城市道路交叉口智能化控制和管理的基礎(chǔ)

城市道路交叉口

智能化控制和管理的基礎(chǔ)

——信號控制的基本問題與關(guān)鍵問題

匯報綱要引言信號控制的基本問題與關(guān)鍵問題

《安徽省城市道路交叉口信號控制設(shè)計規(guī)范》典型案例結(jié)語2匯報綱要引言信號控制的基本問題與關(guān)鍵問題

《安徽省城市道路交叉口信號控制設(shè)計規(guī)范》典型案例結(jié)語3引言（一）城市道路交叉口智能化控制和管理4智能化程度引言（二）城市道路交叉口智能化控制和管理的前提合理的平面規(guī)劃設(shè)計+交通組織+遵紀(jì)守法的交通參與者5車流軌跡不明確，一條左轉(zhuǎn)車道，出口道處有四股車流箭頭燈的不合理使用過長的行人等待時間60m40m交叉口范圍過大且不設(shè)中央安全島，行人一次過街距離長右轉(zhuǎn)非機(jī)動車和違章行駛非機(jī)動車對機(jī)動車的干擾直行車道蓄車空間不足，排隊溢出堵住了左轉(zhuǎn)車道入口引言（三）城市道路交叉口智能化控制和管理的途徑精細(xì)化設(shè)計+優(yōu)良的技術(shù)系統(tǒng)6精細(xì)化人性化具體化區(qū)別化工程粒度非精細(xì)化同質(zhì)化表面化模式化設(shè)計要素引言（三）城市道路交叉口智能化控制和管理的途徑精細(xì)化設(shè)計+優(yōu)良的技術(shù)系統(tǒng)7非精細(xì)化精細(xì)化引言（三）城市道路交叉口智能化控制和管理的途徑精細(xì)化設(shè)計+優(yōu)良的技術(shù)系統(tǒng)8交叉口信號燈組自適應(yīng)控制相位結(jié)構(gòu)交叉口綠燈間隔時間矩陣基于綠燈間隔時間的切換相位基于燈組的信號控制系統(tǒng)引言（四）城市道路交叉口智能化控制和管理的保障交叉口規(guī)劃設(shè)計的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)+信號控制設(shè)計的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)9城市道路交叉口規(guī)劃規(guī)范城市道路交叉口設(shè)計規(guī)程浙江省城市道路平面交叉口規(guī)劃與設(shè)計規(guī)范浙江省城市道路人行過街設(shè)施規(guī)劃與設(shè)計規(guī)范引言（四）城市道路交叉口智能化控制和管理的保障交叉口規(guī)劃設(shè)計的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)+信號控制設(shè)計的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)10美國德國日本澳大利亞引言（四）11《道路交通信號燈》《道路交通信號燈設(shè)置與安裝規(guī)范》（修編中）《人行橫道信號燈控制設(shè)置規(guī)范》《道路交通信號倒計時顯示器》《道路交通信號控制機(jī)》（修編中）《交通信號控制機(jī)安裝規(guī)范》《交通信號控制機(jī)與上位機(jī)間的數(shù)據(jù)通信協(xié)議》、《交通信號控制機(jī)與車輛檢測器間的通信協(xié)議》《太陽能黃閃信號燈》《城市道路交通信號控制方式適用規(guī)范》（修編中）現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)多為產(chǎn)品類標(biāo)準(zhǔn)，信號控制策略和信號控制方案設(shè)計方面的規(guī)定不完善。（來源：孫正良，道路交通信號燈相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，2013）匯報綱要引言信號控制的基本問題與關(guān)鍵問題

《安徽省城市道路交叉口信號控制設(shè)計規(guī)范》典型案例結(jié)語12規(guī)范的章節(jié)結(jié)構(gòu)11章（4個附錄），已形成征求意見稿報送安徽省質(zhì)檢局審批13一、總則二、術(shù)語和符號三、信號控制的基本規(guī)定四、信號控制的模式選擇五、信號控制對交叉口平面設(shè)計的要求六、單點(diǎn)定時信號控制七、定時干線協(xié)調(diào)信號控制八、感應(yīng)式信號控制九、公交優(yōu)先信號控制十、行人與非機(jī)動車信號控制十一、信號控制方案評價附錄A綠燈間隔時間計算方法附錄B單點(diǎn)定時信號控制設(shè)計案例附錄C定時干線協(xié)調(diào)控制設(shè)計案例附錄D單點(diǎn)感應(yīng)信號控制設(shè)計案例信號控制的基本問題與關(guān)鍵問題14基本問題（一）信號燈色與基本設(shè)計參數(shù)（二）交通沖突（三）綠燈間隔時間（四）時空一體化關(guān)鍵問題（一）信號控制的模式選擇（二）相位相序設(shè)計與右轉(zhuǎn)車控制策略（三）行人與非機(jī)動車信號控制（四）單點(diǎn)感應(yīng)信號控制（公交優(yōu)先）（五）干線協(xié)調(diào)信號控制信號控制的基本問題與關(guān)鍵問題15基本問題（一）信號燈色與基本設(shè)計參數(shù)（二）交通沖突（三）綠燈間隔時間（四）時空一體化關(guān)鍵問題（一）信號控制的模式選擇（二）相位相序設(shè)計與右轉(zhuǎn)車控制策略（三）行人與非機(jī)動車信號控制（四）單點(diǎn)感應(yīng)信號控制（公交優(yōu)先）（五）干線協(xié)調(diào)信號控制基本問題（一）：信號燈色信號燈色：倒計時、綠閃、箭頭燈、圓頭燈、紅閃…基本設(shè)計參數(shù)：飽和流率、周期、損失時間、周期、最小綠燈時間、最大紅燈時間…16基本問題（一）：信號燈色與基本設(shè)計參數(shù)信號燈色：倒計時、綠閃、箭頭燈、圓頭燈、紅閃…基本設(shè)計參數(shù)：飽和流率、有效綠燈時間、損失時間、周期、最小綠燈時間、最大紅燈時間…17有效綠燈時間相位轉(zhuǎn)換損失時間累計消散流量飽和流率時間R有效綠燈延長時間GYAR※黃燈（Y）+全紅（AR）=綠燈間隔時間R基本問題（一）：信號燈色與基本設(shè)計參數(shù)信號燈色：倒計時、綠閃、箭頭燈、圓頭燈、紅閃…基本設(shè)計參數(shù)：飽和流率、有效綠燈時間、損失時間、周期、最小綠燈時間、最大紅燈時間…18日本小規(guī)模交叉口：60-90s中規(guī)模交叉口：90-120s大規(guī)模交叉口：120-180s美國、德國中小規(guī)模交叉口：60-90s大規(guī)模交叉口：90-120s基本問題（一）：信號燈色與基本設(shè)計參數(shù)19對過渡燈色的規(guī)定（1）機(jī)動車黃燈期間的適用規(guī)則是，除已接近停止線而無法安全制動的車輛可以繼續(xù)駛出停止線外，其他車輛應(yīng)該停止。黃燈時間應(yīng)取3s。在交叉口限速超過50km/h且綠燈結(jié)束前無綠閃的，黃燈時間應(yīng)按每增加10km/h增加1s。信號控制交叉口的限速應(yīng)控制在80km/h以下。紅+黃燈：在綠燈之前設(shè)置紅+黃燈（同時亮）。紅+黃燈信號時間宜為1~2s，不得超過3s。綠閃：機(jī)動車信號可以在綠燈的最后時段進(jìn)行閃爍，綠閃時間可取3~5s。紅閃：在綠燈信號前不宜使用機(jī)動車紅閃信號。（2）非機(jī)動車

若采用非機(jī)動車專用信號，可采用黃燈過渡信號2s，紅+黃燈信號1~2s。（3）行人

行人過渡信號應(yīng)采用紅閃，可采取倒計時+紅閃形式?；締栴}（一）：信號燈色與基本設(shè)計參數(shù)20對倒計時信號的規(guī)定（1）機(jī)動車機(jī)動車綠燈倒計時會導(dǎo)致車速離散、駕駛行為離散、超速等問題，并降低信號控制的靈活性，因此不宜采用機(jī)動車綠燈倒計時，可采用3－5s綠閃提示綠燈即將結(jié)束。機(jī)動車紅燈倒計時易誘發(fā)車輛高速進(jìn)入交叉口引起安全隱患，不宜采用機(jī)動車紅燈倒計時。（2）

非機(jī)動車不宜采用非機(jī)動車倒計時信號。（3）行人

行人清空時間段內(nèi)，可全程使用行人倒計時。

行人紅燈倒計時不宜超過60s?；締栴}（一）：信號燈色與基本設(shè)計參數(shù)21對信號配時設(shè)計基本參數(shù)的規(guī)定（1）信號周期信號控制的周期時長應(yīng)在40s～120s之間，最大不得超過150s。（2）最小綠燈時間

機(jī)動車干道方向最小綠燈時間應(yīng)不小于15s；支路方向最小綠燈時間應(yīng)不小于10s。感應(yīng)控制條件下，機(jī)動車最小綠燈時間可減至5s。非機(jī)動車最小綠燈應(yīng)不小于10s。行人綠燈信號應(yīng)不小于10s。在行人流量大的情況下，行人綠燈信號至少應(yīng)滿足紅燈期間已等待行人的通行需求。公交專用信號的最小綠燈時間應(yīng)不小于5s。（3）最大紅燈時間

機(jī)動車和非機(jī)動車的最大紅燈時間不宜大于120s。大城市行人最大紅燈時間不得大于90s，中小城市行人最大紅燈時間不得大于60s。基本問題（二）：交通沖突交通沖突是交叉口信號控制的主要問題22A出口道附近的交通沖突B交叉口內(nèi)部的交通沖突沖突點(diǎn)（沖突區(qū)域）通行能力其中，,為飽和車頭時距,（s/pcu）,一個周期內(nèi)所有綠燈間隔時間之和,（s）假設(shè):

周期：90s

綠燈間隔時間之和：25s

飽和車頭時距：2s

,為信號控制周期,（s）,分別為沖突車道流量,（pcu/h/lane）Qmax=1300pcu/h

基本問題（二）：交通沖突交通沖突是交叉口信號控制的主要問題基本問題（二）：交通沖突24交通沖突1.完全沖突（不可調(diào)和沖突，第一類沖突）2.部分沖突（可調(diào)和沖突，第二類沖突）必須通過信號控制手段分配沖突交通流的通行權(quán)和通行時間?？赏瑫r放行，通過“讓行規(guī)則”保證安全；流量較大或車速較高時，部分沖突會轉(zhuǎn)化為完全沖突?；締栴}（三）：綠間隔時間綠間隔時間是保證交叉口信號控制安全和效率的焦點(diǎn)基本概念：相互沖突的兩股交通流從失去通行權(quán)的上一股交通流綠燈結(jié)束時刻到得到通行權(quán)的下一股交通流綠燈開始之間的時間間隔。

簡單而言，綠燈間隔時間包括黃燈時間和全紅時間。交叉口大量的交通事故發(fā)生在相位切換期間?；締栴}（三）：綠間隔時間綠間隔時間是保證交叉口信號控制安全和效率的焦點(diǎn)基本概念：相互沖突的兩股交通流從失去通行權(quán)的上一股交通流綠燈結(jié)束時刻到得到通行權(quán)的下一股交通流綠燈開始之間的時間間隔。

簡單而言，綠燈間隔時間包括黃燈時間和全紅時間。交叉口大量的交通事故發(fā)生在相位切換期間?；締栴}（三）：綠間隔時間綠間隔時間是保證交叉口信號控制安全和效率的焦點(diǎn)基本概念：相互沖突的兩股交通流從失去通行權(quán)的上一股交通流綠燈結(jié)束時刻到得到通行權(quán)的下一股交通流綠燈開始之間的時間間隔。

簡單而言，綠燈間隔時間包括黃燈時間和全紅時間。交叉口大量的交通事故發(fā)生在相位切換期間?；締栴}（三）：綠間隔時間綠間隔時間是保證交叉口信號控制安全和效率的焦點(diǎn)基本概念：相互沖突的兩股交通流從失去通行權(quán)的上一股交通流綠燈結(jié)束時刻到得到通行權(quán)的下一股交通流綠燈開始之間的時間間隔。

簡單而言，綠燈間隔時間包括黃燈時間和全紅時間。交叉口大量的交通事故發(fā)生在相位切換期間?；締栴}（三）：綠間隔時間綠間隔時間是交叉口信號控制的安全保障1基于機(jī)動車的綠燈間隔時間設(shè)置基本問題（三）：綠間隔時間綠間隔時間是交叉口信號控制的安全保障1基于非機(jī)動車的綠燈間隔時間設(shè)置基本問題（三）：綠間隔時間綠間隔時間是交叉口信號控制的安全保障基本問題（三）：綠間隔時間綠間隔時間是交叉口信號控制的安全保障4基本問題（三）：綠間隔時間綠間隔時間是交叉口信號控制的安全保障34143基本問題（三）：綠間隔時間綠間隔時間是交叉口信號控制的安全保障23231434基本問題（三）：綠間隔時間35計算方法一般化計算方法精細(xì)化計算方法（綠間隔矩陣）全紅時間清空距離與進(jìn)入距離的差值<10m10m~20m20m~30m30m~40m機(jī)動車清空機(jī)動車進(jìn)入1s2s3s3s機(jī)動車清空非機(jī)動車進(jìn)入1s1s2s3s非機(jī)動車清空機(jī)動車進(jìn)入1s3s5s7s非機(jī)動車清空非機(jī)動車進(jìn)入1s2s4s6s基本問題（四）：時空一體化時空一體化是交叉口信號控制的靈魂36直行機(jī)動車左轉(zhuǎn)機(jī)動車右轉(zhuǎn)機(jī)動車直行、左轉(zhuǎn)非機(jī)動車右轉(zhuǎn)非機(jī)動車行人信號相位圖信號配時圖交叉口空間資源交叉口時間資源3條出口道1直行+1直左+2左+1公交專用基本問題（四）：時空一體化時空一體化是交叉口信號控制的靈魂37基本問題（四）：時空一體化38比例尺為1：500交叉口平面設(shè)計圖上應(yīng)包含：渠化設(shè)計、標(biāo)志標(biāo)線、信號燈個數(shù)和位置。本規(guī)范第五章“信號控制對交叉口平面設(shè)計的要求”“建立完善交通信號燈與道路同步設(shè)計、建設(shè)、驗收制度?！毙盘柨刂频幕締栴}與關(guān)鍵問題39基本問題（一）信號燈色與基本設(shè)計參數(shù)（二）交通沖突（三）綠燈間隔時間（四）時空一體化關(guān)鍵問題（一）信號控制的模式選擇（二）相位相序設(shè)計與右轉(zhuǎn)車控制策略（三）行人與非機(jī)動車信號控制（四）單點(diǎn)感應(yīng)信號控制（公交優(yōu)先）（五）干線協(xié)調(diào)信號控制關(guān)鍵問題（一）：信號控制的模式選擇40是否需要設(shè)置信號控制？選擇何種控制模式？單點(diǎn)控制？干線協(xié)調(diào)？定時？感應(yīng)？（公交優(yōu)先）區(qū)域協(xié)調(diào)？城市道路信號控制聯(lián)網(wǎng)聯(lián)控系統(tǒng)平臺關(guān)鍵問題（一）：信號控制的模式選擇控制級別編號控制方式控制方案中的配時參數(shù)控制策略描述基于時段控制基于交通流檢測的控制周期相序相位數(shù)綠燈時長配時方案特征共同特征不可變可變不可變可變不可變可變不可變可變A.宏觀控制A1√根據(jù)B組控制策略選擇基于時間段選擇控制方案控制方案選擇A2√基于交通流量選擇控制方案B.微觀控制B1根據(jù)A組控制策略選擇√√√√配時參數(shù)不變定時控制B2√√√√綠燈時長調(diào)整控制方案調(diào)整B3√√√√相序交換B4√√√√請求相位B5√√√√配時參數(shù)自由調(diào)整控制方案生成控制策略劃分感應(yīng)控制交叉口右轉(zhuǎn)車流沖突特征分析與本向左轉(zhuǎn)非機(jī)動車沖突；與對向左轉(zhuǎn)非機(jī)動車沖突。與垂直向直行非機(jī)動車沖突；與停車線前人行橫道處的行人沖突。1與同向直行同時放行32與同向左轉(zhuǎn)同時放行與交叉向直行同時放行關(guān)鍵問題（二）：右轉(zhuǎn)車控制策略42我國右轉(zhuǎn)交通流不受控制，導(dǎo)致大量的機(jī)非沖突和交通事故！與本向直行非機(jī)動車沖突；與右轉(zhuǎn)車輛出口道人行橫道行人沖突。關(guān)鍵問題（二）：右轉(zhuǎn)車控制策略右轉(zhuǎn)允許相位右轉(zhuǎn)保護(hù)相位禁止/允許相位目前國內(nèi)右轉(zhuǎn)信號模式根據(jù)右轉(zhuǎn)車與非機(jī)動車和行人的沖突度確定右轉(zhuǎn)車的禁止時間44右轉(zhuǎn)車與非動車和行人的沖突右轉(zhuǎn)車流與沖突交通流時間-空間關(guān)系直行機(jī)動車和行人同向右轉(zhuǎn)機(jī)動車允許通行時間禁止時間關(guān)鍵問題（二）：右轉(zhuǎn)車控制策略關(guān)鍵問題（三）：行人與非機(jī)動車控制45行人配時參數(shù)的約束條件行人最小綠燈時間：應(yīng)不小于10s行人清空時間：應(yīng)保證綠燈最后一秒進(jìn)入橫道線的行人可完全通過人行橫道，有安全島的情況下，需保證行人完全通過路側(cè)至安全島的距離。行人最大紅燈時間：行人最大紅燈時間不應(yīng)超過90s；安全島上行人最大紅燈不應(yīng)超過45s，極限情況下不得超過60s。有無過街安全島行人過街等待時間生存曲線5個交叉口行人過街等待時間生存曲線N=1700關(guān)鍵問題（三）：行人與非機(jī)動車控制46行人二次過街安全島上應(yīng)設(shè)置行人信號燈；根據(jù)機(jī)動車相位設(shè)置、行人流量、安全島大小選擇合理的二次過街控制方式，盡可能實現(xiàn)“行人綠波”。同步二次過街：

適用于安全島面積較小的交叉口安全島大小和控制方式組合不當(dāng)會導(dǎo)致行人溢出，增加安全隱患獨(dú)立二次過街：

適用于有左轉(zhuǎn)專用相位且安全島較大的交叉口關(guān)鍵問題（三）：行人與非機(jī)動車控制47非機(jī)動車專用信號（或?qū)Ｓ孟辔唬┰O(shè)置條件兩相位交叉口，當(dāng)左轉(zhuǎn)非機(jī)動車流量較大（>30輛/周期），宜設(shè)置左轉(zhuǎn)非機(jī)動車專用信號和專用相位。四相位交叉口，當(dāng)相位切換期間非機(jī)動車所需的綠燈間隔時間比平行方向機(jī)動車超出3s以上時，應(yīng)設(shè)置非機(jī)動車專用信號，并采取非機(jī)動車信號早斷。三相位交叉口，支路方向參照兩相位交叉口非機(jī)動車左轉(zhuǎn)專用信號和相位設(shè)置條件；主路方向參照四相位交叉口非機(jī)動車專用信號設(shè)置條件。關(guān)鍵問題（四）：單點(diǎn)感應(yīng)（公交優(yōu)先）感應(yīng)信號控制的不同層次不同感應(yīng)控制策略的基本原則、適用條件、控制策略及檢測器布設(shè)方法。48基于在線檢測數(shù)據(jù)的方案選擇綠燈時間延長（車頭時距、占有率、擁擠）相序交換相位請求信號控制方案生成關(guān)鍵問題（四）：單點(diǎn)感應(yīng)（公交優(yōu)先）公交優(yōu)先控制：有條件的、多向公交請求區(qū)分優(yōu)先級。49控制策略控制目標(biāo)交叉口控制模式時刻表線路和車輛檢測器適用公交類型公交檢測器社會車輛檢測器需要不需要區(qū)分不區(qū)分檢入檢出實時常規(guī)公交BRT、有軌電車被動優(yōu)先公交車輛延誤最小定時控制√√√主動優(yōu)先公交車輛延誤最小感應(yīng)控制√√√√√√√實時優(yōu)先多項性能指標(biāo)優(yōu)化，含公交時刻表偏移最小或車頭時距偏移最小感應(yīng)控制√√√√√√關(guān)鍵問題（五）：干線協(xié)調(diào)信號控制50關(guān)鍵問題（五）：干線協(xié)調(diào)信號控制51結(jié)合我國信號控制現(xiàn)狀，強(qiáng)調(diào)了定時干線協(xié)調(diào)信號控制重要性；提出了實用的定時干線協(xié)調(diào)信號控制的適用條件和設(shè)計原則；引入了基于交叉口與綠波帶中心點(diǎn)距離的相位結(jié)構(gòu)設(shè)計方法；系統(tǒng)分析了干線協(xié)調(diào)的形式及其適用性和優(yōu)缺點(diǎn)。綠初協(xié)調(diào)、綠末協(xié)調(diào)連續(xù)綠波、非連續(xù)綠波同步式綠波、協(xié)調(diào)式綠波關(guān)鍵問題（五）：干線協(xié)調(diào)信號控制52A

綠波帶中心點(diǎn)交點(diǎn)與交叉口中心重合B

綠波帶中心點(diǎn)交點(diǎn)靠近交叉口中心C

綠波帶中心點(diǎn)交點(diǎn)與交叉口中心有中等距離D綠波帶中心點(diǎn)交點(diǎn)與交叉口中心有較遠(yuǎn)距離交叉口與綠波帶中心點(diǎn)的距離和信號相位結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系干線協(xié)調(diào)信號控制中的基本相位結(jié)構(gòu)關(guān)鍵問題（五）：干線協(xié)調(diào)信號控制協(xié)調(diào)控制配時流程53匯報綱要引言信號控制的基本問題與關(guān)鍵問題

《安徽省城市道路交叉口信號控制設(shè)計規(guī)范》典型案例結(jié)語54案例一：復(fù)雜交叉口的精細(xì)化設(shè)計與控制七岔口邊界交叉口精細(xì)化設(shè)計案例一：復(fù)雜交叉口的精細(xì)化設(shè)計與控制5656中國城市交通規(guī)劃2013年年會設(shè)置交通島和導(dǎo)行線，有效渠化交通流，導(dǎo)流島也可為行人提供駐足空間?；谓徊婵诜纸獬扇舾蓚€標(biāo)準(zhǔn)交叉口案例一：復(fù)雜交叉口的精細(xì)化設(shè)計與控制57流線分析，確定主要協(xié)調(diào)方向案例一：復(fù)雜交叉口的精細(xì)化設(shè)計與控制短連線交叉口的處理權(quán)衡行人過街需求和機(jī)動車流量，犧牲一條人行橫道，增加蓄車空間案例一：復(fù)雜交叉口的精細(xì)化設(shè)計與控制59交通組織的特殊考慮59公交?？空景咐唬簭?fù)雜交叉口的精細(xì)化設(shè)計與控制60案例