8-2取⽤；需要时，导流交通岛可兼作为⾏⼈过街安全岛使⽤。
webster配时法
11.3 韦伯斯特（Webster ）配时法这一方法是以韦伯斯特（Webster ）对交叉口车辆延误的估计为基础，通过对周期长度的优化计算，确定相应的一系列配时参数。
包括有关原理、步骤和算法在内的韦伯斯特法是交叉口信号配时计算的经典方法。
11.3.1 Webster 模型与最佳周期长度Webster 模型是以车辆延误时间最小为目标来计算信号配时的一种方法，因此其核心内容是车辆延误和最佳周期时长的计算。
而这里的周期时长是建立在车辆延误的计算基础之上，是目前交通信号控制中较为常用的计算方式。
公式（10-20）针对的是一个相位内的延误计算，则有n 个信号相位的交叉口，总延误应为：∑==ni i i d q D 1(11-1)其中：i d ----第i 相交叉口的单车延误； i q ----第i 相的车辆到达率。
将(10-20)式代入(11-1)式，可得到交叉口的总延误与周期长度的关系式。
因此周期长度最优化问题可以归纳为：通过对周期长度求偏导，结合等价代换和近似计算，最终得出如下最佳周期计算公式： Y L C o -+=155.1(11-2)其中： 0C ----最佳周期长度（s ）；L ----总损失时间（s ）；Y ----交叉口交通流量比； 其中总损失时间为：AR nl L +=(11-3)式中： l ----一相位信号的损失时间；n ----信号的相位数；AR ----一周期中的全红时间。
交叉口交通流量比Y 为各相信号临界车道的交通流量比（i y ）之和，即：∑==ni i y Y 1(11-4)所谓临界车道，是指每一信号相位上，交通量最大的那条车道。
临界车道的交通流量比等于该车道的交通量和饱和流量之比。
实际上，由公式(11-4)确定的信号周期长度0C 经过现场试验调查后发现，通常都比用别的公式算出的短一些，但仍比实际需要使用的周期要长。
因此，由实际情况出发，为保证延误最小，周期可在0.750C —1.50C 范围内变动。
第八章 无信号交叉口理论
4
8.1.1 可接受间隙理论
所有分析程序在某种程度上都依赖于可接受间隙理论，即使有些 程序没有明确的运用该理论，但程序运行的基础也是可接受间隙理论。 一般来说，可接受间隙理论比较容易理解，可以分为两部分基础内容： 首先是驾驶员在试图进入交叉口时寻找可穿越的间隙或机会；
其次是有供驾驶员穿越的足够大小的间隙，因此，提供给驾驶员的可穿
P(h t ) e qt
车头时距的累积频率函数为：
这使得车队有一个其他车辆不能插入的长度在次要车流中唐纳没有对车头时距用同样的约束唐纳把主要车流看作是加于次要车流之上的阻塞和非阻塞这个阻塞包括一个或多个小于t秒的间隙阻塞开始于第一辆与前方车辆的间隙大于t秒的车而终止于最后一辆与前方车辆的间隙小于t48841通行能力plank和catchpole1984提出了一个更现实的分析解决方法来代替假设a和b如下
先理解可利用间隙的概念。 驾驶员在交通流中所寻求的进入交叉口的安全机会或“间隙”称为 可接受间隙. 次要车流中所有驾驶员在相似的位臵所能接受的最小间隙称为临界
间隙。用tc来表示。 根据通常假设的驾驶员行为模式，只有在主要车流
的车辆间隙至少等于临界间隙时，次要车流的驾驶员才能进入交叉口。 例如，如果临界间隙是4s，那么次要车流的驾驶员要驶入交叉口至
22
8.3车头时距分布
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8.3.1车头时距的负指数分布
这种分布假设车辆随机到达，与前车的到达时间没有任何关系，并
假设车辆在一个小时间间隔到达的概率是定值。Possison分布给出了在
时间t内到达n辆车的概率为：
e qt P(n) (qt) n!
n
（8-13）
式中q为车流量，单位辆/秒。当n=0时，公式表示在时间t内没有车 辆到达的概率，则车头时距大于t的概率为：
交通管理与控制(第十、十一、十二章)
人工智能在交通管理与控制中的创新
01
智能信号控制
应用人工智能技术，实现交通信号的实时配时和优化，提高道路通行效
率。
02
自动驾驶技术
通过深度学习、计算机视觉等技术，实现车辆的自动驾驶和智能交通系
统的协同控制。
03
交通事件自动检测与处理
利用人工智能技术，自动识别和处理交通事故、拥堵等交通事件，提高
应急响应能力。
交通管理与控制的基本概念
介绍了交通管理与控制的定义、目的、原则等基本概念，为后续学习 打下基础。
交通信号控制
详细讲解了交通信号控制的工作原理、信号配时方法、信号控制参数 等，使学生掌握交通信号控制的基本知识。
交通拥堵与疏导
分析了交通拥堵的成因、影响及疏导策略，包括交通组织优化、交通 需求管理等，帮助学生理解如何有效缓解交通拥堵。
交通需求分析内容
分析交通需求的时空分布特征、 交通方式选择、交通拥堵状况等 ，为交通需求管理提供依据。
交通需求管理策略
限制交通需求策略
通过拥堵收费、停车收费、限制车辆进入市中心等手段，减少交 通需求。
引导交通需求策略
通过提供公共交通、鼓励合乘、推广电动汽车等方式，引导交通需 求向更环保、更经济的方向转变。
1 2
智能交通信号控制
通过实时监测交通流量和路况信息，对交通信号 进行配时优化，提高道路通行效率。
智能车辆导航与控制
利用先进的导航技术和自动控制技术，为车辆提 供精确的路线规划和行驶建议，减少拥堵和延误。
3
公共交通优先控制
通过智能交通系统对公共交通车辆进行优先控制 和调度，提高公共交通的运行效率和服务水平。
满足交通需求策略
通过加强道路建设、提高交通运营效率等方式，满足日益增长的交 通需求。
第11章公路与公路立体交叉
11 公路与公路立体交叉11.1 一般规定11.1.1 公路与公路立体交叉分为互通式立体交叉和分离式立体交叉两大类型。
1 高速公路与其它公路相交，必须采用立体交叉。
2 一级公路同交通量大的其它公路交叉，宜采用立体交叉。
3 二、三级公路间的交叉，在交通条件需要或有条件的地点，可采用立体交叉。
11.1.2 下列交叉应设置互通式立体交叉：1 高速公路间及其同一级公路相交处。
2 高速公路、一级公路同通往县级以上城市、重要的政治或经济中心的主要公路相交处。
3 高速公路、一级公路同通往重要工矿区、港口、机场、车站和游览胜地等的主要公路相交处。
4 高速公路同通往重要交通源的公路相交而使该公路成为其支线时。
5 两条一级公路相交处。
6 一级公路上，当平面交叉的通行能力不能满足需要或出现频繁的交通事故时。
7 由于地形或场地条件等原因而使设置互通式立体交叉的综合效益大于平面交叉时。
11.1.3 互通式立体交叉的功能分类1 高速公路间的互通式立体交叉为枢纽互通式立体交叉，其上的转弯运行应为自由流，匝道上不得设置收费站，匝道端部不得出现穿越冲突。
2 高速公路、一级公路与其它公路相交或其它公路之间的互通式立体交叉为一般互通式立体交叉。
这种交叉中允许在匝道上设置收费站，除高速公路上的出入口以外允许有平面交叉。
当一级公路为主要公路时，除非在交通量不大（通行能力有富裕）和允许其中极小一个左转弯出现穿越冲突的情况之外，在一级公路上也不应有平面交叉。
11.1.4 互通式立体交叉的间距1 高速公路上互通式立体交叉的间距规定如下：1) 作为宏观控制，大城市、主要产业区附近宜为5～10km；其它地区为15～25km。
2) 为避免交织运行影响车流平稳，相邻互通式立体交叉的间距，不应小于4km。
当路网结构或其它条件受限制时，经论证相邻互通式立体交叉的间距可适当减小，但加速车道渐变段终点至下一个立交的减速车道渐变段起点间的距离不得小于1000m，如图11.1.4所示。
通信原理第11章差错控制编码分析
接收端将接收到的信码原封不动地转发回发端， 并与原发送信码相比较，若发现错误，发端再重 发。
发
数据信息 数据信息
收
图11.1-6 信息反馈法
第11章 差错控制编码
11.1
概述
收端把收到的数据序列全部经反向信道送回发
端，发端比较发出和送回的数据序列，从而发 现有否错误，如果有错误，发端将数据序列再 次传送，直到发端没有发现错误。
编码二： 消息A----“00”；消息B----“11” 最小码距2 若传输中产生一位错码，则变成“01”或“10”， 收端判决为有错（因“01”“10”为禁用码组），但 无法确定错码位置，不能纠正，该编码具有检出 一位错码的能力。 这表明增加一位冗余码元后码具有检出一位错 码的能力
第11章 差错控制编码
11.1
概述
差错控制编码属信道编码，要求在满足有效性 前提下，尽可能提高数字通信的可靠性。 差错控制编码是在信息序列上附加上一些监督 码元，利用这些冗余的码元，使原来不规律的或 规律性不强的原始数字信号变为有规律的数字信 号。例如奇偶校验。 差错控制译码则利用这些规律性来鉴别传输过 程是否发生错误，或进而纠正错误。
11.2
差错控制编码的基本原理
（2）最小码距与检错和纠错能力的关系
一个码能检测e个错码，则要求其最小码dmin≥e+1
一个码能纠正t个错码，则要求其最小dmin≥2t+1 一个码能纠正t个错码，同时能检测e个错码，则要
求其最小码距
dmin≥e+t+1 (e>t)
第11章 差错控制编码
11.2
11.1
概述
（1）检错重发法（ARQ） Automatic Repeat reQuest 收端在接收到的信码中发现错码时，就通 知发端重发，直到正确接收为止。例如奇偶 校验。 检错重发方式只用于检测误码，能够在接 收单元中发现错误，但不一定知道该错误码 的具体位置。 需具备双向信道。
第八章无信号交叉口理论
9
8.2.1可利用间隙
在世界各地无信号交叉口的理论中，通常假设驾驶员具有一致性和相 似性。驾驶员的一致性是指在所有类似的情况下，在任何时刻其行为方式 相同，而不是拒绝一个间隙随后又接受一个较小的间隙；对于相似性，则 是期望所有驾驶员的行为是严格的同一种方式。当然，这种假设是不合理 的。
对于假设驾驶员具有一致性和相似性很明显是不现实的。Catchpole和 Plank (1984、1986)、Troutbeck(1988)和Wegmann (1991)假设如果驾驶 员行为不一致，那么进口道的通行能力将会降低，如果驾驶员行为一致， 通行能力就会增加。经研究表明，如果假设驾驶员的行为既一致又相似， 其预测结果与实际情况只有几个百分点的偏差。也就是说，这种假设的影 响非常小，为方便起见，一般均采取这种假设。
例如，如果临界间隙是4s，那么次要车流的驾驶员要驶入交叉口至 少需要主要车流车辆间有一个4s的间隙，并且他在其他任何时候通过同 一个交叉口都需要4s的时间。
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8.2.1可利用间隙
在可接受间隙理论中，通常假设在一个非常长的间隙中会有多名驾 驶员从次路上进入交叉口。通常，这种在较长时间间隙中进入交叉口的 次要车流车辆间的车头时距称为“跟随时间”，用tf来表示。
2
8.1简介
无信号交叉口是最普遍的交叉口类型，虽然无信号交叉口的通行能 力可能低于其它形式的交叉口，但它在网络交通控制中起到了非常重要 的作用。一个运行不良的无信号交叉口，可能会影响整个信号交通网络 或影响智能交通系统的运行。
公路通行能力手册pdf
国外从本世纪 50 年代开始进行对通行能力研究，一直持续至今，取得了大量的研究成果 ， 其中美国运输研究委员会（Transportation Research Board，以下简称 TRB）的研究工作最具系 统性和代表性。从 1950 年第一部《道路通行能力手册》（简称 HCM）出版至今，随着交通 工具的更新、交通设施的发展，几乎每隔 15 年再版一次。特别是于 2000 年编写的第四版《手 册》，吸收了世界范围内最新的研究成果，引入了交通流仿真模型和智能交通技术 ITS，丰富 了通行能力研究的实验手段。其他一些发达国家和发展中国家也以美国《HCM》为蓝本，结 合各国具体的交通流特性，编写了各自的《道路通行能力手册》。
目录
第一章 总论
第一章 总 论...............................................................1 1.1 引言...........................................................................................................................................1 1.1.1 手册编写背景................................................................................................................... 1 1.1.2 通行能力分析的主要作用............................................................................................... 2 1.1.3 分析层次........................................................................................................................... 2 1.1.4 手册编写原则................................................................................................................... 3 1.1.5 地区划分........................................................................................................................... 3
通信原理的讲义第十一章复用
故，在乘积之后，信号的带宽便拓宽了， 这就是扩频。
可见，扩频后信号的功
率在原信号带宽的功率
原信号频谱
内低于原信号。
扩频后信号频谱 这对于军事上的应用非
常重要，即使得我方的
通信信号不易被敌方检
W频率
测到。
扩频的另外一个特点是抗干扰：
窄带噪声
扩频后信号
W频率 经过解扩之后
原信号
窄带噪声带宽展
W频率
i 为第i 路信号及特征波形的时延参数， i 为第i 路信
号的相位参数， wc 为载波频率。 现考虑用 ck (t ) 特征波形对第k 路信号实现解扩，可
认为此时在第k 路上，接收端已实现同步。即此时可认 为， k 0 ， k 0
用2ck (t ) cos( wct ) 去乘s(t ) 得
第十一章 复用
复用又称多址或多路。
通信中复用的本质是：在同一信道上允 许多路信号同时传输。
目前复用技术主要包括：FDM/FDMA频 分复用/多址（波分复用）、TDM/TDMA 时分复用/多址、CDM/CDMA码分复用/ 多址。
11.1 频分复用/波分复用
所谓频分复用，就是用不同的频率传送 各路消息，以实现通信。
滤 去 2wc 信 号
r1 ( t )
dk
(
t
)
c
2 k
(
t
)
N
d i ( t i ) c i ( t i ) c k ( t ) cos( i )
i1,i k
将 r1(t) 在（0，T）上做积分，得 T 时刻接收机输 出为
T
D (T ) t 0 r1 (t )dt