交通工程基礎(chǔ)第21講道路通行能力3交通信號控制.ppt

第21講道路通行能力 3 2 四 信號交叉口通行能力 一 信號交叉口的通行能力交叉口的通行能力是對每一進口道規(guī)定的 它是在現(xiàn)行的交通狀況 車行道和信號設(shè)計條件下 某一指定進口道所能通過交叉口的最大流率 觀測流率的間隔時間一般為15min 通行能力以輛 小時表示 信號交叉口的通行能力是以飽和流率的概念為基礎(chǔ)的 飽和流率是指在現(xiàn)行的道路和交通條件下 指定的進口道或車道組能通過交叉口的最大流率 飽和流率的符號為S 其單位用有效綠燈小時通過的車輛數(shù)表示 輛 綠燈小時 3 指定的車道組或進口道的通行能力可表示為 6 2 4 二 信號交叉口的服務水平信號交叉口的服務水平用延誤來衡量 延誤是反映駕駛員不舒適 受阻 油耗和行駛時間損失的指標 服務水平標準用15min分析期間內(nèi)每輛車的平均停車延誤來表示 5 三 我國使用的分析方法 停車線斷面法 凡車輛通過停車線斷面就認為車輛已經(jīng)進入交叉口 對于直行專用車道 右轉(zhuǎn)專用車道 左轉(zhuǎn)專用車道 不設(shè)左轉(zhuǎn)專用車道的左轉(zhuǎn)專用車道 直左混行車道 直右混行車道都有專門的計算公式 6 十字形交叉口設(shè)計通行能力等于各進口道設(shè)計通行能力之和 進口道設(shè)計通行能力等于各車道設(shè)計通行能力之和 十字交叉口的設(shè)計通行能力 7 直行道的設(shè)計通行能力Cs一條直行車道的設(shè)計通行能力 pcu h T信號燈周期 s tg信號每周期內(nèi)的綠燈時間 s t0綠燈亮后 第一輛車啟動 通過停車線的時間 s 如無本地實例數(shù)據(jù) 可采用2 3s ti直行或右行車輛過停車線的平均時間 s pcu 折減系數(shù) 可用0 9 8 直右車道通行能力直左車道設(shè)計通行能力直左右車道設(shè)計通行能力 直左車道中左轉(zhuǎn)車所占比例 9 設(shè)專用左轉(zhuǎn) 專用右轉(zhuǎn)車道時 只設(shè)專用左轉(zhuǎn)車道時 只設(shè)專用右轉(zhuǎn)車道時 進口道的設(shè)計通行能力 10 在一個信號周期內(nèi) 對面到達的左轉(zhuǎn)車超過3 4pcu時 左轉(zhuǎn)車通過交叉口將影響本面直行車 因此 應折減本面各直行車道 包括直行 直左 直右 直左右車道 的設(shè)計通行能力 Ce進口道的設(shè)計通行能力 pcu h ns各種直行車道數(shù) C1e進口道左轉(zhuǎn)車的設(shè)計通過量 pcu h 等于Ce lC1e 不折減本面各種直行車道設(shè)計通行能力的對面左轉(zhuǎn)車數(shù) pcu h 當交叉口小時為3n 大時為4n n為每小時信號周期數(shù) 直行車道通行能力折減 11 例 已知某交叉口設(shè)計如圖所示 東西干道一個方向有三條車道 南北支路一個方向有一條車道 信號燈管制交通 信號配時 周期T 120s 綠燈tg 52s 車種比例大車 小車為2 8 東西方向左轉(zhuǎn)車占該進口交通量的15 右轉(zhuǎn)車占該進口交通量的10 南北方向左右轉(zhuǎn)車占該進口交通量的15 求交叉口的設(shè)計通行能力 12 解先計算東西方向干道 東進口有三條車道 區(qū)分為專用左轉(zhuǎn) 直行和直右三種車道 1 計算直行車道的設(shè)計通行能力取據(jù)車種比例為2 8 查表9 43 得ti 2 65 2 計算直右車道的設(shè)計通行能力 13 3 東進口屬于設(shè)有專用左轉(zhuǎn)車道而未設(shè)右轉(zhuǎn)專用車道類型 4 該進口專用左轉(zhuǎn)車道的設(shè)計通行能力 5 驗算是否需要折減當時 應當折減 14 不影響對面直行車輛行駛的左轉(zhuǎn)交通量等于4n n為1h內(nèi)周期個數(shù) 因為T 120s所以有進口設(shè)計左轉(zhuǎn)交通量C1e C1 188pcu h 6 西進口設(shè)計通行能力同東進口 15 7 南進口設(shè)計通行能力該進口只有直 左 右混行車道 其設(shè)計通行能力計算 8 驗算南進口的左轉(zhuǎn)車是否影響對面直行車 因為南北進口車道劃分相同 即驗算北進口左轉(zhuǎn)是否影響南進口車的直行設(shè)計左轉(zhuǎn)交通量C1 493 0 15 74pcu h 設(shè)計左轉(zhuǎn)交通量 不需要折減 9 交叉口的設(shè)計通行能力交叉口設(shè)計通行能力等于四個進口設(shè)計通行能力之和 東進口折減后的設(shè)計通行能力為1118pcu h 西進口折減后的設(shè)計通行能力為493pcu h 故該交叉口的設(shè)計通行能力為 16 周期長 綠燈時間 啟動延誤 平均車頭時距 直行車道的設(shè)計通行能力 確定混行車道 左轉(zhuǎn)車道 右轉(zhuǎn)車道的影響 計算整個交叉口的通行能力 計算進口i的通行能力 左轉(zhuǎn)車是否影響對向直行車 折減對向直行車道的通行能力 Y N 17 第七章交通信號控制 18 第一節(jié)概述 一交通信號控制二信號控制參數(shù)與基本概念 19 現(xiàn)代交通控制與管理 簡稱 管制 包括交通控制與交通管理兩大部分內(nèi)容 交通控制即采用人工或電子技術(shù) 如信號監(jiān)視 監(jiān)控系統(tǒng)等科學方法與手段 對動態(tài)交通流實行控制 交通管理即按交通法規(guī)和規(guī)則 要求 合理地引導 限制和組織交通流 交通控制與管理 20 空間分離 1 平面渠化 2 立體交叉時間分離 1 交通信號控制 2 停車控制 3 讓路法 平面交叉口的交通管制方式 21 交通信號控制的發(fā)展 l886年倫敦的威斯敏斯特教堂安裝了一臺紅綠兩色煤氣照明燈 用以指揮路口馬車的通行 不幸發(fā)生意外爆炸 以致遭到人們的反對而夭折 1917年美國鹽湖城開始使用聯(lián)動式信號系統(tǒng) 將六個路口作為一個系統(tǒng) 用人工手動方法加以控制 1918年初紐約街頭出現(xiàn)了新的人工手動紅黃綠三色信號燈 同現(xiàn)在的信號機甚為相似 1922年美國休斯頓建立了一個同步控制系統(tǒng) 以一個崗亭為中心控制幾個路口 1926年英國倫敦成立了第一臺自動交通信號機在大街上使用 可以說是城市交通自動控制信號機的開始 22 20世紀30年代開始在美國 英國生產(chǎn)了氣動橡皮管式的車輛感應信號控制器 用以檢測交通流量 調(diào)整綠燈時間長短 減少車輛在路口的延誤 比定時控制靈活 以后又發(fā)明了雷達 超聲波 光電 地磁 微波 紅外以及環(huán)形線圈等檢測器 對于交通自動控制檢測和數(shù)據(jù)采集起了很大作用當前用得最廣的是環(huán)形線圈檢測器 交通信號控制的發(fā)展 23 1917年英國運輸與道路研究實驗室 TRRL 的專家們研制了 TRANSYT TRAFFICNETWORKSTUDYYOOL 它是一個脫機仿真優(yōu)化的配時程序 應用很廣 效果很好 經(jīng)不斷完善 改進 現(xiàn)在已發(fā)行了9版 但由于其配時方案系以歷史資料為依據(jù) 不能有效地及時隨交通流量變化而改變 故1980年英國TRRL又提出了SCOOT splitoffsetoptimizationtechnique 實時自適應交通控制系統(tǒng) 接受進口道上游安裝車輛檢測器所采集到的車輛到達信息 通過聯(lián)機處理形成控制方案 并可適時調(diào)整綠信比 周期長度及相位差等參數(shù) 使之同變化的交通流相適應 其所產(chǎn)生的社會經(jīng)濟效益比用TRANSYT 8 固定配時系統(tǒng)約高出10 左右 交通信號控制的發(fā)展 24 在scoot面世的同時 澳大利亞新南威爾士干線道路局的西姆斯也開發(fā)了一個SCATS控制系統(tǒng) 并在悉尼市開始應用 它是一個能自選方案適時自適應控制系統(tǒng) 上述三個系統(tǒng)是當今普遍采用較為著名的交通控制系統(tǒng) 其它各地開發(fā)或使用的控制軟件還有不少 但未能在較大的范圍內(nèi)應用 交通信號控制的發(fā)展 25 交通信號控制的作用 從時間上將相互沖突的交通流予以分離 使其在不同時間通過 以保證行車安全對于組織 指揮和控制交通流的流向 流量流速 維護交通秩序等均有重要的作用迫使車流有序地通過路口 提高了路口效率和通過能力減輕了噪聲 降低了汽車廢氣的污染 26 交通信號控制的分類 1 按控制范圍分類單點交叉口交通信號控制 點控 主干路交通信號協(xié)調(diào)控制 線控 區(qū)域交通信號系統(tǒng)控制 面控 27 2 按控制方法分類定時控制感應控制 28 定時控制 交叉口的信號控制按事先設(shè)定的配時方案運行即為定時控制 亦稱定周期控制 適合于那些交通量不大 變化較穩(wěn)定 相鄰交叉口距離較遠的交叉口 根據(jù)一天內(nèi)采用配時方案的多少 分 單點定周期控制 一天只有一種配時方案多段定周期控制 一天按不同時段的交通量采用幾種配時方案 29 定時控制 定時控制的基本方式是單個交叉口的定時控制 線控 面控也都可以采用定時控制方式 稱為靜態(tài)線控 靜態(tài)面控系統(tǒng) 30 感應控制 在交叉口進口道上設(shè)置車輛檢測器 信號燈配時方案可隨檢測器檢測到的車流信息而隨時改變的一種控制方式 根據(jù)檢測器設(shè)置方式的不同 可分為 半感應控制 只在部分進口道設(shè)檢測器全感應控制 在全部進口道設(shè)置檢測器感應控制的基本方式是單個交叉口的感應控制 線控 面控采用感應控制方式則稱動態(tài)線控和動態(tài)面控系統(tǒng) 31 二信號控制參數(shù)與基本概念 1 信號相位是信號給某一支或幾支交通流的通行權(quán) 或是信號輪流給某些方向的車輛或行人的通行權(quán)的一種次序 32 第二相位時間 通行時間間隔 綠燈間隔時間第一相位時間 時間 綠 黃 紅 周期時長 綠燈間隔時間 東西路南北路 東西路 南北路 第一相位 東西路 南北路 第二相位 33 信號周期 34 35 常用相位設(shè)計方案 36 實際綠燈時間黃燈時間 37 信號周期 是信號燈各種色燈輪流顯示一次所需的時間 是一次綠燈 黃燈和紅燈顯示時間之和 也是某一方向上從第一次開放綠燈到第二次開放綠燈的時間 最佳周期時間 最短周期 m 38 3 綠信比 一個周期內(nèi) 有效綠燈時間與周期時間之比 39 相位差絕對相位差 在一個協(xié)調(diào)信號系統(tǒng)中 以某一個信號為基礎(chǔ)準信號 其它各信號的綠燈起始時間滯后于基準信號的綠燈起始時間的最小時間差 稱為絕對相位差 相對相位差 在一個協(xié)調(diào)信號系統(tǒng)中 沿車輛行駛方向任意兩相鄰信號的綠燈起始時間之差 稱為相對相位差 40 5 綠燈間隔時間 一相位的綠燈結(jié)束到另一相位的綠燈開始所用的時間6 黃燈時間A7 全紅時間ARI AR A 41 42 8 起動損失時間l1當綠燈時間開始時 由于車輛駛出率較低造成的損失時間9 清尾損失時間l2當綠燈時間結(jié)束時 黃燈時間內(nèi)車輛已不許越過停車線 只有綠燈期間已經(jīng)越過停車線的車輛可以繼續(xù)通行所造成的損失時間 10 總損失時間ll l1 l211 綠燈損失時間L 總 l總 43 12 飽和流率 假定進口道全部為有效綠燈時間 可以通過的最大流量 44 13 實際綠燈時間 某一相位在一個信號周期內(nèi)所獲得的綠燈顯示時間 也稱作相位綠燈時間 14 有效綠燈時間g實際上被有效利用了的綠燈時間 g G A l 45 15 流量比y交叉口某一進口車道的車流量與其飽和流量的比值稱為流量比 y V S每一相位的流量比 這一相位中交通量大的進口流量比 將各個相位的y值求和即得出整個交叉路口的Y值 當在一個相位中具有多個車流同時運行時 應取各個車流中最大的y值做為該相位的y值 46 16 相位通行能力 一個相位的通行能力 u17 相位飽和度 C y u 作業(yè) 習題 P153習題2 47