04点控定时控制

南京理工大学交通工程4多阶段定时信号控制123交通检测技术单点感应信号控制单点智能信号控制单点信号控制南京理工大学交通工程单点信号控制单个交叉口的信号控制也称为点控，比如城市郊区和交叉口间距较大、相互影响不明显的交叉口，可以实行点控。点控方式：（多时段）定时控制，感应控制，智能控制。南京理工大学交通工程单点定时信号控制单点定时信号控制（配时设计）内容主要包括：（1）确定多段式信号配时的时段划分（2）配时时段内的设计交通量（3）交叉口车道渠化与交通信号相位方案（4）信号周期时长（5）各相位信号绿信比（6）性能指标计算与服务水平评估南京理工大学交通工程单点定时信号控制单点定时信号控制参数：相位，周期时长，绿信比两种设计思路：（1）先对各项参数进行优化，再根据实际约束条件与服务水平要求进行校核，如果不符合约束条件与服务水平要求，则需要对配时参数甚至是交叉口车道渠化与交通信号相位方案进行相应的优化调整；（2）先列出各项实际约束条件，再结合这些约束条件进行各项参数的寻优。前一种思路得出的最终结果可能并非最优，但是计算方法简便；后一种思路得出的结果更加科学，但寻优过程较为复杂，适合于应用计算机软件进行计算。南京理工大学交通工程单点定时信号控制时段划分时段交通量交叉口渠化相位设计周期时间绿信比红绿灯时间性能评价服务水平配时图南京理工大学交通工程多时段定时控制-时段划分为使信号配时能适应各个时段的不同交通量，提高交叉口的通行效率，各时段的信号配时方案应按所对应的交通流规律分别优化计算确定。时段划分可视实际情况分为：早高峰时段、午高峰时段、晚高峰时段、早低峰时段、午低峰时段、晚低峰时段等。南京理工大学交通工程多时段定时控制-交通量的确定设计交通量的确定：为第i时段第j进口道第k流向的高峰15分钟交通量。min154ijkdijkqqmin15ijkq南京理工大学交通工程多时段定时控制-交通量的确定实际交通量可以实测，最后折算成标准车流量pcu/h。车型分类分类定义换算系数车型分类换算系数轻型车辆3轮或4轮车辆1.0公共汽车和大型客车2.0中型车辆2轴、多于4轮1.5摩托车0.4重型车辆多于2轴2.3自行车0.2返回南京理工大学交通工程车道的渠化包括：根据道路宽度确定车道数、车道的用途。★根据进口道各向车流的设计交通量确定各流向的车道数★由于车辆在交叉口行驶的速度较低，因此交叉口进口道的宽度可略小于路段上车道的宽度★在设计交叉口出口道时，应注意与信号相位设计同时考虑，最好保证在同一相位中，进口道数目与出口道数目匹配。一般说来，车道的用途有：直行、右转、左转、直行左转、直行右转、左转、右转。多时段定时控制-车道渠化南京理工大学交通工程多时段定时控制-相位设计相位设计的内容包括：相位数和相序南京理工大学交通工程多时段定时控制-相位设计①信号相位必须同进口道车道渠化（即车道功能划分）同时设计。例如，当进口道较窄、无左转专用车道时，则不能设置左转专用相位②有左转专用车道且平均每个信号周期内有3辆以上的左转车辆到达时，宜设置左转专用相位；③在同一信号相位中，各相关进口道左转车每周期平均到达量相近时，宜采用双向左转专用相位（对向左转车流一起放行），否则宜采用单向左转专用相位（对向左转车流分别放行）；④当信号相位中出现不均衡车流时，可以通过合理设置搭接车流（相当于设置交通信号的早断与滞后），最大程度地提高交叉口的运行效率。南京理工大学交通工程多时段定时控制-相位设计对于新建交叉口，在缺乏交通量数据的情况下，对车道功能划分应先采用试用方案，然后根据通车后实际各流向的交通流量调整车道划分及信号相位方案。新建十字交叉口，建议试用方案。进口车道数54四相位32车道划分方案信号相位方案进口车道数车道划分方案信号相位方案四相位四相位二相位南京理工大学交通工程多时段定时控制-最佳周期延误是评价交叉口服务水平的主要指标，确定最佳周期的目的是使延误最小。一般来说，车辆通过交叉口的延误主要是受车辆到达率和交叉口通行能力的影响。对于低饱和交通流的延误，可以采用稳态理论分析。南京理工大学交通工程低饱和交通流的稳态理论当交叉口处于低饱和交通状态时，即便在整个时间段内，各个信号周期的各进口道车辆到达率随机变化，在某些信号周期内可能出现车辆的到发不平衡，产生过剩滞留车队，但是经过短短的一两个信号周期后，过剩滞留车队将会消失，就整个时间段而言，车辆的到发始终保持平衡，过剩滞留车队对交叉口的延误时间与停车次数产生的影响不大，能够通过一定的计算公式予以表达。由此，便建立起了交叉口处于低饱和交通状态下的稳态理论。南京理工大学交通工程低饱和交通流的稳态理论稳态理论的研究对象是，当交叉口进口道处于低饱和交通状态下，车道与交叉口的延误时间与停车次数模型。基本假设：（1）各进口道车辆到达率稳定不变（稳定流）；（2）各进口道通行能力不变（常数）；（3）车辆延误时间与车辆到达率的相关关系稳定不变；（4）非饱和交通，车辆到发始终保持平衡。南京理工大学交通工程低饱和交通流的稳态理论假设不计黄灯时间tY（后补偿时间tBC与后损失时间tBL均为0），并忽略前损失时间tFL，则进口道的车辆到达与驶离情况如图.ABDFQECGHIq车辆数N时间t假设：黄灯时间为0启动时间为0排队长度，消散时间，延误时间=???S南京理工大学交通工程低饱和交通流的稳态理论排队长度，消散时间，延误时间EF等于一个绿灯时间车道最多能够放行的车辆数ABDFQECGHI排队长度Nj延误时间dkq车辆数N时间t总延误时间D=？？SABCkSdD南京理工大学交通工程低饱和交通流的稳态理论在一个信号周期内，全部到达车辆的总延误时间D等于各车辆延误时间di的总和，等于图中延误三角形ABC的面积。SqStqSBDCDRRtAB)(221212qSSqtSqStqtCDABSDRRRABC南京理工大学交通工程低饱和交通流的稳态理论总延误：在一个周期C内的车辆平均延误：此项延误是依据前三项基本假设得到的，称之为均衡相位延误。代入：CqSStCqqSSqtCqDdRRe)(2)(222)(221212qSSqtSqStqtCDABSDRRRABCEGGRtCtCtCtEGSqy)1(2)1()(222yCCqSStdRe假设：黄灯时间为0启动时间为0南京理工大学交通工程低饱和交通流的稳态理论★当进口道交通流量q增加时，均衡相位平均延误时间增加；★当进口道饱和流量S增加时，均衡相位平均延误时间减少；★当进口道方向绿信比增加时，均衡相位平均延误时间减少；★当信号周期C增加时，均衡相位平均延误时间增加。EGGRtCtCtCtEGSqy)1(2)1()(222yCCqSStdRe由于汽车的加速起动特性（损失时间不为0），实际均衡相位延误会略大于公式理论值。南京理工大学交通工程低饱和交通流的稳态理论均衡相位延误是基于交通流量q为常量的基本假设推导出来的。事实上，车辆到达率在一个信号周期与另一个信号周期之间是有随机波动的。尽管在整个时间段内交通流量稳定不变，总的平均饱和度小于1，但却并不排除在个别信号周期内，车辆到达率的随机波动导致出现暂时的过饱和现象，使得停车线后的排队车辆在一次绿灯时间内都不能放空，从而大大增加了交叉口的延误。这种暂时过饱和情况所产生的延误即称之为随机延误。南京理工大学交通工程低饱和交通流的稳态理论韦伯斯特（Webster）利用排队论与计算机模拟相结合的方法，提出了进口道车辆随机平均延误时间：可以看出，当进口道饱和度增加时，随机平均延误时间将显著攀升，特别是当饱和度接近1时，随机平均延误时间将趋向于无穷大；当两条进口道具有相等的饱和度时，交通流量大的进口道出现暂时过饱和情况的可能性将稍小，因此其所对应的随机平均延误时间也较小。)1(22xqxdr南京理工大学交通工程低饱和交通流的稳态理论阿克塞立科推导出的阿氏随机平均延误时间：为进口道平均过剩滞留车辆数qxNdsrsN进口道饱和度是决定随机平均延误时间大小最主要的因素。随着饱和度的增高，随机平均延误时间将迅速增大。015.10xxxNs00xxxx6000.670EGtSx南京理工大学交通工程低饱和交通流的稳态理论综合均衡相位平均延误时间de的计算公式与随机平均延误时间dr的计算公式，可得建立在稳态理论基础上的进口道车辆平均延误时间：)1(2)1(2)1(22xqxyCdddreqxNyCdddsre)1(2)1(2将一个信号周期内各进口道的总延误时间相加求出交叉口的总延误时间，再除以一个信号周期内到达交叉口的车辆数即得交叉口的平均延误时间。南京理工大学交通工程低饱和交通流的稳态理论在忽略不完全停车的情况下，从图可以看出，在一个信号周期内，有一次停车的车辆总数H等于图中延误三角形ABC的高CD：从而可以推得进口道的均衡相位平均停车次数he等于：当进口道的交通流量q减少或饱和流量S增加，即进口道交通流量比y减小时，均衡相位平均停车次数he减少；当进口道方向绿信比λ增加时，均衡相位平均停车次数he减少；信号周期C的大小与均衡相位平均停车次数he基本无关。yCqSqStqCDHR11yCqHhe11南京理工大学交通工程低饱和交通流的稳态理论车辆到达率的随机波动所导致出现的暂时过饱和，将使得停车线后的排队车辆在一次绿灯时间内都不能放空，产生平均过剩滞留车队，出现二次停车现象。这种暂时过饱和情况所产生的停车次数即称之为随机停车次数，阿克塞立科等人通过研究分析给出了随机平均停车次数hr的近似计算公式：当进口道饱和度增大时，随机平均停车次数将迅速增大，特别是当饱和度接近1时，随机平均停车次数将趋向于无穷大；当信号周期C增加时，随机平均停车次数减少。yCqxehkr111.0129.0xxqSk133.1南京理工大学交通工程低饱和交通流的稳态理论综合均衡相位平均停车次数与随机平均停车次数的计算公式，可得建立在稳态理论基础上的进口道车辆平均停车次数h的计算公式：将一个信号周期内各进口道的总停车次数相加求出交叉口的总停车次数，再除以一个信号周期内到达交叉口的车辆数即得交叉口的平均停车次数。Cqxeyhhhkre12119.0南京理工大学交通工程低饱和交通流的稳态理论当饱和度接近1时，由稳态理论所推导出来的延误时间与停车次数计算公式均不能给出正确的结果，按照计算公式得到的延误时间与停车次数都趋向于无穷大，这与实际情况相悖，此时需要寻找新的理论模型来进行研究。Cqxeyhhhkre12119.0)1(2)1(2)1(22xqxyCdddre南京理工大学交通工程过饱和交通流的定数理论定数理论的研究对象是，当交叉口进口道处于过饱和交通状态下，车道与交叉口的延误时间与停车次数的数学表达式。定数理论的基本假设：①各进口道的车辆平均到达率稳定不变；②各进口道断面的通行能力为常数；③时间段起始点的初始排队长度为零；④过饱和排队车辆长度随时间的增长而直线增加。南京理工大学交通工程过饱和交通流的定数理论当交叉口处于过饱和交通状态，进口道的到达车辆数将明显大于其最大可放行车辆数，每次绿灯结束时存在线性增长的滞留排队车辆，过饱和进口道车辆延误分析图ABCDEFGQJqHIS车辆数N时间t延误多边形南京理工大学交通工程过饱和交通流的定数理论平均延误：QLtQtQCQCqnQCnnnntQCQCqnCQCnnDDddRRRninjji22121121211211112