韦伯斯特配时法
Webster配时法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。其计算信号配时的步骤如下：
1.饱和流量计算
饱和流量的定义是：在一次连续的绿灯信号时间内，进口道上一系列连续车队能通过进口道停止线的最大流量，单位是pcu/绿灯时间。
交叉口进口道经划分车道并加渠化以后，进口道饱和流量随进口道车道数及渠化方案而异，所以必须分别计算各条进口道的饱和流量，然后再把各条车道的饱和流量累计成进口到的饱和流量。
饱和流量用实测平均基本饱和流量乘以各影响因素校正系数的方法估算。
Sf=Sbi×f(Fi) （1-1）
式中：Sf—进口到的估算饱和流量（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、左转和右转，下同；
f(Fi)—各类进口车道各类校正系数。
（1）基本饱和流量
各类进口车道各有其专用相位时的基本饱和流量Sbi，可采用表2-1中的数值。
表1各类车道的基本饱和流量（pcu/h）
车道 Sbi
直行车道 1400~2000，平均1650
右转车道 1500
左转车道 1300~1800，平均1500
（2）各类车道通用校正系数
①车道宽度校正
fw={0.4(w−0.5) 2.7≤w≤3.01 3.0<𝑤≤3.50.05(w+1.65) w>3.5 （1-2）
式中：fw—车道宽度校正系数；
w—车道宽度（m）
②坡度及大车校正
fg=1−(G+HV) （1-3） 式中：fg—坡度及大车校正系数；
G—道路纵坡，下坡时取0；
HV—大车率，这里HV不大于0.50。
③直行车道饱和流量
直行车流受同相位绿灯初期左转自行车的影响时，直行车道设计饱和流量除需作通用校正外，尚需作自行车影响校正。自行车影响校正系数可按下式计算：
fb={1−1+√bLge （无左转专用相位）1 （有左转专用相位） （1-4）
式中：fb—自行车影响校正系数；
bL—左转自行车数（辆/周期）。
直行车道饱和流量：
ST=SbT×fw×fg×fb （1-5）
式中：ST—直行车道饱和流量（pcu/h）；
SbT—直行车道基本饱和流量（pcu/h）。
④左转专用车道饱和流量
有专用相位时：
SL=SbL×fw×fg （1-6）
式中：SL—左转专用车道有专用相位时的饱和流量（pcu/h）；
SbL—左转专用车道有专用相位时的基本饱和流量（pcu/h）。
无专用相位时：
S′L=SbL×fw×fg×fL （1-7）
式中：S′L—无左转专用相位时左转专用车道饱和流量（pcu/h）
fL—左转校正系数，可按下式估算：
fL=exp(−0.001εqT0λ)−0.1 （1-8）
式中：ε—对向直行车道数的影响系数，见表2-2；
qT0—对向直行车流量（pcu/h）；
λ—绿信比。
表2对向直行车道数影响系数fp 对向车道数 1 2 3 4
ε 1.0 0.625 0.51 0.44
⑤右转专用车道饱和流量
有专用相位时
SR=SbR×fw×fg×fr （1-9）
式中：SR—有专用相位时右转专用车道饱和流量（pcu/h）；
SbR—右转专用车道基本饱和流量（pcu/h）；
fr—转弯半径校正系数，若r表示转弯半径（m），则fr可按下式计算。
fr={1 r>15m0.5+r30 r≤15m （1-10）
无专用相位时
S′R=SbR×fw×fg×fr×fb （1-11）
式中：S′R—无专用相位时右转专用车道饱和流量（pcu/h）；
⑥直左合用车道饱和流量
STL=ST×fTL （1-12）
直左合流校正系数：
fTL=(qT+qL)/q′T （1-13）
q′T=KLqL+qT （1-14）
KL=STS′R⁄ （1-15）
式中：STL—直左合用车道饱和流量（pcu/h）；
fTL—直左合流校正系数；
qT—合用车道中直行车交通量（pcu/h）；
qL—合用车道中左转车交通量（pcu/h）；
q′T—合用车道中直行车当量（pcu/h）；
KL—合用车道中左转系数。
此外，直右合用车道饱和流量、直左右合用车道饱和流量、左右合用车道饱和流量也均需结合各自的道路交通情况进行独立的校正计算，其校正方法与直左合用车道饱和流量的校正方法相同。
2.配时参数计算
（1）最佳周期时长 C0=1.5L+51−Y （1-16）
式中：L—信号总损失时间；
Y—流量比总和。
（2）信号总损失时间
L=∑(Ls+I−A)kk （1-17）
式中：Ls—启动损失时间，应实测，当无实测数据时刻取3s；
A—黄灯时长，可定为3s；
I—绿灯间隔时间（s）；
K—一个周期内的绿灯时间间隔数。
（3）流量比总和
流量比总和，按下时计算：
Y=∑max[yj，y′j，…]jj=1=max[(qdsd)j，(qdsd)j′，…]（Y≤0.9）（1-18）
式中：Y—组成周期的全部信号的各个最大流量比y之和；
j—一个周期内的相位数；
yj—第j相的流量比；
qd—设计交通量（pcu/h）；
sd—设计饱和流量（pcu/h）；
当计算的Y值大于0.9时，须改进进口道设计或相位设计方案，并进行重新设计。
（4）总有效绿灯时间
每周期的总有效时间按下式计算。
Ge=C0−L （1-19）
（5)各相位有效绿灯时间
gej=Gemax[yj，y′j，…]Y （1-20）
（6)各相位的绿信比
λj=gejC0 （1-21）
（7)各相位显示绿灯时间
gj=gej−Aj+lj （1-22）
其中：lj—第j相位启动损失时间。
交通信号控制理论基础
第六章 交通信号控制理论基础
经过调查统计发现，将城市道路相互连接起来构成道路交通网的城市道路平面交叉口，是造成车流中断、事故增多、延误严重的问题所在，是城市交通运输的瓶颈。一般而言，交叉口的通行能力要低于路段的通行能力，因此如何利用交通信号控制保障交叉口的交通安全和充分发挥交叉口的通行效率引起了人们的高度关注。
交通信号控制是指利用交通信号灯，对道路上运行的车辆和行人进行指挥。交通信号控制也可以描述为：以交通信号控制模型为基础，通过合理控制路口信号灯的灯色变化，以达到减少交通拥挤与堵塞、保证城市道路通畅和避免发生交通事故等目的。其中，交通信号控制模型是描述交通性能指标（延误时间、停车次数等）随交通信号控制参数（信号周期、绿信比和信号相位差），交通环境（车道饱和流量等），交通流状况（交通流量、车队离散性等）等因素变化的数学关系式，它是交通信号控制理论的研究对象，也是交通工程学科赖以生存和发展的基础。
本章主要针对建立交通信号控制模型所涉及到的基本概念、基本理论与基本方法，对交通信号控制的理论基础进行较为全面深入的阐述。
6．1交通信号控制的基本概念
城市道路平面交叉口是道路的集结点、交通流的疏散点，是实施交通信号控制的主要场所。根据交叉口的分岔数平面交叉口可以分为三岔交叉口、四岔交叉口与多岔交叉口；根据交叉口的形状平面交叉口可以分为T型交叉口、Y型交叉口、十字型交叉口、X型交叉口、错位交叉口、以及环形交叉口等。
6．1．1交通信号与交通信号灯
交通信号是指在道路上向车辆和行人发出通行或停止的具有法律效力的灯色信息，主要分为指挥灯信号、车道灯信号和人行横道灯信号。交通信号灯则是指由红色、黄色、绿色的灯色按顺序排列组合而成的显示交通信号的装置。世界各国对交通信号灯各种灯色的含义都有明确规定，其规定基本相同。我国对交通信号灯的具体规定简述如下：
对于指挥灯信号：
1、绿灯亮时，准许车辆、行人通行，但转弯的车辆不准妨碍直行的车辆和被放行的行人通行；
基于博弈论的单点交叉口信号配时优化方法
191CASE区域治理基于博弈论的单点交叉口信号配时优化方法兰州交通大学数理学院 张继，陈京荣，王霞，陈琼摘要：为解决单点交叉口不合理信号配时引起的车辆及行人拥堵状况，以博弈论为基础，构建双层博弈模型。上层对两相位交叉口东西向和南北向车辆进行斗鸡博弈，通过Nash均衡解分配绿灯时间；下层对人行横道处行人和机动车进行演化博弈，通过复制者动态方程达到演化稳定策略（ESS）后优化配时。最后，用Matlab对比定时控制，方案能及时减少延误。关键词：交叉口信号配时；博弈论；演化稳定策略中图分类号：TN911.6 文献标识码：A 文章编号：2096-4595（2020）25-0191-0002随着城市化进程加快，城市道路交通负担加重，交叉口拥堵状况愈发严重，亟需优化的配时方案缓解交叉口的拥堵状况。1958年，韦伯斯特提出经典的信号配时，奠定了定时控制的基础[1]。但定时控制在交通状况变化时容易造成交叉口拥堵。博弈论是运筹学的一个重要分支，是研究含有竞争性质现象的数学方法。国内外学者热衷于以博弈论为手段研究路口信号控制：Clempner等人构建Stackelberg博弈模型，利用C变量法求最优信号配时 [2]；李建明等人以平均延误最小为目标，提出基于演化博弈的单点交叉口优化配时模型 [3]；梁春岩等人改变行人相位配时，提高行人过街效率[4]。本文以博弈论为基础，建立斗鸡博弈模型和演化博弈模型，固定周期下优化配时方案。一、交叉口信号配时的博弈模型（一）交叉口机动车间的斗鸡博弈定义博弈双方中的一方为南北向车辆，记为参与者A；另一方为东西向车辆，记为参与者B。设abcdef、为交通延误值，令延误的相反数作为收益值。该博弈的支付矩阵如表1所示。表1中：()110taASdt−∫，20tbAdt=∫，10tcAdt=∫，()220tdASdt=−∫，()130teASdt−∫，()240tfASdt=−∫其中：12AA、为南北向、东西向车辆到达率，12SS、为南北向、东西向车辆离去率，34SS、表示无信号交叉口南北向、东西向车辆离去率。根据两相位信号交叉口的情况，仅考虑策略集{绿，红}，{红，绿}之间的博弈。在非合作博弈中，两个纯策略的Nash均衡解是不稳定的，还需找到稳定解[5]。由Nash定理，该博弈必存在混合策略Nash均衡，该解才是博弈的稳定解[6]。根据理性经济人假定的混合策略选择原则[7]，参与者A的最佳策略是当自己选择绿灯时，对方选择绿灯和红灯的收益相同，从而不得不选择红灯。设参与者A选择绿灯的概率为1P，红灯概率为11P−；参与者B绿灯概率为2P，红灯概率为21P−。则A的绿灯期望：()()2221AgUePaPaePa=−−−=−−A的红灯期望：()221ArUcPcPc=−−−=−B的绿灯期望：()()1111BgUfPdPdfPd=−−−=−−B的红灯期望：()B111rUbPbPb=−−−=−由上述获得均衡解的方法，若参与者B选择绿灯，使AgArUU=，有2acPae−=− 1dbPdf−=−若12PP>，参与者A延长绿灯时间；若21PP>，则参与者B延长绿灯时间。若12PP>，延长的绿灯时间为1112ggDttDD=⋅+式中1D为第一周期完成时参与者A的延误，2D为参与者B的延误（二）人行横道处人车之间的博弈为信号交叉口优化配时时，行人与车辆发生冲突，会造成行人或车流的延误 [8]。构建演化博弈模型，使策略集到达稳定演化策略。设pvAA、分别为行人和车辆到达，pvSS、分别为行人和车辆离去率，11pvSS、分别为行人和车辆都穿越时离去率。为保证行人安全过街，采用了行人优先原则和“早退”原则[9]。因此该博弈过程仅有纯策略1s{行人A穿越，机动车C不穿越}及策略2s{行人A不穿越，机动车C穿越}，计算1s、2s的收益。()100()ttppvUsASdtAdt=−+∫∫()200()ttvvpUsASdtAdt=−+∫∫重复n次博弈，周期1t内平均收益U为 ()()1211nnijijUsUsUn==+=∑∑ （1）根据复制者动态方程[10]，选择纯策略is（1,2i=）的个体成长率iθ为 ()iiUsUUθ−= （2）设初始时间为1it，博弈后时间 21=(1)iiittθ+⋅ （3）重复博弈过程到达演化稳定策略(ESS)。同理可得东西向行人B与车辆D的博弈。二、博弈分析设车辆到达率符合泊松分布： ()()kcktPekλλ−=⋅ （4）式中：()kP为周期内到达k辆车的概率，λ为周期内到达车辆的平均到达率。若东西向车辆先采用红灯相位，再采作者简介：张 继，生于1996年，硕士研究生，研究方向为运筹学与控制论。表1 参与者A，B的支付矩阵BA绿灯红灯绿灯(),ef−−(),ab−−红灯(),cd−−(),cb−−192区域治理CASE
道路交通管理与控制试卷05、06-07第二学期及答案
六、计算题 (共1题，计13分)
1.一个两相位信号控制交叉口，各进口道的交通量和饱和流量列于表1，绿灯间隔时间为7s，黄灯时间为3s，起动损失时间为3s，试计算该交叉口的信号配时。并画出信号配时图示。其中：最佳周期长（4分），各相位绿信比（3分），显示绿灯时长(3分)，配时图示（3分）。
表1 各进口道的交通量和饱和流量
项目
北进口 南进口 东进口 西进口
交通量q(pcu/h) 580 710 410 430
饱和流量S 2000 2200 1000 1000
答：1.计算各进口道流量比y及Y：
表1 各进口道的交通量和饱和流量
项目 北进口 南进口 东进口 西进口
流量比 0.29 0.323 0.41 0.43
Max[y,y’] 0.323 0.43
Y=0.323+0.43=0.753
2.每周期总损失时间：
2.最佳周期长：
1. 有效绿灯时长：
2. 绿信比：
显示绿灯时长： 5.信号配时图示：
六、计算题（本题满分30分，共有2道小题，每道15分）
1、交叉口信号配时计算
已知：信号控制交叉口设置三相位，南北上下行各两车道，东西上下行各一车道。相位1控制南北直行专用道，相位2控制南北左转专用道，相位3控制东西直行和左转混用道。启动停车损失时间为3秒、黄灯时间2秒、绿灯间隔时间3秒。各进口道的车辆到达量、饱和流量见表1。
表1 各进口道的交通量和饱和流量
项目 南直行进口 北直行进口 南左转进口 北左转进口 东进口 西进口
交通量q(pcu/h) 360 380 260 300 350 410
饱和流量S
(pcu/h) 1400 1500 1300 1350 1500 1550
求：按照韦伯斯特算法（最佳周期）计算交叉口周期长（4分）、各相位绿信比（4分）、各相位绿灯时间（4分）、画各相位配时图（3分）。
解：
y11= q11/S11=360/1400=0.26
道路交叉口交通管理与控制课程设计.doc
交通管理与控制 课程设计任务书
题目名称：福州市金山大道-金洲路交叉路口交通管理与控制
1、内容及要求：
收集具体交叉路口的相关资料，结合课程所学相关知识对具体的城市道路交叉口及其周边的交通相关问题进行调查与分析，通过调研实际交叉口的交通运行情况及服务水平现状，分析道路交叉口在设计及信号配时是否存在不足，并对改善现有交通问题给出方案和建议。
1、合理安排进度，按照课堂内容及方法，踏实地开展课程设计活动。
2、课程设计过程中，根据题目的具体需求，在开发各环节中撰写相关的文档，最后要求提交详细的课程设计报告。
2、主要技术指标：
课程设计报告撰写的基本要求是报告原则上不少于7000字，要注意锻炼报道中图文并茂的能力，注意培养用图、表表达相应文字信息的能力。需在封面注明设计选题、班级、姓名、学号及课程设计日期，其正文至少包括如下几个方面的内容：
（1） 道路交叉口概况
（2） 道路交叉口交通调查现状
（3） 道路交叉口现状分析
（4） 道路交叉口改进方案
（5） 结论与建议
（6） 心得体会
3、进度安排：
课程设计时间为两周。
1、讲授课程设计相关内容讨论调研内容及调研方法 1天
2、实地调研，记录并整理调研数据，分析调研现状 4天
3、系统分析、讨论 2天
4、撰写报告 3天
4、参考文献：
[1]罗霞,刘澜.交通管理与控制.北京：人民交通出版社,2008
[2]王炜,过秀成.交通工程学.南京：东南大学出版社，2011，第二版
[3]王建军,严宝杰.交通调查与分析.北京: 人民交通出版社，2004
[4]徐建闽.交通控制与管理.
[5]杨晓光.城市道路交通设计指南.北京:人民交通出版社,2003
城市道路交叉口信号配时模型
2018年第5期 信息通信 2018
(总第 185 期） INFORMATION & COMMUNICATIONS (Sum. No 185)
城市道路交叉口信号配时模型
常在斌，代雪珍,卫军超(西安交通工程学院，陕西西安710300)
摘要:针对城市交通拥堵日益严重问题，为了提高城市道路通行能力，文章建立道路交叉口车辆延谈模型、最佳周期估计
模型。通过建立信号灯动态模型获得最佳周期和有效绿灯时间，并以西安市小寨十字为例仿真实验对信号灯配时方案
进行优化，得到较佳配时方案，此配时方案可以有效减少车辆延误和排队长队，提高通行能力，缓解交通拥堵。
关键词：智能交通系统;配时模型;延误模型；最佳周期估值模型中图分类号:U495 文献标识码:A 文章编号=1673-1131(2018)05-0078-03
智能交通系统的关键核心是道路信号灯的智能控制问题，
一般现有的信号灯控制方式为定时控制，使某些相位绿时浪
费，导致车辆延误严重，造成交通拥堵通行能力较低。为此,
本文建立车辆延误模型、最佳周期估计模型，根据实际交通流
的大小，以平均延误时间最小、停车次数最少、排队长度最短、
通行能力最大为目标，得出最佳信号灯时间和有效绿灯时间。
在对一个交叉口的信号灯配时进行优化时，主要的是根据调
查所得的交通流量先确定该点的相位数和周期时长，然后确
定各个相位的绿灯时间。
1车辆延误模型误公式：
2(1”）丄-〇6呤„(1)
其中d表示每辆车的平均延误;C表示周期长(s); s饱和
流量;y表示流量比，^ =导;u表示绿信比;x表示饱和度，
g绿灯时间;q表示流量。
假设信号中有n个相位，取d的近似值，那么交叉口的总
延误为：
/-I /-Iq.Cfy-u.f
2(1-y,)(2)
柯布(B. M. Cobbe)和韦伯斯特(F • V. Webester)在 1950
年提出TRRL法。该配时方法的核心思想是以车辆通过交
叉口的延误时间最短作为优化目标，根据现实条件下的各种
Synchro交通仿真系统分析及应用
Synchro交通仿真系统分析及应用
引言
Synchro4仿真软件是进行交通信号配时与优化的理想工具,具备通行能力分析仿真,协调控制仿真,自适应信号控制仿真等功能,并且具备与传统交通仿真软件CORSIM, TRANSYT-7F,HCS等的接口,其简单易懂,具有很高的工程实用价值。该文借鉴文献的思想,首先对Synchro系统的仿真建模思想进行深刻剖析,然后针对济南市经十路与舜耕路路口,进行了实例仿真,进一步阐明其应用方法。
1 交通网络的构建
1. 1 元素及属性
Synchro系统交通网络的构成元素主要有两类:圆形节点和线段,其中节点代表路口,线段表示路段(街道)。
Sychro为每个路口定义有如下属性:标识号( ID),隶属区域(Zone),周期时常(Cycle Length),控制器类型(ControllerType),位置坐标(X,Y)。
每个路段具有如下属性:道路名称(StreetName),路段双向行驶速度(Link Speed),路段双向长度(LinkDistance),及车道数。
为方便对多个路口实现相同的控制方案设计, Synchro规定可以将几个路口的组合定义为一个区域(Zone)。
Synchro提供有相应的对话框,可以方便的实现各个属性的设定。
1. 2 普通交通网络的绘制
Synchro有简单的操作按钮和菜单,可以方便的绘制出所需的交通网络图形。
1. 2. 1 路口的绘制
Synchro并没有提供直接绘制路口的命令和按钮,借助于绘制路段时产生的交叉点自然产生路口。路口的编号是根据其产生的先后顺次排序。但需注意,两路段首尾相接,不能产生路口,只能形成转折路段,而且转折点路段的形成也应遵循一定的角度规则。
1. 2. 2 路段的绘制
Synchro中对普通路网路段的绘制相对简单,可通过按钮(Add Link)或快捷键(Ctrl+A)生成绘图命令,然后用鼠标拖动即可,路段的长度及坐标可通过路段属性对话框另外修改。根据路段在交通网络中连接的路口的性质,可以分作三类:内部路段,外部路段和转折路段。内部路段是连接两个信号控制交叉口的路段;外部路段指一端为交通断面的路段;转折点路段指的是具有一定曲率的路段,即现实中存在的具有一定弧度的路段,在Synchro中是通过转折点(Bend)的概念来实现的,转折点(Bend)是一类特殊的无信号控制交叉口,该交叉口无需设置交通量、车道及配时参数。
《交通管理与控制》课程设计任务书
《交通管理与控制》课程设计任务书
1 《交通管理与控制》课程设计任务书
1 课程设计的目的
干线交通信号协调控制是将干道上的多个交叉口以一定的方式联结起来作为研究对象，同时对各交叉口进行相互协调的配时方案设计，使得尽可能多的干道行驶车辆可以获得不停顿的通行权。
课程设计目的在于让学生比较全面的掌握交叉口信号灯配时的设计和优化方法及干道交通信号协调控制的方法，以青岛市瑞昌路路沿线主要交叉口为控制对象，在前期的交通量数据调查以及数据分析的基础上，设计交叉口信号控制最优控制方案，制定干线信号协调控制方案。通过该课程设计的环节，培养学生分析问题解决问题的能力，培养学生实践动手能力。
学生应当通过课程设计在以下方面获得锻炼：
（1）能熟练运用交通管理与控制课程中的基本理论和方法，正确的完成交通控制中的设计任务，解决调查、分析、参数的正确选取等问题；
（2）提高设计能力，学生通过交叉口控制系统的设计训练，掌握交通控制定时信号的配时设计和干线协调信号控制计算；
（3）培养学生综合运用所学理论去解决工程设计问题的能力，培养独立思考、独立探索和创新的能力。
在设计过程中，要求学生运用所学知识，详细、全面考虑配时计算所需参数，选用适当的配时算法，进行配时设计，认真收集和分析有关设计所需资料，并据此整理确定设计方案，认真、独立完成设计。
2 交通数据分析
2.1数据分析与分组
本次课程设计选取城市典型主干道，针对实际交通运行分别进行早高峰（6:00-9:00）、平峰（9:00-12:00）和晚高峰（17:00-20:00）三个时段的信号协调方案设计。
每个小组的交通数据分析任务有：
（1）各交叉口间距，交叉口渠化现状； 《交通管理与控制》课程设计任务书
2 （2）各交叉口高峰小时各流量数据调查
（3）高峰小时交通量计算，PHF取0.75。
2.2数据分析结果
（1）各交叉口时段流量统计（画图）
（2）确定关键交叉口高峰小时流量
单点自适应控制的配时方法研究
单点自适应控制的配时方法研究
郑晓晖;刘大茂;孙旭飞
【摘 要】针对交通饱和期间车辆滞留的问题,提出了一种信号机单点自适应控制的配时方法.考虑到道路车辆密度、流量检测方法等因素对交通流量的影响,改进了交通流量检测方法,并对实时检测的交通流量进行补偿修正,同时结合F-B配时方法,对周期时长和绿信时间进行优化,从而加快滞留车辆的消散速度,有效地缓解车辆滞留情况.%As for the retention problem of stranded vehicles during the traffic
saturation, a method of self-adaptive signaltiming control for a single
intersection is proposed to reduce the vehicle-retention and improve the
intersection utilization efficiency. Considcring the influence of vchicle
density and traffjc flow detection method on the traffic flow, the method
of traffic flow detection was improved, the magnitude of traffic flow
obtained by rcal-time deteetion was compensated, and the cycle time
length and green time were optimized in combination with the F-R time
allocation method. With the method, the dissipation speed of stranded
交通流理论第九章
1
第九章 信号交叉口理论
信号交叉口交通流理论，主要研究信号交叉口的通行能力以及采用单点控制的交叉口和协调控制系统中车辆延误与排队长度的计算。信号交叉口的通行能力是分析信号交叉口交通状况和进行配时设计与评价的基础，延误与排队长度是决定信号交叉口服务水平和计算燃油消耗与排放的主要因素。目前应用的交叉口延误模型是按照均衡延误和随机延误两部分来描述的，它反映了交通流的流动特性和随机特性。
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的基础上的，该理论要求将交通的供、求量都视为连续变量，通常用流率来表示，而流率是随时间和空间变化而变化的；随机延误部分是建立在稳态排队理论的基础上的，该理论定义了交通流到达与排队的分布。
考虑了均衡延误和随机延误的交通流模型在交通控制领域是非常有用的，它可以应用于各种不同的信号控制类型，而且形式较简单。这种模型现已受到越来越多的关注，成为很多国家进行交通分析与控制的工具，并且已经应用到了实际的交叉口控制当中。本章首先介绍信号交叉口的交通特性，包括通行能力分析以及车流在交叉口的受阻过程，然后介绍在交通流不同的到达情况下，各种延误模型对延误时间和排队长度这两项控制效果参数的计算。
第一节 信号交叉口的交通特性
信号交叉口车流的运行特性及其通行能力，直接取决于信号配时的情况。为便于研究，我们主要分析采用固定式配时的孤立信号交叉口。首先介绍两个概念：相位和绿灯间隔时间。所谓相位，就是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，那么就把它们获得不同灯色的连续时序称作一个信号相位。绿灯间隔时间是指一个相位绿灯结束到下一相位绿灯开始之间的时间，这是为了避免下一相位头车同上一相位尾车在交叉口内相撞所设，也叫交叉口清车时间，常用I表示。
一、信号交叉口车流的运动特性
当一个交叉口的相位安排确定之后，车流通过交叉口时的基本运动特性如图9—1所示。这一基本模式是由克莱顿（Clayton）于1940～1941年提出的，后来沃德洛尔、韦伯斯特和柯布（Cobbe）等学者沿用并发展了克莱顿的模式，使之成为今天我们看到的图示。这一模式一直作为研究信号交叉口车流运行特性的主要依据。
交通信号配时优化的技术研究
交通信号配时优化的技术研究
在现代城市的交通管理中，交通信号配时优化是一项至关重要的任务。它对于缓解交通拥堵、提高道路通行效率、减少交通事故以及降低能源消耗都具有显著的影响。
交通信号配时的基本概念，简单来说，就是确定信号灯在不同阶段的显示时间，以引导交通流有序通过路口。一个合理的配时方案能够最大程度地平衡各个方向的交通需求，避免出现某个方向车辆长时间等待，而另一个方向道路资源闲置的情况。
目前，交通信号配时优化面临着诸多挑战。城市交通流量的不断变化是其中之一。早高峰、晚高峰以及平峰期的交通流量差异巨大，如何根据这些变化实时调整配时方案是一个难题。再者，路口的几何形状和道路条件也各不相同，有的路口宽敞，有的狭窄，有的是多岔路口，这都增加了配时的复杂性。另外，不同类型的车辆，如公交车、私家车、货车等，其行驶速度和启动特性存在差异，也需要在配时中予以考虑。
为了实现有效的交通信号配时优化，需要综合运用多种技术手段。首先是交通流量监测技术。通过在路口安装传感器，如地磁传感器、视频监控设备等，可以实时获取交通流量、车速、车辆排队长度等数据。这些数据是配时优化的基础，能够帮助我们了解交通状况的实时变化。 基于这些监测数据，数学建模是优化配时的重要方法之一。常见的模型有韦伯斯特模型、阿克塞立科模型等。这些模型通过分析交通流的特征和规律，计算出最优的信号周期时长和绿信比。然而，实际的交通情况往往比模型假设更为复杂，因此在应用模型时，需要结合实际情况进行调整和修正。
除了传统的数学模型，智能算法也在交通信号配时优化中发挥着越来越重要的作用。例如遗传算法、模拟退火算法、粒子群优化算法等。这些算法能够在复杂的解空间中搜索最优解，具有较强的全局优化能力。以遗传算法为例，它通过模拟生物进化的过程，对配时方案进行不断的变异、交叉和选择，逐步找到最优的配时参数。
在实际应用中，交通信号配时优化还需要考虑区域协调控制。单个路口的优化往往不能解决整个区域的交通问题，需要将多个相邻路口作为一个整体进行协调控制。通过合理设置相位差和绿波带，可以实现车辆在多个路口的连续通行，减少停车次数和延误。