交叉口信號控制方案設計

1/301交叉口信號控制方案設計

組員：陳清元楊陳成重慶大學自動化學院2014年11月2/18提綱背景及問題描述設計方案與結果總結與展望3/181、背景及問題描述背景

交叉口在城市交通中占有重要地位

在交叉口處容易形成交通瓶頸，從而影響整個城市路網(wǎng)能力的發(fā)揮合理地設計交叉口信號控制方案可提高交叉口處的車輛運行效率，保障行車安全交叉口處車流量較大車輛在交叉口地區(qū)反復分流、合流和交叉4/181、背景及問題描述問題描述中關村東路和成府路交叉口各個方向上的車流量比較均衡具有典型性、規(guī)范性易于分析如何設計此交叉口

的控制信號？5/18提綱背景及問題描述設計方案與結果總結與展望6/18信號相位相序設計1信號配時設計22、設計方案與結果設計方案與結果7/182、設計方案與結果信號相位相序設計安全性原則——相位內部交通流沖突盡可能少。效率性原則——相位設計要提高交叉口的時間和空間資源利用率。

均衡性原則——相位設計需兼顧各流向車流之間的飽和度均衡，應保證相位內部之間各流向的流量比相差不大，才能不浪費綠燈時間。

連續(xù)性原則——一個流向在一個周期中只能獲得一次連續(xù)的綠燈時間；一個進口的所有流向要在連續(xù)相位中放行完畢；如果幾股車流共用車道，它們必須同步放行。習慣性原則——符合駕駛習慣，方便駕駛員理解?；驹瓌t：8/182、設計方案與結果信號相位相序設計一個完整的信號相位相序設計流程應包括相位設計形式選擇、左轉相位設計、相序設計三步。設計流程：

第一步：相位設計形式選擇實際應用中主要有兩種相位設計形式對稱流向放行相位形式單口放行相位形式（各進口單獨放行）9/182、設計方案與結果信號相位相序設計該交叉口各方向均設有左轉專用車道，不滿足使用單口放行相位形式的條件，再結合該交叉口的交通流量情況，因此使用對稱流向放行相位形式。使用單口放行相位形式的條件：①左轉和直行共用車道，左轉沒有專用車道②達到設置左轉專用相位的條件③車道數(shù)越多的方向對應的車流量反而越少只有當同時滿足這三個條件時，才建議采用單口放行相位形式。交通流量計算表進口道交通量飽和流量流量比東左轉15615500.1006直行40816500.2473西左轉34015500.2194直行41416500.2509南左轉22615500.1458直行44616500.2703北左轉20415500.1316直行44016500.2667中關村東路和成府路交叉口示意圖10/182、設計方案與結果信號相位相序設計

第二步：左轉相位設計左轉相位在相位設計中非常關鍵，它對交叉口的安全和運行效率的影響很大。左轉相位類型

左轉專用相位(類似于保護型左轉相位)——為左轉交通流專門設置一個相位，不與其它交通流共用。

左轉共用相位(類似于許可型左轉相位)——左轉和其它交通流共用一個相位，在相位運行時，允許左轉交通流利用可接受間隙通過交叉口。

禁止左轉相位——禁止某個方向的交通流左轉作為信號相位設計的一個形式，主要用來保持交叉口的暢通性。在這種情況下，需要在交叉口前方設置“禁止左轉”標志。11/182、設計方案與結果信號相位相序設計該交叉口各方向左轉車道數(shù)均為2，根據(jù)左轉專用相位判定條件，應設立左轉專用相位。只要滿足該表中任意一個判定指標，則交叉口應使用左轉專用相位。左轉專用相位類型判定條件表判定指標閾值左轉車道數(shù)≥2對向直行車道數(shù)≥3左轉流量≥300輛/小時左轉流量與對向直行流量乘積＞50000（一個對向直行車道）＞90000（兩個對向直行車道）左轉交通事故起數(shù)≥4起/年中關村東路和成府路交叉口示意圖12/182、設計方案與結果信號相位相序設計

第三步：相序設計在設計相序時應注意以下幾點：保證不同相位交通流平穩(wěn)銜接。在一個信號周期內，每個交通流只有一個連續(xù)的通行權。當交叉口進口方向的某個轉向交通流量較大，排隊車輛會阻塞同方向其它交通流時，應考慮先放行該轉向交通流。應根據(jù)當?shù)伛{駛員、行人和非機動車行駛習慣進行設計，比如一些地方習慣先放行直行再放行左轉，另一些地方習慣先放行左轉再放行直行。在單口放行相位中，一般應優(yōu)先采用對向進口銜接或者逆時針方向銜接，避免采用順時針方向銜接。

如果交叉口機動車放行方式為左轉專用相位加左彎待轉區(qū)，則應先放直行后放左轉，只有這樣才能發(fā)揮左彎待轉區(qū)的作用。在一個信號周期內各個相位的運行順序。13/182、設計方案與結果信號相位相序設計中關村東路和成府路交叉口左彎待轉區(qū)采用先放直行后放左轉的相序14/182、設計方案與結果信號相位相序設計最終設計方案：綜合以上分析結果，得到如下所示相位相序設計方案（雙向左轉）：15/18信號相位相序設計1信號配時設計22、設計方案與結果設計方案與結果16/18Webster方法的中心思想是使所有隨機到達信號交叉口的車輛總延誤時間最小。

每一相位的單車延誤時間：

信號配時設計就是設計各相位中各種信號燈色（綠、黃、紅）的運行時間。

——

信號周期，單位為秒；

——

綠信比；

——

流量比，=交通量/飽和流量；

——

進口道平均到達率；

——

飽和度。2、設計方案與結果信號配時設計采用Webster方法進行信號配時設計：式中：17/182、設計方案與結果信號配時設計總延誤時間：

——

第

相位的車輛到達率；——

相位數(shù)。式中：要使總延誤時間最小，則令,經(jīng)化簡計算求出此時的信號周期(即最佳周期)為：式中：

——

總損失時間，單位為秒；

——

各相位最大流量比之和，計算Y值大于0.9時，須改進信號相位設計方案，重新設計。周期限制：信號周期設置過短，對行車安全不利；而信號周期過長，又會導致車輛延誤時間急速增長，經(jīng)過研究，有如下信號周期限制數(shù)學表達式：18/302、設計方案與結果信號配時設計交通流量計算表

第一相位第二相位第三相位第四相位南直北直南左北左西直東直西左東左交通量446440226204414408340156飽和流量16501650155015501650165015501550流量比0.27030.26670.14580.13160.25090.24730.21940.1006流量比總和：進口道交通量飽和流量流量比東左轉15615500.1006直行40816500.2473西左轉34015500.2194直行41416500.2509南左轉22615500.1458直行44616500.2703北左轉20415500.1316直行44016500.2667

——

停車線到?jīng)_突點的距離；

——

車輛在進口道上的速度；

——

車輛制動時間。19/302、設計方案與結果信號配時設計式中：總損失時間:式中：

——

各相位黃燈時間，一般為，這里??；

——

各相位啟動損失時間，一般為

；

——

各相位綠燈間隔時間。綠燈間隔時間：經(jīng)計算得：則：，滿足信號周期限制。20/302、設計方案與結果信號配時設計總有效綠燈時間：第一相位：第二相位：

第三相位：

第四相位：

各相位有效綠燈時間

和顯示綠燈時間：

21/302、設計方案與結果信號配時設計

第一相位第二相位第三相位第四相位綠燈時間51274741黃燈時間3333紅燈時間122146126132總時間176176176176

直行紅燈時間直行綠燈時間左轉紅燈時間左轉綠燈時間黃燈時間東12647132413西12647132413南12251146273北12251146273信號配時結果表：信號配時圖：22/30交叉口總通行能力：2、設計方案與結果信號配時設計各相位綠信比：23/302、設計方案與結果信號配時設計其它相位相序設計方案：方案一：不專設左轉相位

第一相位第二相位南左南直北左北直西左西直東左東直交通量226446204440340414156408飽和流量15501650155016501550165015501650流量比0.14580.27030.13160.26670.21940.25090.10060.2473

經(jīng)計算得到信號周期：

，不符合周期限制條件，此相位設計不合理。24/30流量比總和：Y=1.0352>0.9，此相位設計不合理。2、設計方案與結果信號配時設計方案二：單口放行

第一相位第二相位第三相位第四相位南左南直東左東直北左北直西左西直交通量226446156408204440340414飽和流量15501650155016501550165015501650流量比0.14580.27030.10060.24730.13160.26670.21940.250925/18提綱背景及問題描述設計方案與結果總結與展望26/183、總結與展望總結展望

以特定的交叉路口為例，結合交叉路口的實際幾何特征和采集的流量數(shù)據(jù)，按照相位相序的設計原則進行了定性分析，最終選擇了四相位雙向左轉直行優(yōu)先的相位相序設計方案。