第七章 交通控制与管理PPT讲稿.ppt
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1、第七章 交通控制与管理第1页,共53页,编辑于2022年,星期一7.1 概述交 通 工 程 学 v交通控制与管理的目的:交通控制与管理的目的:交通控制交通控制交通控制交通控制是利用交通信号调节交通流以实现交通效是利用交通信号调节交通流以实现交通效益(迅速、通畅、安全、环保)的进一步改善的技术,益(迅速、通畅、安全、环保)的进一步改善的技术,因此最佳的交通控制是建立在因此最佳的交通控制是建立在交通流的可控性交通流的可控性交通流的可控性交通流的可控性基础之上,基础之上,建立在工程性改善交通措施基础之上,随着高新技术建立在工程性改善交通措施基础之上,随着高新技术的发展,交通控制技术正向智能交通系统的
2、发展,交通控制技术正向智能交通系统(ITSITS)技术技术演变演变;交通管理交通管理交通管理交通管理是运用各种手段和措施实现交通需求与交是运用各种手段和措施实现交通需求与交通设施服务能力达到最佳的平衡,确保交通安全与通通设施服务能力达到最佳的平衡,确保交通安全与通畅,改善环境等。具有微观的性质;畅,改善环境等。具有微观的性质;主要是对主要是对交叉口交叉口的控制与管理的控制与管理。第2页,共53页,编辑于2022年,星期一v进行交通控制与管理的原因进行交通控制与管理的原因 1.1.自行车辆太大(非根本原因);自行车辆太大(非根本原因);2.2.太大的交叉口面积,干扰交通(误区);太大的交叉口面积
3、,干扰交通(误区);3.3.交通流的渠化;交通流的渠化;4.4.行政部门不协调(设计、规划、管理)行政部门不协调(设计、规划、管理)v交通控制与管理的主要手段:交通控制与管理的主要手段:交通规则及限制措施的规定、条例等;交通信号;交通规则及限制措施的规定、条例等;交通信号;交通标志;交通标示。交通标志;交通标示。第3页,共53页,编辑于2022年,星期一基本技术发展情况(考察国内外情况)单点交通信号控制(以一个交叉口为单元,单点交通信号控制(以一个交叉口为单元,5050年代以前);年代以前);定时信号控制;感应式信号控制;定时信号控制;感应式信号控制;脱机系统控制(若干交叉口信号协调控制脱机系
4、统控制(若干交叉口信号协调控制60607070年代,年代,TRANSYT TRANSYT 等)等)绿波带控制;网络化控制绿波带控制;网络化控制 实时自适应控制系统实时自适应控制系统(70(708080年代,基于实时采集的路面交通流信息年代,基于实时采集的路面交通流信息动态优化计算最佳的控制方案)动态优化计算最佳的控制方案)单点实时自适应控制;单点实时自适应控制;网络实时自适应控制系统(网络实时自适应控制系统(SCOOTSCOOT英国英国,SCATS,SCATS澳大利亚澳大利亚,75-244375-2443系统中国)系统中国)第4页,共53页,编辑于2022年,星期一中国城市交通控制系统基本情况
5、北京、大连等:北京、大连等:SCOOT英国系统英国系统 上海、广州、杭州、沈阳等:上海、广州、杭州、沈阳等:SCATS澳大利亚系统澳大利亚系统 深圳等:京三系统深圳等:京三系统日本系统;日本系统;南宁、武汉、长春、郑州等南宁、武汉、长春、郑州等西班牙系统西班牙系统 太原等太原等意大利系统;意大利系统;济南等:美国系统;济南等:美国系统;还有韩国系统等,真可谓还有韩国系统等,真可谓“八国八国”系统共存;系统共存;实践证明:这些系统不仅不适应于中国的混合道路交通情况,实践证明:这些系统不仅不适应于中国的混合道路交通情况,实践证明:这些系统不仅不适应于中国的混合道路交通情况,实践证明:这些系统不仅不
6、适应于中国的混合道路交通情况,且无法适应于连续流与间断流的协调控制、公共汽车交通优先且无法适应于连续流与间断流的协调控制、公共汽车交通优先且无法适应于连续流与间断流的协调控制、公共汽车交通优先且无法适应于连续流与间断流的协调控制、公共汽车交通优先控制,更无法适应于中国城市发展智能交通系统控制,更无法适应于中国城市发展智能交通系统控制,更无法适应于中国城市发展智能交通系统控制,更无法适应于中国城市发展智能交通系统(ITS)(ITS)(ITS)(ITS)的需要;的需要;的需要;的需要;中国系统的开发研究长期以来被错误地认为是硬件之事,国外中国系统的开发研究长期以来被错误地认为是硬件之事,国外中国系
7、统的开发研究长期以来被错误地认为是硬件之事,国外中国系统的开发研究长期以来被错误地认为是硬件之事,国外恰恰相反;恰恰相反;恰恰相反;恰恰相反;交通监控系统在中国将形成巨大的产业:高速公交通监控系统在中国将形成巨大的产业:高速公交通监控系统在中国将形成巨大的产业:高速公交通监控系统在中国将形成巨大的产业:高速公路里程每年路里程每年路里程每年路里程每年10002000100020001000200010002000公里增加,各大中城市发展交通矛盾日公里增加,各大中城市发展交通矛盾日公里增加,各大中城市发展交通矛盾日公里增加,各大中城市发展交通矛盾日趋严重趋严重趋严重趋严重。第5页,共53页,编辑于
8、2022年,星期一第6页,共53页,编辑于2022年,星期一7.2 交叉口的单点信号控制交 通 工 程 学一、交通信号一、交通信号1 1、交通信号的作用:、交通信号的作用:在时间上将互相冲突的交通流进行分离,使之能安全、迅速地在时间上将互相冲突的交通流进行分离,使之能安全、迅速地通过交叉口。通过交叉口。2 2、交通信号的含义:、交通信号的含义:红灯红灯不可通行信号不可通行信号绿灯绿灯可以通行信号可以通行信号黄灯黄灯通行权终止或通行权变化提示信号;通行权终止或通行权变化提示信号;3 3、交通信号的基本参数:、交通信号的基本参数:周期时长:周期时长:是信号灯绿、黄、红显示一周所需的时间,即各种灯色
9、显示时间之和。是信号灯绿、黄、红显示一周所需的时间,即各种灯色显示时间之和。信号相位信号相位:信号轮流给某些方向的车辆或行人以通行权的一种次序。:信号轮流给某些方向的车辆或行人以通行权的一种次序。绿信比:绿信比:一个相位的绿灯时长与周期时间之比。一个相位的绿灯时长与周期时间之比。绿时差:绿时差:相邻两联动信号间绿灯启亮时的时间差相邻两联动信号间绿灯启亮时的时间差(系统协调的联动信号)系统协调的联动信号)第7页,共53页,编辑于2022年,星期一周期长相位A相位B绿灯时间红灯时间黄灯时间北两相位信号两相位信号第8页,共53页,编辑于2022年,星期一交 通 工 程 学三、单点定时信号的配时和通行
10、能力三、单点定时信号的配时和通行能力1 1、英国、英国TRRLTRRL方法方法(1 1)饱和流量)饱和流量在一次连续的绿灯时间内,交叉口进口道上连在一次连续的绿灯时间内,交叉口进口道上连续车队能够通过进口道停车线换算为小客车的最多车辆数。续车队能够通过进口道停车线换算为小客车的最多车辆数。W W 进口道宽度进口道宽度二、信号灯设置的依据二、信号灯设置的依据我国目前尚无此项规范。我国目前尚无此项规范。1 1、考查交通繁忙程度、混乱程度和事故多少,来确定是否需要实施信、考查交通繁忙程度、混乱程度和事故多少,来确定是否需要实施信号控制。号控制。2 2、考虑交叉口的冲突数,主次干道的交通流量,行人的需
11、要,事故记录。、考虑交叉口的冲突数,主次干道的交通流量,行人的需要,事故记录。第9页,共53页,编辑于2022年,星期一当当W5.5W5.5时,时,S S用下表所列数值用下表所列数值W3.003.504.004.505.005.50S185018751975217525502900饱和流量的修正饱和流量的修正进口道坡度修正:进口道坡度修正:进口道每进口道每1%的上下坡坡度,饱和流量减(或的上下坡坡度,饱和流量减(或增)增)3%。环境修正:环境修正:环境良好饱和流量可取标准值的环境良好饱和流量可取标准值的120%。右转车修正:右转车修正:右转车看作直行车,但把右转车的小客车换算右转车看作直行车,
12、但把右转车的小客车换算值增值增75%。第10页,共53页,编辑于2022年,星期一交 通 工 程 学(2 2)流量比)流量比进口道实际到达交通量同该进口道饱和流量之比:进口道实际到达交通量同该进口道饱和流量之比:(3 3)有效绿灯时间和信号损失时间)有效绿灯时间和信号损失时间有效绿灯时间有效绿灯时间实际可用于通车的绿灯时间;实际可用于通车的绿灯时间;绿灯间隔时间绿灯间隔时间上一相位绿灯结束到下一相位绿灯起亮之间的上一相位绿灯结束到下一相位绿灯起亮之间的时间;时间;信号损失时间信号损失时间包括起动损失和包括起动损失和绿灯间隔时间中的部分损失时间。绿灯间隔时间中的部分损失时间。g ge e=g+A
13、=g+Al lg ge e有效绿灯时间有效绿灯时间g g实际绿灯时间实际绿灯时间A A黄灯时间黄灯时间l l起动损失时间起动损失时间损失时间损失时间饱和流量有效绿灯时间实际绿灯时间黄灯时间红红绿黄第11页,共53页,编辑于2022年,星期一交 通 工 程 学(4 4)最佳周期时间)最佳周期时间 韦伯斯特根据其定时信号交叉口的延误公式,得出韦伯斯特根据其定时信号交叉口的延误公式,得出使延误最小的定时信号最佳周期时间公式:使延误最小的定时信号最佳周期时间公式:L L=每个周期的总损失时间,每个周期的总损失时间,Y 组成周期的全部信号相的最大组成周期的全部信号相的最大y y(流量比)值之和。(流量比
14、)值之和。l 启动损失时间启动损失时间 I 绿灯间隔时间绿灯间隔时间A 黄灯时间黄灯时间第12页,共53页,编辑于2022年,星期一交 通 工 程 学(6 6)通行能力)通行能力(5 5)信号配时)信号配时 有效绿灯时间有效绿灯时间 每周期的有效绿灯时间每周期的有效绿灯时间 按各相位的按各相位的y ymaxmax值值之比进行分配,得各相位的之比进行分配,得各相位的g ge e,然后的各相位的实际显示绿灯时,然后的各相位的实际显示绿灯时间间有效绿灯时间周期总损失时间周期时间流量比黄灯时间启动损失时间损失时间损失时间饱和流量有效绿灯时间实际绿灯时间黄灯时间红红绿黄第13页,共53页,编辑于2022
15、年,星期一2 2、澳大利亚、澳大利亚ARRBARRB方法方法v澳大利亚澳大利亚ARRBARRB方法系阿克赛立克在韦伯斯特共识的基础上加以改进提出方法系阿克赛立克在韦伯斯特共识的基础上加以改进提出的。在韦伯斯特延误公式中,当饱和度的。在韦伯斯特延误公式中,当饱和度X 1X 1时,延误时,延误d d 无穷,即无穷,即X X越接近越接近于于1 1,算得的延误越不正确,更无法计算超饱和交通情况下的延误。因,算得的延误越不正确,更无法计算超饱和交通情况下的延误。因此,阿克塞力克考虑了超饱和交通情况,把延误公式改为:此,阿克塞力克考虑了超饱和交通情况,把延误公式改为:式中:D总延误,N0平均溢流排队车数,
16、q流量 y流量比c信号周期长度饱和度x第14页,共53页,编辑于2022年,星期一v同时,再考虑停车因素,完全停车的停车率周期时间溢流排队车数再把优化周期时间的指标改为油耗,而把油耗做成延误与停车的函数,即油耗流量比式中:D总延误H每小时完全停车数 H=hqk停车损失参数,可按不同优化要求,取不同的值。绿信比第15页,共53页,编辑于2022年,星期一v 要求油耗最小时,取K=0.4;消费(包括延误、时间损失等)最小时,K=0.2;只是延误最小时,K=0。v则最佳周期时间成为周期总损失时间停车损失参数组成周期的全部信号相最大流量比值之和第16页,共53页,编辑于2022年,星期一交 通 工 程
17、 学3 3、停车线法、停车线法一条直行或直左混行车道的通行能力:一条直行或直左混行车道的通行能力:c c 信号灯周期长度;信号灯周期长度;t t灯灯绿灯时间绿灯时间t t0 0 排队待行的第一辆车从起动到通过停车线的时间,不同车种混行时取排队待行的第一辆车从起动到通过停车线的时间,不同车种混行时取2.3s2.3s;t ti i 车队通过停车线的间隔时间;车队通过停车线的间隔时间;u u左比左比混行车道中左转车所占的百分比;混行车道中左转车所占的百分比;M M 折减系数。折减系数。v参数参数M M值,是除值,是除t ti i值中已包含的各项影响因素之外的一项参数,主要值中已包含的各项影响因素之外
18、的一项参数,主要反映车辆通过交叉口的不均匀性。一般反映车辆通过交叉口的不均匀性。一般M=0.9M=0.9。第17页,共53页,编辑于2022年,星期一v 参数参数t ti i值值,据实测,据实测,t ti i小小=2.5s=2.5s,t ti i大大=3.5s=3.5s,t ti i拖拖=7.5s=7.5s。如分车种分。如分车种分车道行驶,可按实际车种选用车道行驶,可按实际车种选用t ti i值。如为混合车种,应按大型车所占比例查表值。如为混合车种,应按大型车所占比例查表或插入计算。或插入计算。v 参数参数t t灯灯值值,在计算现状交叉口通行能力时,应采用实际值。在设计,在计算现状交叉口通行能
19、力时,应采用实际值。在设计新交叉口或取得上述资料有困难时,可参照以测交叉口的数值选用。新交叉口或取得上述资料有困难时,可参照以测交叉口的数值选用。大车:小车2:83:74:65:57:38:2ti2.652.963.123.263.343.42左转专用车道的通行能力:左转专用车道的通行能力:2.96 2.96为大、小车比例是为大、小车比例是3 3:7 7时的时的t ti i值。值。右转专用车道的通行能力:右转专用车道的通行能力:3.26 3.26为大、小车各占一半时的为大、小车各占一半时的t ti i值。值。第18页,共53页,编辑于2022年,星期一四、交通感应信号的配时和通行能力四、交通感
20、应信号的配时和通行能力第19页,共53页,编辑于2022年,星期一交 通 工 程 学四、交通感应信号的配时和通行能力四、交通感应信号的配时和通行能力1 1、交通感应信号、交通感应信号通过车辆检测器测定到达进口道的交通情况,通过车辆检测器测定到达进口道的交通情况,使信号显示时间随测得交通到达情况而变化的一种控制方式。使信号显示时间随测得交通到达情况而变化的一种控制方式。2 2、控制参数、控制参数(1 1)初期绿灯时间)初期绿灯时间两个因素:两个因素:1)1)使停在停车线和检测器之间的车辆全部驶出停车线所使停在停车线和检测器之间的车辆全部驶出停车线所需的绿灯时间;需的绿灯时间;2)2)保证行人安全
21、穿过街道所需最短绿灯时间。保证行人安全穿过街道所需最短绿灯时间。(2 2)单位绿灯延长时间)单位绿灯延长时间是判断车流是否中断的参数,一般为是判断车流是否中断的参数,一般为3 34s,4s,车流中断则绿灯灭车流中断则绿灯灭,未中断则未中断则绿灯时间延长绿灯时间延长.(.(判断是否小于某一车头时距)判断是否小于某一车头时距)(3 3)绿灯极限延长时间)绿灯极限延长时间为了保持最佳绿灯信号比而规定的绿灯时间的延长限度,信号到为了保持最佳绿灯信号比而规定的绿灯时间的延长限度,信号到达绿灯极限延长时间时,绿灯结束并改换相位。达绿灯极限延长时间时,绿灯结束并改换相位。(4 4)检测器的位置)检测器的位置
22、检测器到停车线的间距,取车辆在单位绿灯延长时间内可行驶的检测器到停车线的间距,取车辆在单位绿灯延长时间内可行驶的距离。距离。第20页,共53页,编辑于2022年,星期一交 通 工 程 学3 3、感应信号的种类、感应信号的种类(1 1)全感应控制:是在所有进口道上都设置检测器,并根据各个进口道的交通量)全感应控制:是在所有进口道上都设置检测器,并根据各个进口道的交通量来分配绿灯时间的一种控制。适用于等级相当的道路相交、其交通量相仿、来分配绿灯时间的一种控制。适用于等级相当的道路相交、其交通量相仿、变化大且难于预测的交叉口上。变化大且难于预测的交叉口上。(2 2)半感应控制:检测器只设置在次要道路
23、上,并给予最小限度的必要的绿)半感应控制:检测器只设置在次要道路上,并给予最小限度的必要的绿灯时间,而把大部分绿灯时间都给主要道路的一种控制。灯时间,而把大部分绿灯时间都给主要道路的一种控制。主干绿灯到初期绿灯主干道有车次干道绿灯次干道绿灯结束到最大绿灯否是否有无是在主干道上设置检测器的半感应控制第21页,共53页,编辑于2022年,星期一012201定时周期信号全感应信号4、感应信号的通行能力、感应信号的通行能力第22页,共53页,编辑于2022年,星期一交 通 工 程 学一、概述一、概述 把一批交通信号控制连接起来,加以协调控制,形成交通信号控制系统把一批交通信号控制连接起来,加以协调控制
24、,形成交通信号控制系统。交通信号控制系统的种类:交通信号控制系统的种类:1 1、线控制、线控制一条干道上相邻交叉口交通信号的联动控制,称为线控制。一条干道上相邻交叉口交通信号的联动控制,称为线控制。2 2、面控制、面控制整个区域内各交叉口交通信号的区域控制,称为面控制。整个区域内各交叉口交通信号的区域控制,称为面控制。7.3 城市交通控制系统第23页,共53页,编辑于2022年,星期一交 通 工 程 学二、信号控制系统的基本参数二、信号控制系统的基本参数1 1、时差、时差 绝对时差:绝对时差:指各个信号的绿灯起点对于某一个标准信号绿等指各个信号的绿灯起点对于某一个标准信号绿等 起点的的时间起点
25、的的时间之差;之差;相对时差:相对时差:指相邻两信号的绿灯起点之间的时间之差,指相邻两信号的绿灯起点之间的时间之差,相对时差等于两个信号绝对时差之差。相对时差等于两个信号绝对时差之差。2 2、周期时间、周期时间 在信号控制系统中,各交叉口交通信号的周期时间必须是统一的。在信号控制系统中,各交叉口交通信号的周期时间必须是统一的。根据交通量计算出交叉口交通信号的周期时间,选其中最大的一个周期根据交通量计算出交叉口交通信号的周期时间,选其中最大的一个周期作为这个系统公用的周期时间。作为这个系统公用的周期时间。3 3、绿信比、绿信比信号控制系统中各个信号的绿信比,根据交叉口各向交通量确定。信号控制系统
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