交通信號控制概論

第八章交通信號控制概論第一節(jié)交通信號第二節(jié)交通信號燈的設(shè)置依據(jù)第三節(jié)信號控制類別第一頁，共三十五頁。1主要內(nèi)容目的：了解交通信號的發(fā)展歷史，掌握設(shè)置交通信號的依據(jù)重點：設(shè)置交通信號需要滿足的條件和交通信號控制的分類。第二頁，共三十五頁。2第一節(jié)交通信號定義在道路上用來傳送具有法定意義指揮交通流通行或停止的光、聲、手勢等，都是交通信號。種類：常用的有燈光信號和手勢信號。作用：交通信號是在道路空間上無法實現(xiàn)分離原則的地方，主要是在平面交叉口上，用來在時間上給交通流分配通行權(quán)的一種交通指揮措施。方式：交通信號燈用輪流顯示不同的燈色來指揮交通的通行或停止。第三頁，共三十五頁。3信號燈的發(fā)展歷史早在19世紀，人們就開始研究交通信號，用信號燈指揮道路上的車輛交通，控制車輛出入交叉口的次序。據(jù)英國學者韋伯斯特和柯布的著作記述，早在1868年，倫敦的威斯明斯特街口就安裝了交通信號燈。這是一個紅綠兩色的信號燈，為了方便在夜間讓司機和行人看清信號顏色。到1918年紐約街頭又出現(xiàn)一座新的信號燈，這是一座手動操縱的信號燈。直到1926年，在英國沃而漢普頓才出現(xiàn)第一座自動交通信號燈。

第四頁，共三十五頁。41.1信號燈的種類初期的信號燈僅紅、綠兩色；1918年美國紐約街頭才出現(xiàn)紅綠黃三色信號燈；現(xiàn)代信號燈，除原來紅黃綠三色基本信號燈之外，又增加了箭頭信號燈和閃爍燈。（1）箭頭信號燈它是專為分離各種不同方向交通流，并對其提供專用通行時間的信號燈。這種信號，當然只在設(shè)有專用轉(zhuǎn)彎車道的交叉口上使用才能有效。（2）閃爍燈普通紅黃綠或綠色箭頭燈，在啟亮時，按一定的頻率閃爍，可補充其它燈色所不能表達的交通指揮意義。第五頁，共三十五頁。51.2信號燈的含義《歐洲道路交通標志和信號協(xié)定》對信號燈含義的規(guī)定摘要如下：非閃燈（1）綠燈：表示車輛可以通行，在平面交叉口，面對綠燈的車輛可以直行、左轉(zhuǎn)或右轉(zhuǎn)，左右轉(zhuǎn)彎車輛必須讓合法通行的其它車輛和人行橫道線內(nèi)的行人先行。但是如果交通非常擁擠，以至進入路口的車輛，在燈色改變之后，還是通不過，這時即使是綠燈，車輛也不得通行。（2）紅燈：表示不許車輛通行，車輛不能超過停車線。（3）黃燈：表示即將亮紅燈，車輛應(yīng)該停止。除非黃燈剛亮時，已經(jīng)接近停車線，無法安全制動的車輛，可以開出停車線。第六頁，共三十五頁。6信號燈的含義閃燈（1）閃紅燈：警告車輛不準通行（2）閃黃燈或兩個黃燈交替閃亮：表示車輛可以通行，但必須特別小心。箭頭燈：（1）綠色箭頭燈：車輛只允許沿箭頭所指的方向通行。（2）紅色或黃色箭頭燈：僅對箭頭所指的方向起紅燈或黃燈的作用。專用于自行車的信號燈：應(yīng)在信號燈上加有自行車的圖案。第七頁，共三十五頁。7我國對信號燈含義的特殊規(guī)定概要《條例》規(guī)定：右轉(zhuǎn)彎車輛和T形交叉口右邊無人行橫道的直行車輛，遇黃燈或紅燈時，在不妨礙被放行的車輛和行人通行的情況下，可以通行。這條規(guī)定，只在不用箭頭燈時才適用。信號燈的次序安排：豎式：自上而下為紅、黃、綠燈；橫式：自外向里為紅、黃、綠燈。第八頁，共三十五頁。8第二節(jié)交通信號燈的設(shè)置依據(jù)一般，當交通量發(fā)展到接近停車或讓路標志交叉口所能處理的能力時，才在交叉口上加設(shè)交通信號控制。由于設(shè)有停車或讓路標志的交叉口和采用信號燈控制的交叉口各有利弊，各有其適用的條件。所以，若信號燈設(shè)置的合理、正確，就能發(fā)揮信號燈的交通效益；設(shè)置不當時不僅浪費了設(shè)備及安裝費用，而且會對交通造成不良的后果。第九頁，共三十五頁。92.1設(shè)置交通信號控制的利弊合理設(shè)計的信號控制交叉口，其通行能力應(yīng)比設(shè)有停車或讓路標志的交叉口大。設(shè)有停車或讓路標志的交叉口的交通量接近其通行能力時，車流就會不暢而大大增加了車輛的停車次數(shù)和延誤，特別是次要道路上的車輛，停車、延誤會更加嚴重。這是將其改為信號控制交叉口可能就恰到好處，可改善次要道路上的通車，減少其停車與延誤。合理設(shè)置信號燈的條件是什么？如果交通量未達到需要設(shè)置信號燈的時候，不合理地將停車標志交叉口改為信號控制交叉口，主路交通和次路交通會怎樣？

第十頁，共三十五頁。10信號設(shè)置不合理的弊端將停車、讓路標志交叉口改為信號控制交叉口，消除了原停車或讓路標志交叉口的優(yōu)點。（優(yōu)點是什么？）改為信號控制之后，就要為少量次要道路上的車輛放綠燈，勢必給主路道路車輛增加許多不必要的紅燈，從而使主要道路上的車輛產(chǎn)生大量的停車與延誤。而次要道路上，因車少，有些時候亮著綠燈卻無車通行。這種情況在我國屢見不鮮，這些被迫產(chǎn)生的停車與延誤，將導(dǎo)致顯著而無謂的能耗與運行費用的浪費。第十一頁，共三十五頁。11交通信號的主要功能交通信號的主要功能使在道路車輛相交叉處分配車輛通行權(quán)。誤區(qū)：把交通信號看成是治道路交叉百病的靈丹妙藥。最普遍的一種觀點是把交通信號看成是主要的安全措施。交通信號的主要目標是使各類、各向交通有秩序、高效率的通行。如果僅為交通安全而在交叉口盲目設(shè)置，往往容易引起交通事故，影響交通安全。因此，交通信號的設(shè)置要做到合理、有據(jù)可依：在技術(shù)上，使設(shè)置信號燈有據(jù)可依，避免亂設(shè)現(xiàn)象；在經(jīng)濟上，可避免無謂的投資浪費；在交通上，可避免不必要的損失和交通事故。第十二頁，共三十五頁。122.2設(shè)置交通信號的基本原理概念目前，決定停車標志交叉口改為信號控制交叉口時，主要考慮兩個因素：停車標志交叉口的通行能力和延誤。停車標志交叉口的通行能力分析根據(jù)停車標志交叉口的通車規(guī)則，次要道路上的車輛必須等主要道路車流間出現(xiàn)足夠的可穿越空檔時，才能通過。因此，主要道路上的交通幾乎不受相交交通的影響，忽略左右轉(zhuǎn)車輛的影響，則可認為主要道路在這種交叉口進口道上的通行能力幾乎和路段的通行能力一樣。計算這種交叉口的通行能力，一般是對應(yīng)于主要道路交通量，求出相應(yīng)的次要道路進口道可以進入交叉口的最大交通量。第十三頁，共三十五頁。13停車標志交叉口通行能力計算方法原理：根據(jù)計算主要道路車流中可供次要道路車輛穿越的空檔數(shù)來求出次要道路可以通行的最大交通量。假設(shè)主路車流按泊松分布到達，可建立計算次要道路可通過的最大交通量的公式如下：這里的關(guān)鍵是要確定計算參數(shù)第十四頁，共三十五頁。14影響參數(shù)的因素很多，隨主要道路寬度、主路上的車型及車速、次要道路車輛的去向、駕駛員的駕駛習慣等不同而異。小轎車的臨界空檔時距，隨各種條件，在4.5~10s之間變化。h值按小轎車一般取2～3s.按前面的假設(shè)計算的結(jié)果，只是次要道路車輛穿越一條主要道路車流的最大通過量。實際情況，還要考慮主要道路上各向車流及次要道路對向車流對穿越車輛的影響，所以是一個十分復(fù)雜的問題。目前計算停車標志交叉口通行能力最簡便而又較可靠的方法是德國所采用的方法。第十五頁，共三十五頁。15次干道通行能力*（小汽車輛數(shù)/h）主路交通量次路控制方式采用時間間隔（s)主干道雙向交通量（輛/h）h8001000120014001600停車標志852001007545752501401108065315200160125讓路標志733501851359563*25520015053*360290230注：次干道通行能力超過主干道雙向交通量的一半是很少出現(xiàn)的。140190250250335440第十六頁，共三十五頁。16主路優(yōu)先交叉口通行能力分析主干道（優(yōu)先方向）的通行能力可按路段通行能力計算或稍低，再加上次干道（非優(yōu)先方向）的通行能力，即為交叉口的全部通行能力。路別主干道為雙車道主干道為四車道主干道400500650100015002500支路2502001001005025美國規(guī)定的主干道優(yōu)先時支路通行能力的經(jīng)驗值第十七頁，共三十五頁。17停車標志交叉口的延誤將標志控制交叉口改為信號控制交叉口，次路車輛延誤可以得到降低，但主路車輛延誤卻要增加。通過對比改用信號控制前后，主次道路車輛總延誤的大小，來確定是否應(yīng)該改用信號控制。確定停車標志交叉口的延誤十分困難，這方面的研究成果雖然不少，但能真正實用的似乎還沒有。英國的曲線分析法（見圖例8－1）交通量與延誤是考察交叉口該用什么控制方式的主要可定量分析的依據(jù)，但并不是唯一的依據(jù)，要結(jié)合實際情況進行綜合分析，才能正確決策。第十八頁，共三十五頁。182.3設(shè)置交通控制信號的依據(jù)美國《統(tǒng)一交通控制設(shè)施細則》(2000)所制定的依據(jù)較為詳細。設(shè)置交通信號須做的調(diào)查工作1）車輛與行人的交通流量2）進口道上的車輛行駛速度3）交叉口的平面布置圖4）交通事故及沖突記錄圖5）可穿越臨界空檔6）延誤把調(diào)查所得結(jié)果，同《細則》所定設(shè)置信號燈依據(jù)的最小值比較，確定設(shè)置交通控制信號是否合理。設(shè)置交通控制信號的依據(jù)美國《細則》對設(shè)置交通控制信號列出了8條依據(jù)，這里做一簡要的說明。第十九頁，共三十五頁。19設(shè)置交通控制信號的依據(jù)第一條依據(jù)——第8位小時交通量情況一：平常日的第8位小時符合下列條件之一即要考慮安裝交通控制信號燈：1）在主要道路進口道和車流量較大的次要道路進口道上，出現(xiàn)大于表8-1中條件A（最小車流量）的兩個100％欄的車流量；2）在主要道路進口道和車流量較大的次要道路進口道上，出現(xiàn)大于表8-1中條件B（中斷連續(xù)交通流）的兩個100％欄的車流量；

第二十頁，共三十五頁。20第一條依據(jù)——第8位小時交通量情況二：平常日的第8位小時同時符合下列條件時，即要考慮安裝交通控制信號燈：1）在主要道路進口道和車流量較大的次要道路進口道上，出現(xiàn)大于表8-1中條件A的兩個80％欄的車流量；2）在主要道路進口道和車流量較大的次要道路進口道上，出現(xiàn)大于表8-1中條件B的兩個80％欄的車流量；第二十一頁，共三十五頁。21設(shè)置交通信號的依據(jù)第二條依據(jù)——第4小時交通量平常日的第4小時主路流量（雙向進口道的總和）與次路較大流量（單向）的交點，全部落在圖8-2曲線上方時，宜考慮設(shè)置交通控制信號燈。第二十二頁，共三十五頁。22設(shè)置交通信號的依據(jù)第三條依據(jù)——高峰小時下列兩個條件之一被滿足時，則要考慮設(shè)置交通控制信號燈：1）平常日的同一1h（任意4個連續(xù)15min）內(nèi)同時出現(xiàn)下列三種情況：（1）停車標志管制的次路進口道上，單向一條車道的總停車延誤大于或等于4車.時，或單向兩車道的總停車延誤大于或等于5車.時;（2）在次路同一進口道上，一條車道的單向流量大于或等于100輛/h，或2條車道的單向流量大于或等于150輛/h；（3）在這1h中進入三叉交叉口的總流量大于或等于650l輛/h，或進入四岔或多岔交叉口的總流量大于或等于800輛/h；2）平常日的1h（任意4個連續(xù)15min）主路每小時雙向總流量與次路相應(yīng)的較大流量進口道上單向流量的交點全部落在圖8-3曲線上方。第二十三頁，共三十五頁。23設(shè)置交通信號的依據(jù)第四條依據(jù)——行人流量當下面兩個條件同時被滿足時，宜考慮設(shè)置交通控制信號燈：（1）平常日穿越交叉口主路或主路中間段的行人流量每任意4h內(nèi)的每個小時大于100人，或任意1h內(nèi)大于190人；（2）車流中出現(xiàn)能夠讓行人穿越的空擋每小時少于60個，而道路中央分隔帶的寬度足以讓過街行人在其上等候。第二十四頁，共三十五頁。24設(shè)置交通信號的依據(jù)第五條依據(jù)——學童過街在學童過街時間內(nèi)，車流中實際出現(xiàn)的空檔時間小于按式（8－2）計算的學童過街所需時間以及在學童過街高峰時至少有20人過街時，可考慮設(shè)置交通信號燈。第二十五頁，共三十五頁。25設(shè)置交通信號的依據(jù)第六條依據(jù)——聯(lián)動信號系統(tǒng)

當出現(xiàn)下列情況之一時，應(yīng)考慮設(shè)置信號燈（1）在具有向一個方向流量為主的道路或單向交通道路上，相鄰交叉口的交通控制信號燈設(shè)置得較遠而沒有提供必要的車隊控制；（2）在雙向交通道路上，相鄰交叉口的交通控制信號燈沒有提供必要的車隊控制。第七條依據(jù)——事故記錄

加強管理以減少事故的努力未能見效，一年中發(fā)生5次或更多人身傷害或財產(chǎn)損失的交通事故，這類事故用交通信號控制可易于避免者。同時流量上也達到一定的設(shè)置信號的條件。第二十六頁，共三十五頁。26設(shè)置交通信號的依據(jù)第八條依據(jù)——道路網(wǎng)絡(luò)在平常日的高峰小時內(nèi)進入交叉口的流量至少達到1000輛/h，以及預(yù)計5年平常日流量滿足第1）、2）、3）條依據(jù)中的一個或數(shù)個條件時，可考慮設(shè)置交通控制信號燈。小結(jié)：在設(shè)置信號燈之前，應(yīng)充分考慮可以減少延誤和交通不便的其它彌補性措施，如拆遷路邊存車處或展寬車道增加車道數(shù)等措施，可能比設(shè)置信號燈更為實用。第二十七頁，共三十五頁。27我國對信號燈安裝依據(jù)的規(guī)定《道路信號燈安裝規(guī)范》（GB14886-94)當進入同一交叉口高峰小時及12h交通流量超過表8－2所列數(shù)值及有特別要求的交叉口可設(shè)置機動車信號燈。主道路寬度（m）主路交通流量（輛/h)支路交通流量（輛/h）高峰小時12h高峰小時12h小于1075080003503800800900027021001200130001902000大于10900100003904100100012000300280014001500021022001800200001501500交叉口設(shè)置信號燈的交通流量標準表8－2第二十八頁，共三十五頁。28我國對信號燈安裝依據(jù)的規(guī)定設(shè)置機動車道信號燈的交叉口，當?shù)缆肪哂袡C動車、非機動車分道線且道路寬度大于15m時，應(yīng)設(shè)置非機動車信號燈。設(shè)置機動車道信號燈的交叉口，當通過人行橫道的行人高峰小時流量超過500人次時，應(yīng)設(shè)置人行橫道信號燈。實行分道控制的交叉口應(yīng)設(shè)置車道信號燈。在交叉口間距大于500m，高峰小時流量超過750輛以及12h流量超過8000輛的路段上，當通過人行橫道的行人高峰小時流量超過500人次時，可設(shè)置人行橫道信號燈及相應(yīng)的機動車道信號燈。第二十九頁，共三十五頁。29第三節(jié)信號控制類別按控制范圍分類1.單個交叉口的交通控制每個交叉口的交通控制信號只按照該交叉口的交通情況獨立運行，不與其相鄰交叉口的控制信號有任何聯(lián)系的，稱為單點交叉口交通控制，也稱“點控”，是交叉口交通信號控制的最基本形式。2.干道交叉口信號協(xié)調(diào)控制把干道上若干連續(xù)交叉口的交通信號通過一定的方式聯(lián)結(jié)起來，同時對各交叉口設(shè)計一種相互協(xié)調(diào)的配時方案，各交叉口的信號燈按此協(xié)調(diào)方案聯(lián)合運行，使車輛通過這些交叉口時，不致經(jīng)常遇上紅燈，稱為干道信號協(xié)調(diào)控制，也稱“綠波”信號控制，俗稱“線控”。第三十頁，共三十五頁。303.區(qū)域交通信號控制系統(tǒng)以某個區(qū)域中所有信號控制交叉口作為協(xié)調(diào)控制的對象，稱為區(qū)域交通信號控制系統(tǒng)，俗稱“面控”。對于范圍較小的區(qū)域，可以整區(qū)集中控制；對于范圍較大的區(qū)域，可以分區(qū)分級控制。分區(qū)結(jié)果形成一個點、線、面控制的綜合性分級控制系統(tǒng)。第三十一頁，共三十五頁。31信號控制類別按控制方法分類1.定時控制交叉口交通信號機均按事先設(shè)定的配時方案運行，也稱周期控制。