交通管理与控制实验1-3

《交通管理与控制》

实 验 指 导 书

李文勇 编写

建筑与交通工程学院

2014.3

实 验 内 容

一、 交叉口信号模拟控制

二、 交叉口信号控制机认识及信号控制实验 三、 桂林市交叉口信号配时设计 四、 车辆检测器、电子警察系统 五、 考核

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实验一、交叉口信号模拟控制

一、 实验内容

具有公交优先通行的十字交叉口交通信号模拟控制。

利用单片机开发系统，控制十二个发光二极管（每个路口红、黄、绿）燃灭，模拟交通灯管理。

在有公交车到达时，两路交通信号为全红，以便使公交车优先通过。假定公交车通过路口的时间为10秒，公交车通过后，交通灯恢复中断前状态。本实验以单脉冲‘

’为中断申请，表示有公交车到达。

二、 实验目的

1、掌握单片机系统中I/O接口扩展及外部中断的方法； 2、学习交叉口交通信号模拟控制的实现方法。

三、 实验电路

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四、 实验说明

1、交叉口采用两相位信号控制方案，周期长度为60秒，南北绿灯30秒，黄灯3秒；东西绿灯24秒，黄灯3秒。

2、各LED发光二极管共阳极，但各发光二极管阴极接有与非门，因而使其点亮应使相应位置为高电平。

3、中断处理程序的应用，最主要的地方是如何保护进入中断前的状态，使得中断程序执行完毕后能回到交通灯中断前的状态，使得中断程序执行完毕后能回到交通中断前的状态。要保护的地方，除了累加器ACC、标志寄存器PSW外，还要注意：第一：主程序中的延时程序和中断程序中的延时不能混用，本实验中，主程序延时有的寄存器和中断延时用的寄存器应不相同。第二：主程序中每执行一步经74LS273的端口输出数据的操作时，要先将所输出的数据保存到一个单元中。因为进入中断程序也要执行往74LS273端口输出数据的操作，中断返回时如果没有恢复中断前74LS273端所锁存的数据，则显示往往出错，回不到中断前状态。还要注意一点，主程序中往端口输出数据操作要先保存再输出，例如可采用如下操作：

MOV A，#0CH MOV 20H，A

MOVX @R1，A ；R1存储内容为LS273的片选地址的低八位值

五、 接线方法

74LS273(U4)的输出，011-018接发光二极管L1-L8，CS2端接I/O译码的08-0F，另一片74LS273（U5）的021-024接发光二极管L9-L12，，CS3端接I/O译码的10-17端。此时U4的I/O地址为1B08H，U5为1B10H。单脉冲输出端‘

’接INT0。

六、 实验要求

1、完成信号控制程序； 2、完成实验报告。

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附：TSC-51/196实验台使用说明

一 硬件说明

1．TSC-51/196实验台内备有直流稳压电源，该电源的直流输出已和实验台上的J2相连。J2是一个12芯的 电源插座，电源分布与PC机主板电源插头分布相同。

2．将出厂提供的RS-232通讯电缆的二十五芯D型插头（或九芯D型插头）插入主机COM1~COM4的一个插座上，通讯电缆的另一端插在实验台上的插座J14上。选择COM1、COM2、COM3或COM4的原则是该通讯3．将实验台上的电源开关打在“关”的位置，直流电源开关K2打在OFF的位置。

4．检查实验台上时钟开关K3是否处在右边位置。右边为使用系统振荡器，也叫内时钟。除非使用用户振荡器，否则K3一律拨在右边位置。 5．检查实验台上芯片选择开关K4和J19是否在您所选择的芯片位置，选择8031时，K4应拨在右边（标有8031），J19短路片应插在右边。选择80C196KB时，K4应拨在左边，J19短路片也应插在左边。

6．将交流输入电源插头插入交流电源插座。将“电源开关”打在“开”的位置，此时“电源开关”上的指示灯应亮。用万用表检查J2上的＋5V电源应大于4.6V，±12V电源的绝对值应大于11.5V。如不正确，应首先关掉电源，并检查电源是否有问题。

7．将实验台的电源开关打在ON位置，给实验台加电。加电后，实验台电源指示灯亮。12个发光二极管亮，6个数码管显示出HELLO字样，指示实验台正常工作。

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口必须能正确工作，且与通讯电缆提供的插头匹配。

二 程序处理

1、使用文本编辑程序编辑源文件；文件后缀为ASM。 进入TSC51子目录。

2、使用文件过滤程序FILTER.EXE对源文件进行预处理。

3、使用ASM51对源文件进行编译。ASM51 *.ASM DB SB；DB、 SB为编译控制项，编译结果产生OBJ文件和LST文件。

4、使用RL51连接目标文件，产生可执行文件（无扩展名）和目标映象文件（后缀为M51）。

5、使用目标码转换程序OH.EXE将可执行文件转换成十六进制文件（后缀为HEX）。

6、使用转换程序THCON.EXE将十六进制文件转换成TMSD可执行的二进制（.BIN）文件。

7、 打开实验台电源。或在实验台电源已打开的情况下按实验台上的RESET按钮。数码管上应显示出HELLO字样。

8、在DOS提示符下，键入TMSD，以启动TMSD.EXE程序。 9、 当屏幕上显示出TMSD标题画面时，敲回车键。

10、 屏幕上显示出选择通讯口的画面时,根据实际情况选择通讯口.即通讯电缆连接的通讯口与选择的通讯口一致。例如，通讯电缆的插头插在主机的通讯口COM1上，则必须选择COM1，依次类推。

11、如通讯正常，则系统在主机屏幕上显示出主屏画面，其中主屏画面只打开了反汇编窗口。这时系统启动完毕。

12、装入程序：选择Memory|Load子菜单项，系统会弹出一个会话框，要求输入文件名。 注意：

*.ASM文件中的首地址为4000H

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实验二、交叉口信号控制机认识及信号控制实验

一、 实验目的

１．掌握信号相位、信号阶段及信号相位方案； ２．掌握交叉口信号机配置及使用方法。

二、 实验设备

信号控制机（40相位、24相位）

三、 实验内容

对一交叉口进行信号相位方案设计，并将配时数据发送到信号机上。该

交叉口采用多时段信号控制，时段如下：

0 4 7 10 13 15 18 20 24 低锋 平峰 高峰 平峰 高峰 平峰 高峰 平峰

平峰时交叉口上信号周期为90s，配时如下：（1）东西左转通行15s，2sY（Yellow）；（2）东西直右通行24s，3sY；（3）南北左转通行15s，2sY；（4）南北直右通行26s，3sY。

高峰周期为120s，低峰周期为60s，绿灯时间按比例分配到各相位阶段。在高峰时直行后加2s的全红状态。

四、实验步骤 1、运行程序yx.exe。

2、利用工程菜单创建或打开方案。 a) 创建新方案：

该选项是用户设计建立新的路口方案用的。

选中后，系统会弹出另一个小窗体——窗体新方案名称设计窗体。此窗体有两部分功能：1）需要用户为即将设计的路口方案命名。用户需要

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按要求输入方案名称。2）设计路口机的开机密码。密码共六位。 b) 打开已有方案：

在安装路径下，系统为每一个用户设计的路口方案，以方案的名称建立了一个文件夹，该文件夹中包含了所有该路口设计的相关信息。选中后，系统会弹出文件选择对话框，在对话框中先找到安装路径（默认路径：C：\\PROGRAM FILES\\YUXIANG\\方案名），双击打开方案文件夹，选中后缀名为“.dsv”的文件，打开。 3、灯序和周期设计

具体设计方法： a) 路口灯的设计：

本软件为图形化设计，该设计界面上半部份是两个十字路口的图形，共8个方向口，也就是说，用户可最多对8个方向口进行信号灯的设置和灯序周期的设计工作。具体方法： 设计方法：

在路口图的下边，是一些信号灯的图形，设计时，用户只要点中所需要的信号灯样式，将其拖至上方路口相对位置的小方格中即可。如此反复操作，即可完成对路口信号灯的设计。 修改方法：

如想修改，用户只要将鼠标移动至要修改的灯的位置，点鼠标右键，则会出现一个下拉菜单，选中“删除”，就可将该灯删除了。然后您可以进行其它的操作。

路口信号灯设计（修改）完毕后，请按“保存/灯序设计”按钮保存，这时，本界面的下半部分——灯序设计框由失效状态变成激活状态，也就是说，可以进行灯序和周期的设置（调整）了。

b) 灯序和周期时间设计 设计方法：

设计灯序，就是设计您在界面内的路口上设置的信号灯的亮与灭。方法是将鼠标移至路口的信号灯上，按鼠标右键，会弹出一个菜单栏，

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通过选择菜单栏上的“亮”，“灭”来设计信号灯的工作状态。 每设计好一步灯序，就要同时设置每步灯序对应的周期时间。 周期时间的设置位置是在该界面的下部的白色表格中，用户可以最多对一种灯序进行10种时间的设置。为了方便用户区分十种周期时间，在每个周期表格的上端，还有一个周期定义选择框，用户可以在次选择所设置的周期的定义命名。

点击左右箭头按钮选择不同灯序号。（在编辑过程中，如果想查看以前的灯序，需先点击（“完成”）按钮。 灯序的设置最多可进行64步。 修改方法：

灯序和周期的修改方法，是点击灯序设计框内的“修改”按钮，就可以进行修改调整了。具体方法同上。 c) 输出接线表

当路口的信号灯设置完并已经点击“灯序/周期设置”后，点击“输出接线表”按钮，可以输出实际的灯线接表，用户可以以此作为路口接线施工的依据。

以上的工作全部做完后，可以点击“时段设计”进入时段的设计和修改界面。 4、定义时段。

和灯色、灯序、周期设计界面一样，时段设计界面也是一个独立的设计窗体，其功能是帮助用户设计每天的信号机运行时段安排和运行的周期选择。 方法：

首先在右边的选择框内选择要设置的日期，然后在表格中的每个下拉表单中选择每个时端的起始小时、分、和选择运行的周期方案号。每天最多可设置10个时段，如过没有用到10个时段，则必须将结束时段的下一个时段的起始小时的位置设为空。然后点击“确认”按钮。选择下一个日期……

7个日期全部设置完毕，点“完成”键结束。

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5、设置密码。

在弹出的对话框内选择一组数作为信号机调整密码，只有有密码才能对信号机的方案进行调整。

6、选择 “下发―生成下发数据”生成下发数据。

1） 生成下发数据

该菜单只有在设计完成后才生效。生效时点击它，系统回出现一个提示信息：是否设置绿闪？用户可根据自己需要选择是或否。之后，系统会自动在以该路口名命名的文件夹下生成一个“.SND”结尾的文件。该文件是系统默认的可发送给路口信号机的数据文件。 2） 发送数据

点击该键，会出现发送窗体，可通过该窗体向信号机发送方案。 方法：

1） 可通过“添加/更改传送内容”添加“。SND”结尾的文件（次种文件一般存放在本软件的安装路径下，路口名命名的文件夹内。大小为8K字节。）

2） 选择好发送内容后，要做如下连接：

用与信号机配套的通讯电缆，一端连接在信号机的通讯端口，另一端与计算机的一个RS-232（标准串行口）连接，接通信号机电源。 3） 在“选择通讯端口”框内选择连接的计算机端口。

4） 点击“发送”按钮。这时，该窗体下端的监视区出现蓝色进度条，显示传送进度，建议此时不要做任何其他操作。 整个操作过程完毕。

7、 选择“打印－打印周期表”。打印出定义的各个周期的周期表。

五、实验要求：

1、完成实验题目要求，生成信号控制方案； 2、完成实验报告

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附：多相位信号机的使用方法

1、多相位信号机前面板简介

信号机采用122*32点阵液晶作显示器,可以显示两行14*16点阵汉字或图符,可根据需要定义图符,其中,用于显示灯色的图符可定义10个,用于显示告示牌等状态的图符可定义8对,即8组状态\和状态\分别显示的图符。

计时状态液晶屏显示示意:

┌─────────┐ │口00  36-8-5│ │18 │ └─────────┘

“口00”---------------当前显示操作的路口号,对应于相位组定义文件

定义的一个相位组；

“”-------------当前路口告示牌等的状态； “36”-----------------当前灯序步号所剩时间36秒；

“8”------------------当前路口正在执行8周期(当前时段所选周期)； “5”------------------当前时间正处在第5时段； “18”-----------------当前正在执行第18灯序步； “”---当前路口当前灯序步的灯色； 按键采用8只薄膜按键,各键主要功能如下:

┌──┐

│Mode│ 主要完成各状态的转换和单步,紧急的解除； └──┘ ┌──┐

│调时│ (SET)运行态时调整当前灯序步执行时间； └──┘ 编程态循环右移光标； ┌──┐

│单步│ (INC)运行态时单步执行灯序； └──┘ 编程态光标所在位循环加一； ┌──┐

│紧急│ (DEC)运行态执行当前路口绿灯； └──┘ 编程态光标所在位循环减一； ┌──┐

│选口│ (DIR)转换路口号； └──┘

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┌──┐

│←┐│ (PGUP)置消左转弯限制； └─┴┘ ┌──┐

│ ↑ │ (TOP)置消直行限制； └──┘ ┌──┐

│┌→│ (PGDN)置消右转弯限制； └┴─┘

2.运行状态的基本操作

A． 面板灯色显示定义：

右转 直行 左转 黄灯 绿圆灯

人行绿 人行红 红灯

B. 计时状态:

┌─────────┐

│口00 各点灯色 36-8-5│ 当前为8周期5时段还剩36秒 │18 │ 灯序步号18及灯色 ┌──┐ └─────────┘

│Mode│ 单步或紧急情况则解除单步或紧急,否则转换工作状态。 └──┘ ┌──┐

│调时│ 灯序时间修调,当该键按下时显示当前灯序已执行时间并累计 └──┘ 该键按下时间,至该键抬起,将修调后的时间存入当前周期。

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┌─────────┐

│口00  36修调│ 当前灯序修调时间为36秒 │18 │ └─────────┘ ┌──┐

│单步│ 进入单步运行状态,每按键一次执行一步。 └──┘

┌─────────┐ │口00  单步│ │18│ └─────────┘ ┌──┐

│紧急│ 进入紧急状态,将当前路口置为单路口绿灯,其余路口为红灯。 └──┘ ┌─────────┐ │口00  紧急│ │18│ └─────────┘ ┌──┐

│选口│ 选择当前路口,每按键一次口号加一。

└──┘

┌─────────┐ │口3  36-8-5 │ │18│ └─────────┘ ┌──┐

│←┐│ 置消左转限制； └─┴┘ ┌──┐

│ ↑ │ 置消直行限制； └──┘ ┌──┐

│┌→│ 置消右转限制； └┴─┘

C. 输入密码: ┌────────┐ │密码： 152889│ │软件制作 刘 辉│ └────────┘

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┌──┐

│Mode│ 密码输入正确,进入时钟校对,错误返回计时状态 └──┘ ┌──┐

│调时│ (SET)循环右移光标 └──┘ ┌──┐

│单步│ (INC)光标所在位置数字加一 └──┘ ┌──┐

│紧急│ (DEC)光标所在位置数字减一 └──┘ D.程序下装:

由PC通过RS-232C发出下装命令而进入 ┌─────────┐ │ 下装程序： │ │ --------------- │ └─────────┘

3.面板编程操作

A.时钟校对: ┌─────────┐ │时钟: 08:30│ │星期日 04/10/97│ └─────────┘ ┌──┐

│Mode│ 转灯序周期. └──┘ ┌──┐

│调时│ (SET)循环右移光标 └──┘ ┌──┐

│单步│ (INC)光标所在位置数字加一 └──┘ ┌──┐

│紧急│ (DEC)光标所在位置数字减一 └──┘

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B.灯序周期:

┌──────────┐

│路口00周期8 时间25│ │18│ └─────────┘ ┌──┐

│Mode│ 转段定时选周期. └──┘ ┌──┐

│调时│ (SET)循环右移光标 └──┘ ┌──┐

│单步│ (INC)光标所在位置数字加一 └──┘ ┌──┐

│紧急│ (DEC)光标所在位置数字减一 └──┘ ┌──┐

│选口│ 选择当前显示路口,每按键一次口号加一。 └──┘

C.段定时选周期: ┌─────────┐ │星期时段 时间 周期│ │ 日 0 08:30 1 │ └─────────┘ ┌──┐

│Mode│ 转段辅助定时. └──┘ ┌──┐

│调时│ (SET)循环右移光标 └──┘ ┌──┐

│单步│ (INC)光标所在位置数字加一 └──┘ ┌──┐

│紧急│ (DEC)光标所在位置数字减一 └──┘

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D.辅助定时(告示牌):┌─────────┐

│星期 时间 路口状态│ │一 2 14:48 00 │ └─────────┘ ┌──┐

│Mode│ 转段计时状态. └──┘ ┌──┐

│调时│ (SET)切换光标至定时输入区,循环右移光标 └──┘ ┌──┐

│单步│ (INC)光标所在位置数字加一 └──┘ ┌──┐

│紧急│ (DEC)光标所在位置数字减一 └──┘ ┌──┐

│选口│ (DIR)切换光标至路口状态输入区,选择当前显示路口, └──┘ 每按键一次口号加一. ┌──┐

│←┐│ (PGUP)路口状态区循环左移光标 └─┴┘ ┌──┐

│ ↑ │ (TOP)置消路口状态区光标处状态 └──┘ ┌──┐

│┌→│ (PGDN)路口状态区循环右移光标 └┴─┘

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4、交通信号灯的接线

40点机输出接线表

┌──灯色地址 ───┐ │ │ │ │ │ │ │ │ | ┏━━━━━━━━━━━━━━━━┓ ┃11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 ┃ ┃ 公 ┗┓ 共 ┃ 线 ┃┃ ┏┛┃ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 ┃ ┗━━━━━━━━━━━━━━━━┛ │ │ │ │ │ │ │ │ │

00 01 02 03 04 05 06 07 16 17 18 19 20 21 22 23 32 33 34 35 36 37 └── 灯色地址 ──┘

┌─────── 灯色地址 ───────┐ ┌ 标志牌┐ 口 口 口 口 │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │

┏━━━━━━━━━━━━━━━━┓ ┏━━━━━━━━━━━┓ ┃ 1 12 13 14 15 16 17 18 19 20 ┃ ┃ 8 9 10 11 12 13 14 ┃

┃ 公 ┗┓ ┃ 公 ┗┓ 共 ┃ ┏┛ 共 ┃ 线 ┃ ┗┓ 线 ┃┃ ┏┛ ┃ ┏┛┃ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 ┃ ┃ 1 2 3 4 5 6 7 ┃ ┗━━━━━━━━━━━━━━━━┛ ┗━━━━━━━━━━━┛

│ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ └────────── 灯色地址 ──────────┘

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08 09 10 11 12 13 14 15 24 25 26 27 28 29 30 31 38 39 1 2 3 4

┏┛ ┏┛ ┗┓ ┗┓ 二十四点机输出口接线表

┌─────── 灯色地址 ───────┐ ┌ 标志牌┐ 08 09 10 11 12 13 14 15 22 23 口 口 口 口 1 2 3 4 │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ ┏━━━━━━━━━━━━━━━━┓ ┏━━━━━━━━━━━┓ ┃ 1 12 13 14 15 16 17 18 19 20 ┃ ┃ 8 9 10 11 12 13 14 ┃ ┃ 公 ┗┓ ┃ 公┗┓ ┏┛ 共 ┃ ┏┛ 共 ┃ ┗┓ 线 ┃ ┗┓ 线 ┃ ┃ ┏┛ ┃ ┏┛ ┃ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 ┃ ┃ 1 2 3 4 5 6 7 ┃ ┗━━━━━━━━━━━━━━━━┛ ┗━━━━━━━━━━━┛ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │

00 01 02 03 04 05 06 07 16 17 18 19 20 21 └────────── 灯色地址 ──────────┘

5、输出线与辫子线（控制信号灯）对应表

信号机输出线 1# 20线辫子线 信号机机输出线 2# 20线 辫子线 信号机机输出线 1# 14线 辫子线

33 1 34 2 35 3 36 4 37 5 38 6 39 8 40 9 口1 10 口2 11 口3 12 口4 13 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 7 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 8 11 12 13 14 15 16 17 18 (24点信号机无下表) 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 1 2 3 4 5 6 7 8 11 12 13 14 15 16 17 18

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实验三、桂林市六合路——东二环路交叉口信号配时设计

一、 实验目的

1、了解城市交叉口实用交通信号控制系统；

2、掌握城市信号交口信号配时的方法，并具备信号配时设计的能力。

二、 实验设备

电子秒表、记录板、摄像机、三脚架、彩色电视机、调查表、笔、皮尺。

三、 实验内容

1、进行桂林市机场路——黑山路交叉口的交通量调查； 2、根据调查得到的交通量进行信号配时设计。

四、 实验步骤

1、观察交叉口环境，测量有关几何特征（包括交叉口平面图、车道划分、进口道横断面）；

2、了解该交叉口行车延误情况； 3、观测该交叉口实际配时方案；

4、测量该交叉口各车道分流向分车种交通量；

5、数据处理，包括交通量折算（以小汽车为准），饱和流量计算； 6、进行信号方案设计；

7、延误分析和服务水平判定，并进行方案确定。

五、 实验要求

1、完成现状信号配时图； 2、完成现状交通量汇总表； 3、完成信号方案设计； 4、完成实验报告。

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附：信号配时示例

1、 交通量

Qmm 进口道 (pcu/h)大车率 （％） 4 0 0 4 0 0 qmm (pcu/h)进口道 Qmm (pcu/h) 大车率 （％） 2 0 0 2 0 0 qmm (pcu/h) 西进直行 左转 总计 东进直行 左转 总计 555 124 64 743 574 187 120 881 740 166 86 992 766 250 160 1176 南进北进直行 左转 总计 直行 左转 总计 486 46 58 590 570 64 61 695 648 62 78 788 760 86 82 928 口 右转 口 右转 口 右转 口 右转 Qmm为交叉口各流向高峰时段高峰小时流量；qmm为最高15min流率

换算的小时交通量（PHF取0.75）。

预测高峰时段高峰小时自行车交通量Qbmm（估计左转率北进口25％，其它10％；右转率均为15％）、最高15min交通量的平均流率如下： 进口道 西进口 东进口

估计各向行人流量为600人/h。

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Qbmm (辆/h) 1260 1350 平均流率 (辆/min) 28 30 进口道 北进口 南进口 Qbmm (辆/h) 900 1215 平均流率 (辆/min) 20 27

2、 现状渠化及信号配时

西进口： 东进口：

北进口： 南进口：

信号配时阶段：

阶段A：

阶段C：

3、 第二次试算进口道划分

西进口：

北进口：

阶段B：

东进口： 南进口： - 20 -

附表1 交通信号配时设计计算表 初始周期时长60s

进口道 左 直左 西 直 直右 右 左 直左 东 直 直右 右 左 直左 北 直 直右 右 左 直左 南 直 直右 右 车道 车道数 Q 设计交通量qd Q15 4×Q15 PHF 166 740 86 250 766 160 62 648 78 86 760 82 每周转弯车数 3 4 1 1 车道渠化方案 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 设计饱流量和流量比y Sd 1550 1584 1512 1550 1584 1461 416 1342 1353 327 1391 1371 0.107 0.275 0.259 0.161 0.307 0.301 最大流量比 流量比总和Y 总损失时间L 周期时长C0 总有效绿灯时间Ge 有效绿绿信比 灯时间显示绿最短绿ge ? 灯时间灯时间 gmin 0.161 0.307 1.078 0.610 0.210 0.188 0.263 0.319 0.291 0.610 9

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/imrr.html