交叉口信号控制方案设计

1/301交叉口信号控制方案设计

组员：陈清元杨陈成重庆大学自动化学院2014年11月2/18提纲背景及问题描述设计方案与结果总结与展望3/181、背景及问题描述背景

交叉口在城市交通中占有重要地位

在交叉口处容易形成交通瓶颈，从而影响整个城市路网能力的发挥合理地设计交叉口信号控制方案可提高交叉口处的车辆运行效率，保障行车安全交叉口处车流量较大车辆在交叉口地区反复分流、合流和交叉4/181、背景及问题描述问题描述中关村东路和成府路交叉口各个方向上的车流量比较均衡具有典型性、规范性易于分析如何设计此交叉口

的控制信号？5/18提纲背景及问题描述设计方案与结果总结与展望6/18信号相位相序设计1信号配时设计22、设计方案与结果设计方案与结果7/182、设计方案与结果信号相位相序设计安全性原则——相位内部交通流冲突尽可能少。效率性原则——相位设计要提高交叉口的时间和空间资源利用率。

均衡性原则——相位设计需兼顾各流向车流之间的饱和度均衡，应保证相位内部之间各流向的流量比相差不大，才能不浪费绿灯时间。

连续性原则——一个流向在一个周期中只能获得一次连续的绿灯时间；一个进口的所有流向要在连续相位中放行完毕；如果几股车流共用车道，它们必须同步放行。习惯性原则——符合驾驶习惯，方便驾驶员理解。基本原则：8/182、设计方案与结果信号相位相序设计一个完整的信号相位相序设计流程应包括相位设计形式选择、左转相位设计、相序设计三步。设计流程：

第一步：相位设计形式选择实际应用中主要有两种相位设计形式对称流向放行相位形式单口放行相位形式（各进口单独放行）9/182、设计方案与结果信号相位相序设计该交叉口各方向均设有左转专用车道，不满足使用单口放行相位形式的条件，再结合该交叉口的交通流量情况，因此使用对称流向放行相位形式。使用单口放行相位形式的条件：①左转和直行共用车道，左转没有专用车道②达到设置左转专用相位的条件③车道数越多的方向对应的车流量反而越少只有当同时满足这三个条件时，才建议采用单口放行相位形式。交通流量计算表进口道交通量饱和流量流量比东左转15615500.1006直行40816500.2473西左转34015500.2194直行41416500.2509南左转22615500.1458直行44616500.2703北左转20415500.1316直行44016500.2667中关村东路和成府路交叉口示意图10/182、设计方案与结果信号相位相序设计

第二步：左转相位设计左转相位在相位设计中非常关键，它对交叉口的安全和运行效率的影响很大。左转相位类型

左转专用相位(类似于保护型左转相位)——为左转交通流专门设置一个相位，不与其它交通流共用。

左转共用相位(类似于许可型左转相位)——左转和其它交通流共用一个相位，在相位运行时，允许左转交通流利用可接受间隙通过交叉口。

禁止左转相位——禁止某个方向的交通流左转作为信号相位设计的一个形式，主要用来保持交叉口的畅通性。在这种情况下，需要在交叉口前方设置“禁止左转”标志。11/182、设计方案与结果信号相位相序设计该交叉口各方向左转车道数均为2，根据左转专用相位判定条件，应设立左转专用相位。只要满足该表中任意一个判定指标，则交叉口应使用左转专用相位。左转专用相位类型判定条件表判定指标阈值左转车道数≥2对向直行车道数≥3左转流量≥300辆/小时左转流量与对向直行流量乘积＞50000（一个对向直行车道）＞90000（两个对向直行车道）左转交通事故起数≥4起/年中关村东路和成府路交叉口示意图12/182、设计方案与结果信号相位相序设计

第三步：相序设计在设计相序时应注意以下几点：保证不同相位交通流平稳衔接。在一个信号周期内，每个交通流只有一个连续的通行权。当交叉口进口方向的某个转向交通流量较大，排队车辆会阻塞同方向其它交通流时，应考虑先放行该转向交通流。应根据当地驾驶员、行人和非机动车行驶习惯进行设计，比如一些地方习惯先放行直行再放行左转，另一些地方习惯先放行左转再放行直行。在单口放行相位中，一般应优先采用对向进口衔接或者逆时针方向衔接，避免采用顺时针方向衔接。

如果交叉口机动车放行方式为左转专用相位加左弯待转区，则应先放直行后放左转，只有这样才能发挥左弯待转区的作用。在一个信号周期内各个相位的运行顺序。13/182、设计方案与结果信号相位相序设计中关村东路和成府路交叉口左弯待转区采用先放直行后放左转的相序14/182、设计方案与结果信号相位相序设计最终设计方案：综合以上分析结果，得到如下所示相位相序设计方案（双向左转）：15/18信号相位相序设计1信号配时设计22、设计方案与结果设计方案与结果16/18Webster方法的中心思想是使所有随机到达信号交叉口的车辆总延误时间最小。

每一相位的单车延误时间：

信号配时设计就是设计各相位中各种信号灯色（绿、黄、红）的运行时间。

——

信号周期，单位为秒；

——

绿信比；

——

流量比，=交通量/饱和流量；

——

进口道平均到达率；

——

饱和度。2、设计方案与结果信号配时设计采用Webster方法进行信号配时设计：式中：17/182、设计方案与结果信号配时设计总延误时间：

——

第

相位的车辆到达率；——

相位数。式中：要使总延误时间最小，则令,经化简计算求出此时的信号周期(即最佳周期)为：式中：

——

总损失时间，单位为秒；

——

各相位最大流量比之和，计算Y值大于0.9时，须改进信号相位设计方案，重新设计。周期限制：信号周期设置过短，对行车安全不利；而信号周期过长，又会导致车辆延误时间急速增长，经过研究，有如下信号周期限制数学表达式：18/302、设计方案与结果信号配时设计交通流量计算表

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东直西左东左交通量446440226204414408340156饱和流量16501650155015501650165015501550流量比0.27030.26670.14580.13160.25090.24730.21940.1006流量比总和：进口道交通量饱和流量流量比东左转15615500.1006直行40816500.2473西左转34015500.2194直行41416500.2509南左转22615500.1458直行44616500.2703北左转20415500.1316直行44016500.2667

——

停车线到冲突点的距离；

——

车辆在进口道上的速度；

——

车辆制动时间。19/302、设计方案与结果信号配时设计式中：总损失时间:式中：

——

各相位黄灯时间，一般为，这里取；

——

各相位启动损失时间，一般为

；

——

各相位绿灯间隔时间。绿灯间隔时间：经计算得：则：，满足信号周期限制。20/302、设计方案与结果信号配时设计总有效绿灯时间：第一相位：第二相位：

第三相位：

第四相位：

各相位有效绿灯时间

和显示绿灯时间：

21/302、设计方案与结果信号配时设计

第一相位第二相位第三相位第四相位绿灯时间51274741黄灯时间3333红灯时间122146126132总时间176176176176

直行红灯时间直行绿灯时间左转红灯时间左转绿灯时间黄灯时间东12647132413西12647132413南12251146273北12251146273信号配时结果表：信号配时图：22/30交叉口总通行能力：2、设计方案与结果信号配时设计各相位绿信比：23/302、设计方案与结果信号配时设计其它相位相序设计方案：方案一：不专设左转相位

第一相位第二相位南左南直北左北直西左西直东左东直交通量226446204440340414156408饱和流量15501650155016501550165015501650流量比0.14580.27030.13160.26670.21940.25090.10060.2473

经计算得到信号周期：

，不符合周期限制条件，此相位设计不合理。24/30流量比总和：Y=1.0352>0.9，此相位设计不合理。2、设计方案与结果信号配时设计方案二：单口放行

第一相位第二相位第三相位第四相位南左南直东左东直北左北直西左西直交通量226446156408204440340414饱和流量15501650155016501550165015501650流量比0.14580.27030.10060.24730.13160.26670.21940.250925/18提纲背景及问题描述设计方案与结果总结与展望26/183、总结与展望总结展望

以特定的交叉路口为例，结合交叉路口的实际几何特征和采集的流量数据，按照相位相序的设计原则进行了定性分析，最终选择了四相位双向左转直行优先的相位相序设计方案。