《干線協(xié)調(diào)控制》PPT課件.ppt

第六章 干線信號協(xié)調(diào)控制,第一節(jié) 干道交通信號協(xié)調(diào)控制的基本概念 第二節(jié) 干道交通信號協(xié)調(diào)控制的現(xiàn)狀及發(fā)展 第三節(jié) 干道交通信號協(xié)調(diào)控制的基本方法 第四節(jié) 干道交通信號控制的聯(lián)結(jié)方法 第五節(jié) 選用線控系統(tǒng)的依據(jù) 第六節(jié) 干道交通信號的智能協(xié)調(diào)方法,第一節(jié) 基本概念,1）周期時長 在信號控制系統(tǒng)中，為使各交叉口的交通信號能取得協(xié)調(diào)，各個交通信號的周期時長必須是統(tǒng)一的。為此，必須先按單點定時信號的配時方法，根據(jù)系統(tǒng)中各交叉口的布局及交通流向、流量，計算出各個交叉口交通信號所需的周期時長，然后從中選出最大的周期時長作為這個系統(tǒng)的周期時長，把需要周期時長最大的這個交叉口叫做關鍵交叉口。在近代的控制系統(tǒng)中，對有些交通量較小的交叉口，實際需要周期時長接近于系統(tǒng)周期時長的一半，可把這些交叉口的信號周期時長定成系統(tǒng)周期時長的半數(shù)，這樣的交叉口叫做雙周期交叉口。 2）綠信比 在信號控制系統(tǒng)中，各個信號的綠信比是根據(jù)各個交叉口各向交通量的流量比來確定的。因此，控制系統(tǒng)中，各個交叉口信號的綠信比不一定相同。,3）時差 時差也稱“相位差”，有絕對時差和相對時差之分。 （1）絕對時差 是指各個信號的綠燈或紅燈的起點或中點相對于某點的時間之差。 （2）相對時差 二個標準信號綠燈或紅燈的起點或中點相對時差等于兩個信號絕對時差之差。 以紅燈中點為標準的時差與以綠燈中點為標準的時差是相等的，一般多用于線控制的方法確定信號時差；以紅燈起點或綠燈起點為標準的時差，一般多用于面控制系統(tǒng)中確定信號時差。各信號的綠信比相等時，各不同標準點的時差都相等。一般多用綠燈起點或中點作為時差的標點，則稱為綠時差。 為使車輛通過協(xié)調(diào)信號控制系統(tǒng)時，能連續(xù)通過盡可能多的綠燈，必須使相鄰信號間的綠時差同車輛在其間的行程時間相適應，所以時差是信號控制系統(tǒng)實現(xiàn)協(xié)調(diào)控制的關鍵參數(shù)。,綠燈起步時差,1.單向綠燈起步時差,C,C,Gei,Gei,Rei,Rei,Gei,Gei,Rei,Rei,C,C,相位A,單向綠燈起步時差,單向交通綠燈起步時差,2.雙向綠燈起步時差,C,C,Gei,Gei,Rei,Rei,Gei,Gei,Rei,Rei,12,C,C,相位A,雙向綠燈起步時差,C,21,上,下,12,21,雙向綠燈起步時差,12 21 kC 12上行綠燈起步時間 21下行綠燈起步時間 C共同信號周期,上、下行行駛速度相等時： k（C/2）,第二節(jié) 干道協(xié)調(diào)控制的現(xiàn)狀與發(fā)展,一、定時信控 1單向交通 相鄰各交叉口信號間的時差可按下式確定： 式中： 相鄰信號間的時差(s)； S相鄰信號間的間距（km）； 線控系統(tǒng)車輛可連續(xù)通行的車速(km/h)。 2雙向交通 雙向交通街道的信號協(xié)調(diào)控制，在各交叉口間距相等時，比較容易實現(xiàn)，且當信號間車輛行駛時間正好是線控系統(tǒng)周期時長一半的倍數(shù)時，可獲得理想的效果。各交叉口間距不等時，信號協(xié)調(diào)控制就較難實現(xiàn)，必須采取試探與折中方法求得信號協(xié)調(diào)，還會損失信號的有效通車時間，提高相交街道上車輛的延誤。 雙向交通定時式線控制各信號間的協(xié)調(diào)方式可有三種。,1） 同步式協(xié)調(diào)控制 在同步式協(xié)調(diào)系統(tǒng)中，連接在一個系統(tǒng)中的全部信號，在同一時刻，對干道車流顯示相同的燈色。 當車輛在相鄰交叉口間的行駛時間等于信號周期時長時，即相鄰交叉口的間距符合關系式時 這些相鄰交叉口正好可組成同步式協(xié)調(diào)控制。 當交叉口間距相當短，而且沿干道方向的交通量遠大于交叉方向的交通量時，可把相鄰交叉口看成一個交叉口，采用同一個配時方案，綠燈啟亮時刻也相同，組成一個同步式協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，改善干道車輛的通行。或當干道交通量特別大，高峰小時交通量接近通行能力，下游交叉口紅燈車輛排隊有可能越過上游交叉口時，把這些交叉口組成同步式協(xié)調(diào)系統(tǒng)，可避免這種情況的發(fā)生。 采用同步系統(tǒng)，都會使相交街道上的車輛增加停車時間。在同步系統(tǒng)中，各信號間的綠時差為零或等于周期時長。另外，這種系統(tǒng)，由于前方顯示全是綠燈而有導致駕駛員加速趕綠燈的缺點。因這種系統(tǒng)在使用條件上有很大的局限性，還有種種缺點，所以現(xiàn)在甚少單獨采用。,2）交互式協(xié)調(diào)控制 在交互式協(xié)調(diào)系統(tǒng)中，連接在一個系統(tǒng)中相鄰交叉口的信號，在同一時刻，顯示相反的燈色。 車輛在相鄰交叉口間的行駛時間等于信號周期時長的一半時，采用交互式協(xié)調(diào)系統(tǒng)，車輛可連續(xù)通過相鄰的交叉口，即相鄰交叉口間距符合下式關系時，可采用交互式系統(tǒng)： 如果一對信號同相鄰的另一對信號組成交互式協(xié)調(diào)控制，則稱為成對交互式協(xié)調(diào)系統(tǒng)。成對交互式協(xié)調(diào)系統(tǒng)中，車輛能連續(xù)通行的車速為： 與同步系統(tǒng)一樣，這種系統(tǒng)的適用性受到很大的限制，現(xiàn)在也甚少單獨采用。,3）續(xù)進式協(xié)調(diào)控制 根據(jù)路上的要求車速與交叉口的間距，確定合適的時差，用以協(xié)調(diào)各相鄰交叉口上綠燈的啟亮時刻，使在上游交叉口上綠燈啟亮后開出的車輛，以適當?shù)能囁傩旭?，可正好在下游交叉口綠燈啟亮時到達。如此，使進入系統(tǒng)的車輛可連續(xù)通過若干個交叉口。續(xù)進式協(xié)調(diào)控制又可分為以下幾種類型。 （1）簡單續(xù)進系統(tǒng) 系統(tǒng)只使用一個系統(tǒng)周期時長和一套配時方案，使沿干道車隊可在各交叉口間以設計車速連續(xù)通行。車速在系統(tǒng)的各個不同路段，可隨各相鄰交叉口間距而有所改變。 （2）多方案續(xù)進系統(tǒng) 是簡單續(xù)進系統(tǒng)的改進系統(tǒng)。在為干線信號系統(tǒng)確定配時方案時，往往會遇到交通流變化的問題。交通流發(fā)生變化的可能有兩類： a. 單個路口的交通流發(fā)生變化 系統(tǒng)中的一個或幾個信號點上交通量可能增加或減小，這些變化能改變所需的周期時長或綠信比。 b. 交通流方向發(fā)生變化 在雙向運行的干線上，“入境”交通量和“出境”交通量可能變化。變化的可能有如下三種： 入境交通量大于出境交通量，此時，可對入境方向的交通提供較多通車時間的配時方案； 入境交通量大體上等于出境交通量，此時，對入境和出境交通流有一個同等對待的配時方案； 出境交通量大于入境交通量，此時，要求配時方案有利于出境的交通流。 一般控制系統(tǒng)，至少可提供3種配時方案（上午高峰、非高峰、下午高峰）。,二、感應式線控系統(tǒng),原理：當檢測器測得交通量增加時，開動主控制機，使之全面執(zhí)行線控系統(tǒng)的控制；而在交通量降低時，各交叉口的信號機各自按獨立狀態(tài)操作，使線控系統(tǒng)既能得到良好的連續(xù)通車的效果，又能保持適應各個交叉口的交通變化。此系統(tǒng)稱為感應式線控系統(tǒng)。 1）使用半感應信號機的線控系統(tǒng) 在線控系統(tǒng)中采用半感應信號機，并用線控系統(tǒng)的基本配時方案來控制這些半感應信號機。這種系統(tǒng)，在每個交叉口的次要街道上安裝檢測器，次街檢測有車時，僅允許次街不影響主街連續(xù)通行的前提下，可得到基本配時方案內(nèi)的部分綠燈時間，并根據(jù)交通檢測的結(jié)果，次要街道的綠燈一有可能就盡快結(jié)束，次要街道上沒有車輛時，綠燈將一直分配給主干線。,2）使用全感應信號機的線控系統(tǒng) 在采用全感應信號機線控系統(tǒng)中，一般情況下，系統(tǒng)各交叉口可按其正常的單點全感應方式操作；在系統(tǒng)某個交叉口前的干道上測得有車隊存在時，上游交叉口信號控制機即通知下游鄰近控制機，下游控制機協(xié)調(diào)單元即強令正在執(zhí)行的相交街道或?qū)ο蜃筠D(zhuǎn)相位及時結(jié)束，讓干道上車隊到達時能夠順利通過交叉口。 3）關鍵交叉口感應式線控系統(tǒng) 英國曾用過一種簡易的感應式線控系統(tǒng)，這種系統(tǒng)僅在關鍵交叉口上使用感應式控制機，安裝車輛檢測器，而把其前后信號控制機同關鍵交叉口的控制機聯(lián)結(jié)起來。同下游交叉口聯(lián)結(jié)的感應聯(lián)動信號，可避免因下游交叉口的車輛排隊對關鍵交叉口通車的影響，這種聯(lián)結(jié)方式叫前向聯(lián)結(jié)；同上游交叉口聯(lián)結(jié)的感應聯(lián)動信號，可避免因關鍵交叉口的車輛排隊對上游交叉口通車的影響，這種聯(lián)結(jié)方式叫后向聯(lián)結(jié)。,三計算機線控系統(tǒng) 1）脫機方法 脫機方法是一種用按某種優(yōu)化原則編制的計算軟件，由計算機計算確定線控系統(tǒng)的配時方案，然后把這些配時方案設置到各交叉口的信號控制機中，各信號控制機定時按設定的配時方案控制各信號燈運轉(zhuǎn)的方法。因為此法對信號燈控制的實施與計算機無關，所以稱為“脫機”控制。 目前線控系統(tǒng)配時方案的計算軟件主要有 MAXBAND和 PASSERII。,2） 聯(lián)機方法 聯(lián)機方法，不僅線控系統(tǒng)的配時方案由計算軟件算得，而且計算軟件所需的輸入數(shù)據(jù)(主要是交通信息)由計算機從車輛檢測器中直接取得，線控系統(tǒng)信號燈的運轉(zhuǎn)也由計算機進行控制，所以稱為“聯(lián)機”控制。 聯(lián)機控制系統(tǒng)，按控制方式，可分為“配時方案選擇式”和“配時方案形成式”兩類。 配時方案選擇式控制系統(tǒng)的基本方法是，用線控系統(tǒng)計算軟件，根據(jù)不同的交通狀況，計算出相應的幾套配時方案；把這些相應于不同交通狀況的配時方案都移置到控制計算機或配有計算機的信號控制機(主控機)中；設置在路上的車輛檢測器，測得路上的實際交通數(shù)據(jù)后，把這些信息送到控制器或計算機進行數(shù)據(jù)處理；并按處理結(jié)果，選擇最接近于測得交通數(shù)據(jù)所適用的配時方案，定出信號控制參數(shù)。計算機或主控機即按這些控制參數(shù)指揮信號燈的運行。 一般根據(jù)上、下行交通量，設置35種周期及相應時差的配時方案。國外，常用的五種周期為60s、65s、70s、80s和90s；五種時差為： （1）使通過帶為最大的時差； （2）使通過帶最大而又考慮其上、下界限的時差； （3）上行交通優(yōu)先的時差； （4）下行交通優(yōu)先的時差； （5）相同時差。,第三節(jié) 定時式線控制系統(tǒng)的配時設計方法,一、時間距離圖,二、所需的數(shù)據(jù) 1、交叉口間距 2、街道及交叉口布局 3、交通量 4、交通管制規(guī)則 5、車速和延誤 把交叉口間距過長或交通量相差懸殊、影響交叉口信號協(xié)調(diào)控制效果的交叉口排除。,三、備用配時方案 計算步驟如下： (1)根據(jù)每一交叉口的平面布局及計算交通量，按單點定時控制的配時方法，確定每一交叉口所需的周期時長。 (2)以所需周期時長最大的交叉口為關鍵交叉口，以此周期時長為線控系統(tǒng)的備選系統(tǒng)周期時長。 (3)以各交叉口所需周期時長并根據(jù)主次道路的流量比，計算各交叉口各相位的綠信比及顯示綠燈時間。 (4)上步算得關鍵交叉口上主干道相位的顯示綠燈時間，就是各交叉口上對干道方向所必須保持的最小綠燈長度：,(5)按第三步算得非關鍵交叉口上次要道路方向顯示綠燈時間，是該交叉口對次要道路所必須保持的最小綠燈時間。 (6)系統(tǒng)周期時長大于非關鍵交叉口所需周期時長時，非關鍵交叉口改用系統(tǒng)周期時長。其各相綠燈時間均隨著增長。非關鍵交叉口次要道路方向的綠燈時間只需保持其最小綠燈時間即可。為有利干線控系統(tǒng)協(xié)調(diào)雙向時差，在非關鍵交叉口上保持其次路方向的最小綠燈時間，把因取系統(tǒng)周期時長后多出的綠燈時間全部加給主干道方向，這樣還可適當增寬線控系統(tǒng)的通過帶寬。,四、周期時長 常用的依據(jù)是：使通過帶速度接近街上車輛的實際平均車速，定出一段周期時長的備選范圍。如果系統(tǒng)中信號間距相當整齊。則用典型信號間距s和測得的車速v定出一批周期時長c。把這些備選周期時長同從各個交叉口配時得的所需系統(tǒng)周期時長對比，如果其中某個周期時長接近或略大于該公用周期時長，則選用此周期時長作為試算的基礎，但首先要檢驗所選用的周期時長，能否保證各個交叉口有效地運行。如果所要設計的線控系統(tǒng)同其它線控系統(tǒng)相交或相近，這些線控系統(tǒng)已采用的周期時長就可定為要設計系統(tǒng)的周期時長。,五、確定信號時差 1)圖解法 在時間距離圖上協(xié)調(diào)線控制系統(tǒng)的時差，同時調(diào)整確定通過帶速度和周期時長。P222 2）數(shù)解法 六、驗證方案實施效果,七、提高線控制系統(tǒng)效益的輔助設施,為提高線控制系統(tǒng)的效益，可在實施線控制的干道上設置前置信號和可變車速指示標志。 1 前置信號 在主要交叉口前幾十米的地方設置交通信號，可以使交通流在信號處集中，在交叉口處不停止地通過，從而可使交叉口上的綠燈時間得到有效利用，提高交叉口的通行能力。,2可變車速指示標志 在交叉口前一個或幾個地方設置速度標志，指示駕駛員以標志速度行駛，通過交叉口?？勺冘囁贅酥旧纤俣戎甘镜臄?shù)值，同交叉口信號的顯示燈色與時間有關，且受交叉口信號控制機的控制。,車速指示標志,3可變車速指示標志與前置信號合并使用 據(jù)調(diào)查，采用前置信號與速度指示標志并用的線控制系統(tǒng)可使在交叉口不停車通過的車數(shù)從55提高到70%77。,第四節(jié) 線控系統(tǒng)的聯(lián)結(jié)方式,1無纜聯(lián)結(jié) 1）靠同步電動機或電源頻率聯(lián)結(jié) 其優(yōu)點是設施簡單，安裝維護費用低。但這樣的聯(lián)結(jié)方式，無法在各控制機中設置分時段的不同配時方案，只能限用于一種配時方案的系統(tǒng)，而且只要有一個信號失調(diào)，特別是電源頻率不穩(wěn)定時，很容易導致整個系統(tǒng)失調(diào)。系統(tǒng)失調(diào)后，就必須由人工到現(xiàn)場作重新調(diào)整， 2）用時基協(xié)調(diào)器聯(lián)結(jié) 配時方案在各個控制機內(nèi)設定之后，時基協(xié)調(diào)器保證各控制機間保持正確的時間關系。時基協(xié)調(diào)器本身也用當?shù)仉娫凑＿\行。但在供電發(fā)生問題時，自備電池可使它繼續(xù)保持精確的時間。 時基協(xié)調(diào)器可執(zhí)行每天各時段和每周各天的不同配時方案，所以可用在多時段配時的線控系統(tǒng)中。 用時基協(xié)調(diào)器的聯(lián)結(jié)方式，也不必使用電纜。在配時方案有改變時，也必須由人工到現(xiàn)場對各控制機逐一調(diào)整。,3）用石英鐘聯(lián)結(jié) 在信號控制機內(nèi)裝有準時的石英鐘和校時設施，設定在線控系統(tǒng)各控制機的配時方案就靠各機內(nèi)的石英鐘聯(lián)結(jié)協(xié)調(diào)。因此，把這種裝有石英鐘和校時設施的控制機叫做無電纜線控信號機。 2有纜聯(lián)結(jié) 有纜聯(lián)結(jié)是線控系統(tǒng)各控制機配時方案間的聯(lián)結(jié)，用電纜作傳輸介體。 1）用主控制機的控制系統(tǒng) 在一個用定時信號控制機的線控系統(tǒng)中，設一臺主控制機來操縱用電纜與之相聯(lián)結(jié)的各個下位控制機，每周期發(fā)送一個同步脈沖信號通過電纜傳輸給各下位機。時差被預先設定在各下位機內(nèi)，各下位機都保持在這個時差點上轉(zhuǎn)換周期。所以下位機從主控機接到同步脈沖信號后都要推遲到此時差點上才轉(zhuǎn)換周期。因此可保持各控制機間正確的時差關系。這是一類使用十分廣泛的控制系統(tǒng)，其特點是主控機每個周期都自動對其各下位機進行時間協(xié)調(diào)。 這種聯(lián)結(jié)方式的優(yōu)點是可以簡便地在一個地方集中改變?nèi)到y(tǒng)各個控制機的配時方案，而其安裝費用是隨所需使用電纜的長度而增加的。 2）逐機傳遞式系統(tǒng) 在系統(tǒng)內(nèi)務控制機中設有時差控制設施，對各控制機分別預先設定各機的配時方案及時差，用電纜將系統(tǒng)中各控制機逐一聯(lián)結(jié)。開始運轉(zhuǎn)時，當?shù)谝唤徊婵诰G燈啟亮時，發(fā)一個信號傳給下一個交叉口的控制機，第二個控制機接到信號后，按預置時差推遲若干秒改亮綠燈，再按預置顯示綠燈時間改變燈色，并發(fā)一個信號傳給下一個交叉口的控制，這樣依次把信號逐個傳遞到最后一個控制機。第一個交叉口綠燈再啟亮時，信號仍按次逐