交通工程基礎(chǔ)第21講道路通行能力3交通信號(hào)控制.ppt

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第21講道路通行能力 3 2 四 信號(hào)交叉口通行能力 一 信號(hào)交叉口的通行能力交叉口的通行能力是對(duì)每一進(jìn)口道規(guī)定的 它是在現(xiàn)行的交通狀況 車(chē)行道和信號(hào)設(shè)計(jì)條件下 某一指定進(jìn)口道所能通過(guò)交叉口的最大流率 觀測(cè)流率的間隔時(shí)間一般為15min 通行能力以輛 小時(shí)表示 信號(hào)交叉口的通行能力是以飽和流率的概念為基礎(chǔ)的 飽和流率是指在現(xiàn)行的道路和交通條件下 指定的進(jìn)口道或車(chē)道組能通過(guò)交叉口的最大流率 飽和流率的符號(hào)為S 其單位用有效綠燈小時(shí)通過(guò)的車(chē)輛數(shù)表示 輛 綠燈小時(shí) 3 指定的車(chē)道組或進(jìn)口道的通行能力可表示為 6 2 4 二 信號(hào)交叉口的服務(wù)水平信號(hào)交叉口的服務(wù)水平用延誤來(lái)衡量 延誤是反映駕駛員不舒適 受阻 油耗和行駛時(shí)間損失的指標(biāo) 服務(wù)水平標(biāo)準(zhǔn)用15min分析期間內(nèi)每輛車(chē)的平均停車(chē)延誤來(lái)表示 5 三 我國(guó)使用的分析方法 停車(chē)線斷面法 凡車(chē)輛通過(guò)停車(chē)線斷面就認(rèn)為車(chē)輛已經(jīng)進(jìn)入交叉口 對(duì)于直行專(zhuān)用車(chē)道 右轉(zhuǎn)專(zhuān)用車(chē)道 左轉(zhuǎn)專(zhuān)用車(chē)道 不設(shè)左轉(zhuǎn)專(zhuān)用車(chē)道的左轉(zhuǎn)專(zhuān)用車(chē)道 直左混行車(chē)道 直右混行車(chē)道都有專(zhuān)門(mén)的計(jì)算公式 6 十字形交叉口設(shè)計(jì)通行能力等于各進(jìn)口道設(shè)計(jì)通行能力之和 進(jìn)口道設(shè)計(jì)通行能力等于各車(chē)道設(shè)計(jì)通行能力之和 十字交叉口的設(shè)計(jì)通行能力 7 直行道的設(shè)計(jì)通行能力Cs一條直行車(chē)道的設(shè)計(jì)通行能力 pcu h T信號(hào)燈周期 s tg信號(hào)每周期內(nèi)的綠燈時(shí)間 s t0綠燈亮后 第一輛車(chē)啟動(dòng) 通過(guò)停車(chē)線的時(shí)間 s 如無(wú)本地實(shí)例數(shù)據(jù) 可采用2 3s ti直行或右行車(chē)輛過(guò)停車(chē)線的平均時(shí)間 s pcu 折減系數(shù) 可用0 9 8 直右車(chē)道通行能力直左車(chē)道設(shè)計(jì)通行能力直左右車(chē)道設(shè)計(jì)通行能力 直左車(chē)道中左轉(zhuǎn)車(chē)所占比例 9 設(shè)專(zhuān)用左轉(zhuǎn) 專(zhuān)用右轉(zhuǎn)車(chē)道時(shí) 只設(shè)專(zhuān)用左轉(zhuǎn)車(chē)道時(shí) 只設(shè)專(zhuān)用右轉(zhuǎn)車(chē)道時(shí) 進(jìn)口道的設(shè)計(jì)通行能力 10 在一個(gè)信號(hào)周期內(nèi) 對(duì)面到達(dá)的左轉(zhuǎn)車(chē)超過(guò)3 4pcu時(shí) 左轉(zhuǎn)車(chē)通過(guò)交叉口將影響本面直行車(chē) 因此 應(yīng)折減本面各直行車(chē)道 包括直行 直左 直右 直左右車(chē)道 的設(shè)計(jì)通行能力 Ce進(jìn)口道的設(shè)計(jì)通行能力 pcu h ns各種直行車(chē)道數(shù) C1e進(jìn)口道左轉(zhuǎn)車(chē)的設(shè)計(jì)通過(guò)量 pcu h 等于Ce lC1e 不折減本面各種直行車(chē)道設(shè)計(jì)通行能力的對(duì)面左轉(zhuǎn)車(chē)數(shù) pcu h 當(dāng)交叉口小時(shí)為3n 大時(shí)為4n n為每小時(shí)信號(hào)周期數(shù) 直行車(chē)道通行能力折減 11 例 已知某交叉口設(shè)計(jì)如圖所示 東西干道一個(gè)方向有三條車(chē)道 南北支路一個(gè)方向有一條車(chē)道 信號(hào)燈管制交通 信號(hào)配時(shí) 周期T 120s 綠燈tg 52s 車(chē)種比例大車(chē) 小車(chē)為2 8 東西方向左轉(zhuǎn)車(chē)占該進(jìn)口交通量的15 右轉(zhuǎn)車(chē)占該進(jìn)口交通量的10 南北方向左右轉(zhuǎn)車(chē)占該進(jìn)口交通量的15 求交叉口的設(shè)計(jì)通行能力 12 解先計(jì)算東西方向干道 東進(jìn)口有三條車(chē)道 區(qū)分為專(zhuān)用左轉(zhuǎn) 直行和直右三種車(chē)道 1 計(jì)算直行車(chē)道的設(shè)計(jì)通行能力取據(jù)車(chē)種比例為2 8 查表9 43 得ti 2 65 2 計(jì)算直右車(chē)道的設(shè)計(jì)通行能力 13 3 東進(jìn)口屬于設(shè)有專(zhuān)用左轉(zhuǎn)車(chē)道而未設(shè)右轉(zhuǎn)專(zhuān)用車(chē)道類(lèi)型 4 該進(jìn)口專(zhuān)用左轉(zhuǎn)車(chē)道的設(shè)計(jì)通行能力 5 驗(yàn)算是否需要折減當(dāng)時(shí) 應(yīng)當(dāng)折減 14 不影響對(duì)面直行車(chē)輛行駛的左轉(zhuǎn)交通量等于4n n為1h內(nèi)周期個(gè)數(shù) 因?yàn)門(mén) 120s所以有進(jìn)口設(shè)計(jì)左轉(zhuǎn)交通量C1e C1 188pcu h 6 西進(jìn)口設(shè)計(jì)通行能力同東進(jìn)口 15 7 南進(jìn)口設(shè)計(jì)通行能力該進(jìn)口只有直 左 右混行車(chē)道 其設(shè)計(jì)通行能力計(jì)算 8 驗(yàn)算南進(jìn)口的左轉(zhuǎn)車(chē)是否影響對(duì)面直行車(chē) 因?yàn)槟媳边M(jìn)口車(chē)道劃分相同 即驗(yàn)算北進(jìn)口左轉(zhuǎn)是否影響南進(jìn)口車(chē)的直行設(shè)計(jì)左轉(zhuǎn)交通量C1 493 0 15 74pcu h 設(shè)計(jì)左轉(zhuǎn)交通量 不需要折減 9 交叉口的設(shè)計(jì)通行能力交叉口設(shè)計(jì)通行能力等于四個(gè)進(jìn)口設(shè)計(jì)通行能力之和 東進(jìn)口折減后的設(shè)計(jì)通行能力為1118pcu h 西進(jìn)口折減后的設(shè)計(jì)通行能力為493pcu h 故該交叉口的設(shè)計(jì)通行能力為 16 周期長(zhǎng) 綠燈時(shí)間 啟動(dòng)延誤 平均車(chē)頭時(shí)距 直行車(chē)道的設(shè)計(jì)通行能力 確定混行車(chē)道 左轉(zhuǎn)車(chē)道 右轉(zhuǎn)車(chē)道的影響 計(jì)算整個(gè)交叉口的通行能力 計(jì)算進(jìn)口i的通行能力 左轉(zhuǎn)車(chē)是否影響對(duì)向直行車(chē) 折減對(duì)向直行車(chē)道的通行能力 Y N 17 第七章交通信號(hào)控制 18 第一節(jié)概述 一交通信號(hào)控制二信號(hào)控制參數(shù)與基本概念 19 現(xiàn)代交通控制與管理 簡(jiǎn)稱(chēng) 管制 包括交通控制與交通管理兩大部分內(nèi)容 交通控制即采用人工或電子技術(shù) 如信號(hào)監(jiān)視 監(jiān)控系統(tǒng)等科學(xué)方法與手段 對(duì)動(dòng)態(tài)交通流實(shí)行控制 交通管理即按交通法規(guī)和規(guī)則 要求 合理地引導(dǎo) 限制和組織交通流 交通控制與管理 20 空間分離 1 平面渠化 2 立體交叉時(shí)間分離 1 交通信號(hào)控制 2 停車(chē)控制 3 讓路法 平面交叉口的交通管制方式 21 交通信號(hào)控制的發(fā)展 l886年倫敦的威斯敏斯特教堂安裝了一臺(tái)紅綠兩色煤氣照明燈 用以指揮路口馬車(chē)的通行 不幸發(fā)生意外爆炸 以致遭到人們的反對(duì)而夭折 1917年美國(guó)鹽湖城開(kāi)始使用聯(lián)動(dòng)式信號(hào)系統(tǒng) 將六個(gè)路口作為一個(gè)系統(tǒng) 用人工手動(dòng)方法加以控制 1918年初紐約街頭出現(xiàn)了新的人工手動(dòng)紅黃綠三色信號(hào)燈 同現(xiàn)在的信號(hào)機(jī)甚為相似 1922年美國(guó)休斯頓建立了一個(gè)同步控制系統(tǒng) 以一個(gè)崗?fù)橹行目刂茙讉€(gè)路口 1926年英國(guó)倫敦成立了第一臺(tái)自動(dòng)交通信號(hào)機(jī)在大街上使用 可以說(shuō)是城市交通自動(dòng)控制信號(hào)機(jī)的開(kāi)始 22 20世紀(jì)30年代開(kāi)始在美國(guó) 英國(guó)生產(chǎn)了氣動(dòng)橡皮管式的車(chē)輛感應(yīng)信號(hào)控制器 用以檢測(cè)交通流量 調(diào)整綠燈時(shí)間長(zhǎng)短 減少車(chē)輛在路口的延誤 比定時(shí)控制靈活 以后又發(fā)明了雷達(dá) 超聲波 光電 地磁 微波 紅外以及環(huán)形線圈等檢測(cè)器 對(duì)于交通自動(dòng)控制檢測(cè)和數(shù)據(jù)采集起了很大作用當(dāng)前用得最廣的是環(huán)形線圈檢測(cè)器 交通信號(hào)控制的發(fā)展 23 1917年英國(guó)運(yùn)輸與道路研究實(shí)驗(yàn)室 TRRL 的專(zhuān)家們研制了 TRANSYT TRAFFICNETWORKSTUDYYOOL 它是一個(gè)脫機(jī)仿真優(yōu)化的配時(shí)程序 應(yīng)用很廣 效果很好 經(jīng)不斷完善 改進(jìn) 現(xiàn)在已發(fā)行了9版 但由于其配時(shí)方案系以歷史資料為依據(jù) 不能有效地及時(shí)隨交通流量變化而改變 故1980年英國(guó)TRRL又提出了SCOOT splitoffsetoptimizationtechnique 實(shí)時(shí)自適應(yīng)交通控制系統(tǒng) 接受進(jìn)口道上游安裝車(chē)輛檢測(cè)器所采集到的車(chē)輛到達(dá)信息 通過(guò)聯(lián)機(jī)處理形成控制方案 并可適時(shí)調(diào)整綠信比 周期長(zhǎng)度及相位差等參數(shù) 使之同變化的交通流相適應(yīng) 其所產(chǎn)生的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益比用TRANSYT 8 固定配時(shí)系統(tǒng)約高出10 左右 交通信號(hào)控制的發(fā)展 24 在scoot面世的同時(shí) 澳大利亞新南威爾士干線道路局的西姆斯也開(kāi)發(fā)了一個(gè)SCATS控制系統(tǒng) 并在悉尼市開(kāi)始應(yīng)用 它是一個(gè)能自選方案適時(shí)自適應(yīng)控制系統(tǒng) 上述三個(gè)系統(tǒng)是當(dāng)今普遍采用較為著名的交通控制系統(tǒng) 其它各地開(kāi)發(fā)或使用的控制軟件還有不少 但未能在較大的范圍內(nèi)應(yīng)用 交通信號(hào)控制的發(fā)展 25 交通信號(hào)控制的作用 從時(shí)間上將相互沖突的交通流予以分離 使其在不同時(shí)間通過(guò) 以保證行車(chē)安全對(duì)于組織 指揮和控制交通流的流向 流量流速 維護(hù)交通秩序等均有重要的作用迫使車(chē)流有序地通過(guò)路口 提高了路口效率和通過(guò)能力減輕了噪聲 降低了汽車(chē)廢氣的污染 26 交通信號(hào)控制的分類(lèi) 1 按控制范圍分類(lèi)單點(diǎn)交叉口交通信號(hào)控制 點(diǎn)控 主干路交通信號(hào)協(xié)調(diào)控制 線控 區(qū)域交通信號(hào)系統(tǒng)控制 面控 27 2 按控制方法分類(lèi)定時(shí)控制感應(yīng)控制 28 定時(shí)控制 交叉口的信號(hào)控制按事先設(shè)定的配時(shí)方案運(yùn)行即為定時(shí)控制 亦稱(chēng)定周期控制 適合于那些交通量不大 變化較穩(wěn)定 相鄰交叉口距離較遠(yuǎn)的交叉口 根據(jù)一天內(nèi)采用配時(shí)方案的多少 分 單點(diǎn)定周期控制 一天只有一種配時(shí)方案多段定周期控制 一天按不同時(shí)段的交通量采用幾種配時(shí)方案 29 定時(shí)控制 定時(shí)控制的基本方式是單個(gè)交叉口的定時(shí)控制 線控 面控也都可以采用定時(shí)控制方式 稱(chēng)為靜態(tài)線控 靜態(tài)面控系統(tǒng) 30 感應(yīng)控制 在交叉口進(jìn)口道上設(shè)置車(chē)輛檢測(cè)器 信號(hào)燈配時(shí)方案可隨檢測(cè)器檢測(cè)到的車(chē)流信息而隨時(shí)改變的一種控制方式 根據(jù)檢測(cè)器設(shè)置方式的不同 可分為 半感應(yīng)控制 只在部分進(jìn)口道設(shè)檢測(cè)器全感應(yīng)控制 在全部進(jìn)口道設(shè)置檢測(cè)器感應(yīng)控制的基本方式是單個(gè)交叉口的感應(yīng)控制 線控 面控采用感應(yīng)控制方式則稱(chēng)動(dòng)態(tài)線控和動(dòng)態(tài)面控系統(tǒng) 31 二信號(hào)控制參數(shù)與基本概念 1 信號(hào)相位是信號(hào)給某一支或幾支交通流的通行權(quán) 或是信號(hào)輪流給某些方向的車(chē)輛或行人的通行權(quán)的一種次序 32 第二相位時(shí)間 通行時(shí)間間隔 綠燈間隔時(shí)間第一相位時(shí)間 時(shí)間 綠 黃 紅 周期時(shí)長(zhǎng) 綠燈間隔時(shí)間 東西路南北路 東西路 南北路 第一相位 東西路 南北路 第二相位 33 信號(hào)周期 34 35 常用相位設(shè)計(jì)方案 36 實(shí)際綠燈時(shí)間黃燈時(shí)間 37 信號(hào)周期 是信號(hào)燈各種色燈輪流顯示一次所需的時(shí)間 是一次綠燈 黃燈和紅燈顯示時(shí)間之和 也是某一方向上從第一次開(kāi)放綠燈到第二次開(kāi)放綠燈的時(shí)間 最佳周期時(shí)間 最短周期 m 38 3 綠信比 一個(gè)周期內(nèi) 有效綠燈時(shí)間與周期時(shí)間之比 39 相位差絕對(duì)相位差 在一個(gè)協(xié)調(diào)信號(hào)系統(tǒng)中 以某一個(gè)信號(hào)為基礎(chǔ)準(zhǔn)信號(hào) 其它各信號(hào)的綠燈起始時(shí)間滯后于基準(zhǔn)信號(hào)的綠燈起始時(shí)間的最小時(shí)間差 稱(chēng)為絕對(duì)相位差 相對(duì)相位差 在一個(gè)協(xié)調(diào)信號(hào)系統(tǒng)中 沿車(chē)輛行駛方向任意兩相鄰信號(hào)的綠燈起始時(shí)間之差 稱(chēng)為相對(duì)相位差 40 5 綠燈間隔時(shí)間 一相位的綠燈結(jié)束到另一相位的綠燈開(kāi)始所用的時(shí)間6 黃燈時(shí)間A7 全紅時(shí)間ARI AR A 41 42 8 起動(dòng)損失時(shí)間l1當(dāng)綠燈時(shí)間開(kāi)始時(shí) 由于車(chē)輛駛出率較低造成的損失時(shí)間9 清尾損失時(shí)間l2當(dāng)綠燈時(shí)間結(jié)束時(shí) 黃燈時(shí)間內(nèi)車(chē)輛已不許越過(guò)停車(chē)線 只有綠燈期間已經(jīng)越過(guò)停車(chē)線的車(chē)輛可以繼續(xù)通行所造成的損失時(shí)間 10 總損失時(shí)間ll l1 l211 綠燈損失時(shí)間L 總 l總 43 12 飽和流率 假定進(jìn)口道全部為有效綠燈時(shí)間 可以通過(guò)的最大流量 44 13 實(shí)際綠燈時(shí)間 某一相位在一個(gè)信號(hào)周期內(nèi)所獲得的綠燈顯示時(shí)間 也稱(chēng)作相位綠燈時(shí)間 14 有效綠燈時(shí)間g實(shí)際上被有效利用了的綠燈時(shí)間 g G A l 45 15 流量比y交叉口某一進(jìn)口車(chē)道的車(chē)流量與其飽和流量的比值稱(chēng)為流量比 y V S每一相位的流量比 這一相位中交通量大的進(jìn)口流量比 將各個(gè)相位的y值求和即得出整個(gè)交叉路口的Y值 當(dāng)在一個(gè)相位中具有多個(gè)車(chē)流同時(shí)運(yùn)行時(shí) 應(yīng)取各個(gè)車(chē)流中最大的y值做為該相位的y值 46 16 相位通行能力 一個(gè)相位的通行能力 u17 相位飽和度 C y u 作業(yè) 習(xí)題 P153習(xí)題2 47