交叉口信號(hào)控制方案設(shè)計(jì)

1/301交叉口信號(hào)控制方案設(shè)計(jì)

組員：陳清元楊陳成重慶大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院2014年11月2/18提綱背景及問(wèn)題描述設(shè)計(jì)方案與結(jié)果總結(jié)與展望3/181、背景及問(wèn)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(gè)城市路網(wǎng)能力的發(fā)揮合理地設(shè)計(jì)交叉口信號(hào)控制方案可提高交叉口處的車(chē)輛運(yùn)行效率，保障行車(chē)安全交叉口處車(chē)流量較大車(chē)輛在交叉口地區(qū)反復(fù)分流、合流和交叉4/181、背景及問(wèn)題描述問(wèn)題描述中關(guān)村東路和成府路交叉口各個(gè)方向上的車(chē)流量比較均衡具有典型性、規(guī)范性易于分析如何設(shè)計(jì)此交叉口

的控制信號(hào)？5/18提綱背景及問(wèn)題描述設(shè)計(jì)方案與結(jié)果總結(jié)與展望6/18信號(hào)相位相序設(shè)計(jì)1信號(hào)配時(shí)設(shè)計(jì)22、設(shè)計(jì)方案與結(jié)果設(shè)計(jì)方案與結(jié)果7/182、設(shè)計(jì)方案與結(jié)果信號(hào)相位相序設(shè)計(jì)安全性原則——相位內(nèi)部交通流沖突盡可能少。效率性原則——相位設(shè)計(jì)要提高交叉口的時(shí)間和空間資源利用率。

均衡性原則——相位設(shè)計(jì)需兼顧各流向車(chē)流之間的飽和度均衡，應(yīng)保證相位內(nèi)部之間各流向的流量比相差不大，才能不浪費(fèi)綠燈時(shí)間。

連續(xù)性原則——一個(gè)流向在一個(gè)周期中只能獲得一次連續(xù)的綠燈時(shí)間；一個(gè)進(jìn)口的所有流向要在連續(xù)相位中放行完畢；如果幾股車(chē)流共用車(chē)道，它們必須同步放行。習(xí)慣性原則——符合駕駛習(xí)慣，方便駕駛員理解?；驹瓌t：8/182、設(shè)計(jì)方案與結(jié)果信號(hào)相位相序設(shè)計(jì)一個(gè)完整的信號(hào)相位相序設(shè)計(jì)流程應(yīng)包括相位設(shè)計(jì)形式選擇、左轉(zhuǎn)相位設(shè)計(jì)、相序設(shè)計(jì)三步。設(shè)計(jì)流程：

第一步：相位設(shè)計(jì)形式選擇實(shí)際應(yīng)用中主要有兩種相位設(shè)計(jì)形式對(duì)稱(chēng)流向放行相位形式單口放行相位形式（各進(jìn)口單獨(dú)放行）9/182、設(shè)計(jì)方案與結(jié)果信號(hào)相位相序設(shè)計(jì)該交叉口各方向均設(shè)有左轉(zhuǎn)專(zhuān)用車(chē)道，不滿足使用單口放行相位形式的條件，再結(jié)合該交叉口的交通流量情況，因此使用對(duì)稱(chēng)流向放行相位形式。使用單口放行相位形式的條件：①左轉(zhuǎn)和直行共用車(chē)道，左轉(zhuǎn)沒(méi)有專(zhuān)用車(chē)道②達(dá)到設(shè)置左轉(zhuǎn)專(zhuān)用相位的條件③車(chē)道數(shù)越多的方向?qū)?yīng)的車(chē)流量反而越少只有當(dāng)同時(shí)滿足這三個(gè)條件時(shí)，才建議采用單口放行相位形式。交通流量計(jì)算表進(jìn)口道交通量飽和流量流量比東左轉(zhuǎn)15615500.1006直行40816500.2473西左轉(zhuǎn)34015500.2194直行41416500.2509南左轉(zhuǎn)22615500.1458直行44616500.2703北左轉(zhuǎn)20415500.1316直行44016500.2667中關(guān)村東路和成府路交叉口示意圖10/182、設(shè)計(jì)方案與結(jié)果信號(hào)相位相序設(shè)計(jì)

第二步：左轉(zhuǎn)相位設(shè)計(jì)左轉(zhuǎn)相位在相位設(shè)計(jì)中非常關(guān)鍵，它對(duì)交叉口的安全和運(yùn)行效率的影響很大。左轉(zhuǎn)相位類(lèi)型

左轉(zhuǎn)專(zhuān)用相位(類(lèi)似于保護(hù)型左轉(zhuǎn)相位)——為左轉(zhuǎn)交通流專(zhuān)門(mén)設(shè)置一個(gè)相位，不與其它交通流共用。

左轉(zhuǎn)共用相位(類(lèi)似于許可型左轉(zhuǎn)相位)——左轉(zhuǎn)和其它交通流共用一個(gè)相位，在相位運(yùn)行時(shí)，允許左轉(zhuǎn)交通流利用可接受間隙通過(guò)交叉口。

禁止左轉(zhuǎn)相位——禁止某個(gè)方向的交通流左轉(zhuǎn)作為信號(hào)相位設(shè)計(jì)的一個(gè)形式，主要用來(lái)保持交叉口的暢通性。在這種情況下，需要在交叉口前方設(shè)置“禁止左轉(zhuǎn)”標(biāo)志。11/182、設(shè)計(jì)方案與結(jié)果信號(hào)相位相序設(shè)計(jì)該交叉口各方向左轉(zhuǎn)車(chē)道數(shù)均為2，根據(jù)左轉(zhuǎn)專(zhuān)用相位判定條件，應(yīng)設(shè)立左轉(zhuǎn)專(zhuān)用相位。只要滿足該表中任意一個(gè)判定指標(biāo)，則交叉口應(yīng)使用左轉(zhuǎn)專(zhuān)用相位。左轉(zhuǎn)專(zhuān)用相位類(lèi)型判定條件表判定指標(biāo)閾值左轉(zhuǎn)車(chē)道數(shù)≥2對(duì)向直行車(chē)道數(shù)≥3左轉(zhuǎn)流量≥300輛/小時(shí)左轉(zhuǎn)流量與對(duì)向直行流量乘積＞50000（一個(gè)對(duì)向直行車(chē)道）＞90000（兩個(gè)對(duì)向直行車(chē)道）左轉(zhuǎn)交通事故起數(shù)≥4起/年中關(guān)村東路和成府路交叉口示意圖12/182、設(shè)計(jì)方案與結(jié)果信號(hào)相位相序設(shè)計(jì)

第三步：相序設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)相序時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：保證不同相位交通流平穩(wěn)銜接。在一個(gè)信號(hào)周期內(nèi)，每個(gè)交通流只有一個(gè)連續(xù)的通行權(quán)。當(dāng)交叉口進(jìn)口方向的某個(gè)轉(zhuǎn)向交通流量較大，排隊(duì)車(chē)輛會(huì)阻塞同方向其它交通流時(shí)，應(yīng)考慮先放行該轉(zhuǎn)向交通流。應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)伛{駛員、行人和非機(jī)動(dòng)車(chē)行駛習(xí)慣進(jìn)行設(shè)計(jì)，比如一些地方習(xí)慣先放行直行再放行左轉(zhuǎn)，另一些地方習(xí)慣先放行左轉(zhuǎn)再放行直行。在單口放行相位中，一般應(yīng)優(yōu)先采用對(duì)向進(jìn)口銜接或者逆時(shí)針?lè)较蜚暯?，避免采用順時(shí)針?lè)较蜚暯印?/p>

如果交叉口機(jī)動(dòng)車(chē)放行方式為左轉(zhuǎn)專(zhuān)用相位加左彎待轉(zhuǎn)區(qū)，則應(yīng)先放直行后放左轉(zhuǎn)，只有這樣才能發(fā)揮左彎待轉(zhuǎn)區(qū)的作用。在一個(gè)信號(hào)周期內(nèi)各個(gè)相位的運(yùn)行順序。13/182、設(shè)計(jì)方案與結(jié)果信號(hào)相位相序設(shè)計(jì)中關(guān)村東路和成府路交叉口左彎待轉(zhuǎn)區(qū)采用先放直行后放左轉(zhuǎn)的相序14/182、設(shè)計(jì)方案與結(jié)果信號(hào)相位相序設(shè)計(jì)最終設(shè)計(jì)方案：綜合以上分析結(jié)果，得到如下所示相位相序設(shè)計(jì)方案（雙向左轉(zhuǎn)）：15/18信號(hào)相位相序設(shè)計(jì)1信號(hào)配時(shí)設(shè)計(jì)22、設(shè)計(jì)方案與結(jié)果設(shè)計(jì)方案與結(jié)果16/18Webster方法的中心思想是使所有隨機(jī)到達(dá)信號(hào)交叉口的車(chē)輛總延誤時(shí)間最小。

每一相位的單車(chē)延誤時(shí)間：

信號(hào)配時(shí)設(shè)計(jì)就是設(shè)計(jì)各相位中各種信號(hào)燈色（綠、黃、紅）的運(yùn)行時(shí)間。

——

信號(hào)周期，單位為秒；

——

綠信比；

——

流量比，=交通量/飽和流量；

——

進(jìn)口道平均到達(dá)率；

——

飽和度。2、設(shè)計(jì)方案與結(jié)果信號(hào)配時(shí)設(shè)計(jì)采用Webster方法進(jìn)行信號(hào)配時(shí)設(shè)計(jì)：式中：17/182、設(shè)計(jì)方案與結(jié)果信號(hào)配時(shí)設(shè)計(jì)總延誤時(shí)間：

——

第

相位的車(chē)輛到達(dá)率；——

相位數(shù)。式中：要使總延誤時(shí)間最小，則令,經(jīng)化簡(jiǎn)計(jì)算求出此時(shí)的信號(hào)周期(即最佳周期)為：式中：

——

總損失時(shí)間，單位為秒；

——

各相位最大流量比之和，計(jì)算Y值大于0.9時(shí)，須改進(jìn)信號(hào)相位設(shè)計(jì)方案，重新設(shè)計(jì)。周期限制：信號(hào)周期設(shè)置過(guò)短，對(duì)行車(chē)安全不利；而信號(hào)周期過(guò)長(zhǎng)，又會(huì)導(dǎo)致車(chē)輛延誤時(shí)間急速增長(zhǎng)，經(jīng)過(guò)研究，有如下信號(hào)周期限制數(shù)學(xué)表達(dá)式：18/302、設(shè)計(jì)方案與結(jié)果信號(hào)配時(shí)設(shè)計(jì)交通流量計(jì)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(jìn)口道交通量飽和流量流量比東左轉(zhuǎn)15615500.1006直行40816500.2473西左轉(zhuǎn)34015500.2194直行41416500.2509南左轉(zhuǎn)22615500.1458直行44616500.2703北左轉(zhuǎn)20415500.1316直行44016500.2667

——

停車(chē)線到?jīng)_突點(diǎn)的距離；

——

車(chē)輛在進(jìn)口道上的速度；

——

車(chē)輛制動(dòng)時(shí)間。19/302、設(shè)計(jì)方案與結(jié)果信號(hào)配時(shí)設(shè)計(jì)式中：總損失時(shí)間:式中：

——

各相位黃燈時(shí)間，一般為，這里取；

——

各相位啟動(dòng)損失時(shí)間，一般為

；

——

各相位綠燈間隔時(shí)間。綠燈間隔時(shí)間：經(jīng)計(jì)算得：則：，滿足信號(hào)周期限制。20/302、設(shè)計(jì)方案與結(jié)果信號(hào)配時(shí)設(shè)計(jì)總有效綠燈時(shí)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(shí)間

和顯示綠燈時(shí)間：

21/302、設(shè)計(jì)方案與結(jié)果信號(hào)配時(shí)設(shè)計(jì)

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

直行紅燈時(shí)間直行綠燈時(shí)間左轉(zhuǎn)紅燈時(shí)間左轉(zhuǎn)綠燈時(shí)間黃燈時(shí)間東12647132413西12647132413南12251146273北12251146273信號(hào)配時(shí)結(jié)果表：信號(hào)配時(shí)圖：22/30交叉口總通行能力：2、設(shè)計(jì)方案與結(jié)果信號(hào)配時(shí)設(shè)計(jì)各相位綠信比：23/302、設(shè)計(jì)方案與結(jié)果信號(hào)配時(shí)設(shè)計(jì)其它相位相序設(shè)計(jì)方案：方案一：不專(zhuān)設(shè)左轉(zhuǎn)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(jì)算得到信號(hào)周期：

，不符合周期限制條件，此相位設(shè)計(jì)不合理。24/30流量比總和：Y=1.0352>0.9，此相位設(shè)計(jì)不合理。2、設(shè)計(jì)方案與結(jié)果信號(hào)配時(shí)設(shè)計(jì)方案二：?jiǎn)慰诜判?/p>

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(wèn)題描述設(shè)計(jì)方案與結(jié)果總結(jié)與展望26/183、總結(jié)與展望總結(jié)展望

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