交通管理与控制 课程设计B - 图文

河南城建学院

《交通管理与控制》课程设计说明书

课 程 名 称: 交通管理与控制 题 目:平顶山市长安大道交通信号协调控制设计 专 业: 交通工程 学 生 姓 名: 学 号: 071411*** 指 导 教 师: ***、****、*** 设 计 教 室: 10号教学楼****2、***、*** 开 始 时 间: 2014 年 ** 月 ** 日 完 成 时 间: 2014 年 ** 月 ** 日

课程设计成绩：

学习态度及平时技术水平与实际能成绩（30） 力（20） 创新（5） 说明书撰写质量（45） 总 分（100） 等级

指导教师签名： 年 月 日

目 录

1 长安大道交通信号协调控制设计的目的与意义 ................................................................ 1 1.1 设计目的 .......................................................................................................................... 1 1.2 设计意义 .......................................................................................................................... 1 2 交通调查 ................................................................................................................................ 2 2.1交通调查方案及实施 ....................................................................................................... 2 2.2调查结果 ........................................................................................................................... 2 3 单个交叉口定时信号控制参数计算 .................................................................................... 4 3.1 现状信号配时 .................................................................................................................. 4 3.2 计算参数准备 .................................................................................................................. 4 3.3 饱和流量计算 .................................................................................................................. 6 3.4 配时参数计算 ................................................................................................................ 11 3.5信号交叉口通行能力与饱和度 ..................................................................................... 14 3.6服务水平评估 ................................................................................................................. 15 3.7 单点信号交叉口交通仿真 ............................................................................................ 17 4 干道交通信号协调控制设计 .............................................................................................. 18 4.1 计算备用配时方案 ........................................................................................................ 18 4.2 选定周期时长 ................................................................................................................ 19 4.3 确定信号时差 ................................................................................................................ 19 5 设计小结 .............................................................................................................................. 27 5.1设计中负责的任务 ......................................................................................................... 27 5.2设计收获及总结 ............................................................................................................. 27 参考文献 .................................................................................................................................. 28

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1 长安大道交通信号协调控制设计的目的与意义

1.1 设计目的

交通管理与控制是交通工程学的主要研究对象之一，交通管理是对道路上的行车、停车、行人和道路适用，执行交通法规的“执法管理”，并用交通工程技术措施对交通运行状况进行改善的“交通治理”的一个统称。交通控制是依靠交通警察或采用交通信号控制设施，随交通变化特性来指挥车辆和行人的通行。

干线交通信号协调控制是将干道上的多个交叉口以一定的方式联结起来作为研究对象，同时对各交叉口进行相互协调的配时方案设计，使得尽可能多的干道行驶车辆可以获得不停顿的通行权。

交通管理与控制课程设计是交通工程课程设计的一部分，是交通工程专业高年级学生进行的专业实践课程。课程设计目的在于让学生比较全面的掌握交叉口信号灯配时的设计和优化方法及干道交通信号协调控制的方法，以平顶山市建设路沿线主要交叉口为控制对象，在前期的交通量数据调查以及数据分析的基础上，设计设计交叉口信号控制最优控制方案，并针对建设路感到交通信号制定协调控制方案。通过该课程设计的环节，培养学生分析问题解决问题的能力，培养学生实践动手能力。

学生应当通过课程设计在以下方面获得锻炼：

（1）能熟练运用交通管理与控制课程中的基本理论和方法，正确的完成交通控制中的设计任务，解决调查、分析、参数的正确选取等问题；

（2）提高设计能力，学生通过交叉口控制系统的设计训练，掌握交通控制定时信号的配时设计和计算；

（3）培养学生综合运用所学理论去解决工程设计问题的能力，培养独立思考、独立探索和创新的能力。

在设计过程中，要求学生运用所学知识，详细、全面考虑配时计算所需参数，选用适当的配时算法，进行配时设计，认真收集和分析有关设计所需资料，并据此整理确定设计方案，认真、独立完成设计。 1.2 设计意义

对平顶山市长安大道进行“绿波”信号配时设计，可以最大限度地节省车辆停留及等待时间，提高道路设施的综合效益，并利用线控制来优化现有的交通信号控制情况。对于城市道路而言，可以说交叉口的交通运行状态与整个城市的交通运行状态密切相关，解决了平顶山市长安大道交叉口的问题就解决了平顶山市交通的一大问题，因此，干道交叉口的信号控制和配时设计是解决平顶山市主干道交通问题的关键。

平顶山市长安大道是一条双向八车道东西方向道路，是平顶山市新城区的主要干道，交通量极大。长安大道沿线分布购物中心、平西湖、市直机关、居民居住区、企事业单位等是非常重要的道路。因此对该段路程设置干线交叉口交通信号联动控制，可以

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有效缓解交通拥堵，减少延误。

本设计通过前期交通调查与分析实习对各交叉口实地交通量进行调查，统计出车流量的数据信息，在对调查数据进行汇总整理的基础上对各交叉口进行单个交叉口信号配时，确定每个交叉口的配时方案，从而确定长安大道沿线关键交叉口，对该条道路进行线控设计。对于设计过程中遇到的问题，通过认真思考讨论以及查找资料的手段予以解决，用理论结合实际，以期能达到最好的干道交通信号协调控制，减轻道路上车辆的拥堵，最大可能的增加绿波带宽度。交通干线协调信号控制是解决城市交通阻塞和拥挤的有效方法，建立一个有效的交通信号控制系统具有重要的实用价值和现实意义。同时，在设计的工程中，也增加了同学之间的交流，增进友谊。

2 交通调查

2.1交通调查方案及实施

本次课程设计选取长安大道沿线，长安大道-未来路交叉口、长安大道-和谐路交叉口、长安大道-清风路交叉口、长安大道-怀仁交叉口进行线控设计。根据课程设计任务书上的要求我们交通量各班分成了四个组，每组负责一个交叉口，我们按照距离的不同先后出发到达各自的目的地，做好调查前的准备，统一在10:00开始调查，每个小组调查的任务是：

（1）各交叉口间距；

（2）各交叉口高峰小时各流向流量数据调查

（3）PHF取0.75。

（4）调查高峰时段交叉口各流向大车率。 （5）车道使用条件，交叉口渠化现状。

（6）现有交通管理控制现状。现有的标志标线、信号配时。

（7）各交叉口自行车交通量相关参数（各个方向的自行车流量情况）。 （8）各向行人交通量。

（9）路缘石半径：西北角：10m；西南角：20m；东南角：2.5m；东北角2.5m。 由于设计要求的需要以及追求数据的准确，我们的交通调查在11:20结束。 2.2调查结果

（1）交叉口高峰小时各流向流量数据：

表2.1 未来路-长安大道交叉口高峰小时各流向流量表（pcu/h）

流向 进口 东进口 西进口 南进口 北进口

直行 1299 1442 62 32

左转 178 18 377 101

右转 248 130 13 186

合计 1725 1590 452 319

表2.2 和谐路-长安大道交叉口高峰小时各流向流量表（pcu/h）

流向 进口

直行

左转

右转

合计

2

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东进口

西进口 南进口 北进口

727 840 115 108

172 20 65 153

166 82 153 25

1067 942 332 286

表2.3 清风路-长安大道交叉口高峰小时各流向流量表（pcu/h）

流向 进口

东进口 西进口 南进口 北进口

直行 657 903 45 81

左转 30 19 77 264

右转 179 101 14 38

合计 866 1023 140 383

（2）PHF取0.75。

（3）各交叉口自行车交通量相关参数：

表2.4未来路-长安大道各交叉口自行车交通量和最高15分钟交通量的平均流率

进口道 西进口 东进口

Qmn

（辆／小时）

1215 1300

平均流率 （辆／分钟）

27 29

进口道 北进口 南进口

Qmn

（辆／小时）

900 1125

平均流率 （辆／分钟）

20 25

表2.5和谐路-长安大道交叉口自行车交通量和最高15分钟交通量的平均流率

进口道 西进口 东进口

Qmn

（辆／小时）

72 75

平均流率 （辆／分钟）

1.6 1.7

进口道 北进口 南进口

Qmn

（辆／小时）

96 220

平均流率 （辆／分钟）

2.1 4.9

表2.6清风路-长安大道交叉口自行车交通量和最高15分钟交通量的平均流率 进口道 西进口 东进口

Qmn

（辆／小时）

87 120

平均流率 （辆／分钟）

2 2

进口道 北进口 南进口

Qmn

（辆／小时）

43 40

平均流率 （辆／分钟）

1 1

3

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3单个交叉口定时信号控制参数计算

3.1 现状信号配时

长安大道与和谐路交叉口信号周期为132s，为三相位信号控制，现状信号配时方案如图3.1及表3.1所示：

周期132s绿43s黄3s绿50s红99s红86s黄3s红33s绿33s南北左直东西直行东西左转红46s

图3.1 长安大道与和谐路交叉口信号配时表 表3.1 长安大道与和谐路现状交叉口配表

单周期信号相位数：3 单周期时间： 132 秒

绿灯时间(s) 黄灯时间(s) 红灯时间(s)

相位1 43 3 86

相位2 50 3 79

相位3 33 0 99

相位图 注：表中时间数据均按秒计。

3.2 计算参数准备

本组调查的交叉口为主干道长安大道与次干道和谐路的交叉口，道路条件满足规划要求，有关交叉口的基本交通条件如下：

（1）根据该交叉口交通量实测数据的对比分析，并对实测交通量进行系数换算得到各个进口道高峰小时流量Qmn（pcuh）各个交叉口直行车大车率：最高15分钟流率换算的小时交通量qdmn如下表3.2所示：

表3.2 长安大道与和谐路交叉口高峰小时各流向流量表（pcu/h） 进口道

直行

西进口

左

Qmn?pcuh?

840 20

4

大车率（%）

27.9 0

qdmnpcumin

1120 27

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总计

直行

东进口

左 右

总计

直行

北进口

左 右

总计

直行

南进口

左 右

总计

82 1256 729 172 166 1067 108 153 25 286 115 65 153 332

0 24.9 27.1 0 12.7 20.3 14.0 12.3 0 11.8 9.8 3.5 9.9 8.6

109 1256 921 229 221 1371 143 204 33 380 153 86 203 442

已选定时段的设计交通量须按该时段内交叉口进口道不同流向分别确定，当无最高15min流率的实测数据时可按下式估算：

qdmn?Qmn （3.1）

?PHF?mn式中：Qmn—配时时段中，进口道m、流向n的高峰小时交通量，pcu/h；

?PHF?mn—配时时段中，进口道m、流向n的高峰小时系数；根据设计要求均取0.75.

（2）车道使用条件：各进口道车道使用条件见表3.3.

表3.3 各进口道车道使用条件

进口道 转向 车道数

东进口

西进口

南进口

北进口

直行 左转 右转 直行 左转 右转 直行 左转 右转 直左 左转 右转 直行 3

1

1

3

1

1

2

1

1

1

1

1

1

（3）交叉口各进口道自行车高峰小时流量和平均流率如表3.4所示：

表3.4 交叉口自行车高峰小时流量和平均流率

进口道 东进口 西进口 南进口 北进口

Qmn?pcuh? 平均流?pcumin? 1.7 1.6 4.9 2.1

75 72 220 96

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(4)自行车各流向的分布率如表3.5所示：

表3.5交叉口自行车各流向的分布率 进口道 东进口 西进口 南进口 北进口 人、北进口119人。 3.3 饱和流量计算

左转率（%） 14.1 4.2 9.6 30.5 直行（%） 65.6 59.6 61.8 65.6 右转率（%） 30.2 26.3 28.6 3.9 （5）交叉口的行人每小时的流量分别为：东进口44人、西进口68人、南进口247

饱和流量的定义是：在一次连续的绿灯信号时间内，进口道上一系列连续车队能通过进口道停止线的最大流量，单位是pcu绿灯小时。饱和流量用实测平均饱和流量乘以各个影响因素校正系数的方法估算，即进口道的估算饱和流量：

Sf?Sbi?f?Fi? （3.2）

式中：Sf—进口车道的估算饱和流量，pcu/h；

Sbi—第i条进口车道基本饱和流量，pcu/h，i取T、L或R分别表示相应的直行、

左转或右转，下同；

f(Fi)—各类进口车道对应的校正系数。

（1）基本饱和流量

各类进口车道各有其专用相位时的基本饱和流量，Sbi可采用下表3.6中的数值。

表3.6各类进口车道的基本饱和流量

车道 直行车道 左转车道 右转车道

sbi

1400-2000 平均1650 1300-1800 平均1550

1550

（2）各类车道通用校正系数 1）车道宽度校正：

13.0?W?3.5?? fw??0.4?W?0.5?2.7?W?3.0 （3.3）

?0.05?W?16.5?W?3.5?式中：W—车道宽度，m。

本例中车道宽度为3.25m，所以东西向、南北向的修正系数相同，即fw?1。

2）坡度及大车校正如下：

fg?1??G?HV? （3.4）

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式中：G—道路纵坡，下坡时取0；

HV—大车率，这里，HV不大于0.50。

本例中，大车率已给出，各进口道坡度及大车校正系数如表3.7所示：

表3.7 各进口道坡度及大车校正系数

进口

东进口

道

转向 直行 左转 右转 直行 左转 右转 直行 左转 右转 直行 左转 右转 直左

西进口

南进口

北进口

fg

0.68 0.96 0.83 0.72 1 1 0.90 0.96 0.90 1 0.87 1 0.90

3）直行车道饱和流

?1?bL(无左转专用相位）?1? fb?? （3.5） ge?1（有左转专用相位）?式中：fb—自行车影响校正系数； bL—绿灯左转自行车数，辆/周期。

bL应用实测数据，无实测数据时，可用下式估算：

?B?C?ge? bL?b （3.6）

C式中：B—自行车流量，辆/周期； ?b—自行车左转率；

C—周期时长，s,无信号配时数据时，按下式粗略确定： ge?式中：j—周期内的相位数； Ge—总有效绿灯时间。

本例中初设周期时长为80s,周期内相位数为3，总有效绿灯时间Ge?71s；则每个相位的有效绿灯时间ge?如表3.8.；

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Ge （3.7） j71?23.7。由调查可知交叉口自行车流量及左转率，相关计算数值3河南城建学院《交通管理与控制》课程设计说明书

表3.8 自行车影响校正表

进口道 东进口 西进口 南进口 北进口

B（辆/周期）

— — 6.5 3

?b（%）

— — 0.096 0.305

ge（s）

— — 23.7 23.7

bL（辆/周期）

— — 0.4 0.64

fb

— — 0.93 0.92

直行车饱和量：

ST?SbT?fw?fg?fb （3.8） 式中：ST—直行车道饱和流量，pcuh；

SbT—直行车道基本饱和流量，在这里取1650pcuh。 对各进道口直行车道进行饱和流量的计算，计算结果如表3.9：

表3.9各进口道直行车道基本饱和流量计算表

进口道 东进口 西进口 北进口 南进口

fw 1 1 1 1

fg 0.689 0.721 1 0.902

fb 1 1 0.92 0.93

SbT 1650 1650 1650 1650

ST 1137 1190 1518 1384

4）左转专用车道饱和量

有专用相位时：

SL?SbL?fw?fg （3.9）

式中：SL—有左转专用相位时左转专用车道饱和流量，pcu/h；

SbL—左转专用车道有专用相位时的基本饱和流量，这里取1800，pcu/h。

无左转专用相位时：

? SL?SbL?fw?fg?fL (3.10)

左转校正系数：

q?? fL?exp??0.001?TO??0.1 (311)

????式中：SL—无专用相位时左转专用车道饱和流量，pcuh； fL—左转校正系数；

?—对向直行车道数的影响系数，见表3.10

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qTO—对向直行车流量，pcuh；

?—绿信比，缺信号配时数据时，按下式粗略估算?： ??Ge (3.12) jC表3.10 对向车道数的影响系数?

对向直行车道数

1 1.0

2 0.625

3 0.51

4 0.44

?

本例中只有东西向由左转专用相位，根据相位的不同布设非别对各进道口进行左转车道基本饱和流量的计算，计算结果如表3.11

表3.11 各进口道左转车道基本饱和流量计算表

进口道 东进口 西进口 北进口 南进口

fg

0.689 0.721 1 0.902

?

— — 0.3 0.3

qTO

— — 153 143

?

— — 0.625 0.625

fL

— — 0.624 0.64

?SL

— — 848 957

SL

1488 1550 — —

1 1 1 1

5）右转专用车道饱和流量

有专用相位时：

SR?SbR?fw?fg?fr （3.13） 式中：SR—由专用相位时右转专用车道饱和流量，pcuh； SbR—右转专用车道基本饱和流量，pcuh，见表3.6

fr—转弯半径校正系数，按下式计算：

??r?15m??1r fr??0.5? （3.14）

??r?15m?30?式中：r—转弯半径，m。

无专用相位时：

SR?SbR?fw?fg?fr?fpb （3.15）

?式中：SR?—无专用相位时右转专用车道饱和流量，pcu/h；

fpb—行人或自行车影响校正系数，按下式计算： ? fpb?min?fp,fb? （3.16） ??行人影响系数fp：

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fp?1?p?g??g?fpeR?gp?C (3.17)

式中：pf—右转绿灯时间中，因过街行人干扰，右转车降低率；查表得pf?0.15。

gp—过街行人消耗绿灯时间，s；根据车道宽度及行人步速可知gp为20.25. geR—右转相位有效绿灯时间，s； C—信号周期时长，s。

?自行车影响校正系数fb：

fb?1??tT （3.18） gj式中：gj—该相位显示绿灯时间，s

tT—直行自行车绿初驶出停止线所占用的时间，s，交通量应用实测数据，无实测数据时只得用下式估算：

tT?3600?1???bT （ 3.19）

STSWb式中：bT—直行自行车每周期平均交通量，辆/周期。

STS—红灯期到达排队直行车绿初驶出停止线的饱和流量，建议取3600辆/m?h。 Wb—自行车道宽度，m。 根据上式计算右转校正系数如表3.12。

表3.12 右转校正系数计算结果表

进口道 东进口 西进口 南进口 北进口

r 25 25 25 25

fr 1 1 1 1

λ 0.296 0.296 0.296 0.296

tT 0 0 0 0

fb'或fp

0.9381 0.9381 0.962 0.962

本例中，对各进口道右转车道基本饱和流量进行计算，结果计算结果如表3.13.

表3.13 各进口道右转车道基本饱和流量计算表

进口道 东进口 西进口 南进口 北进口

fw

1 1 1 1

fg

0.833 1 0.901 1

?

0.926 0.926 0.926 0.926

fp

0.938 0.938 0.962 0.962

?fb

1 1 1 1

r

25 25 25 25

fr

1 1 1 1

?SR

1211 1454 1343 1372

（6）直左合用车道饱和流量

STL?ST?fTL (3.20)

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fTL为直左合流校正系数，用下式表示：

fTL??qT?qL? (3.21)

?qT??KLqL?qT (3.22) qT KL?ST (3.23) ?SL式中：STL—直左合用车道饱和流量，pcuh； qT—合用车道中直行车交通量，pcuh； qL—合用车道中左转车交通量，pcuh；

?—合用车道的直行车当量，pcuh； qT KL—合用车道中的左转系数。

?=170，KL=1.62，本例中，只有北进口由直左合用车道，由上式计算得，qT=27，qL=88，qT?=848，fTL=0.68.根据上式及可得STL?935. SL（5）流量比计算：

y?qdmn (3.24) Sd式中：y—流量比

qdmn—配时时段中，进口道m、流向n的设计交通量，pcu/h；

Sd—设计饱和流量，pcu/h； （6）流量比总和的计算：

???????qq??d?,?d?,????y,y,??max Y??max??jj????Sd?j?Sd?j?j?1j?1??jjY??0.9 (3.25)

式中： Y—组成周期的全部信号相位的各个最大流量比yj,y?j值的和；

j—一个周期内的相位数；

vp,yj,y?j—第j相的流量比；

qd—设计小时交通量，pcu/h； Sd—设计饱和流量，pcu/h。

计算Y值大于0.9时，须改进进口道设计或/和信号相位方案，重新设计。若Y小于0.9，

则可以进行下一步计算

通过计算，第一相位y=0.34，第二相位y=0.16，第三相位y=0.22,第四相位y=0.16。则Y=0.88，符合要求。 3.4 配时参数计算

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（1）周期时长

C0?L （3.26） 1?Y周期时长宜取40~180秒，高峰期间不大于120秒。 （2）信号总损失时间，按下式计算：

L???Lks?I?A?k (3.27)

式中：Ls—启动损失时间，应实测，无实测数据时可取3s；

A—黄灯时长，可定为3s； I—绿灯间隔时间，s；

k—一个周期内的绿灯间隔数。

（3）绿灯间隔时间，按下式计算：

I?z?ts (3.28) ua式中：z—停止线到冲突点距离，m；

ua—车辆在进口道上的行驶车速，m/s； tsj—车辆制动时间，s。

当计算绿灯间隔时间I﹤3s时，配以黄灯时间3s；I﹥3s时，其中3s配以黄灯，其余时间配以红灯。

本例中，I?3s。 （4）流量比计算：

y?qdmn (3.29) Sd式中：y—流量比

qdmn—配时时段中，进口道m、流向n的设计交通量，pcu/h；

Sd—设计饱和流量，pcu/h。 （5）流量比总和的计算：

???????qqd?d? Y??max??yj,y?j,?????max??S?,?S?,??j?1j?1?d?j?d?j??jjY??0.9 (3.30)

式中： Y—组成周期的全部信号相位的各个最大流量比yj,y?j值的和；

j—一个周期内的相位数；

vp,yj,y?j—第j相的流量比；

qd—设计小时交通量，pcu/h；

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Sd—设计饱和流量，pcu/h。

经计算得第一相位：y1?0.3137； 第二相位：y2?0.1539； 第三相位：y3?0.1368。 流量比总和Y?0.6044。

（6）总有效绿灯时间：每周期的总有效绿灯时间按下式计算：

Ge?C0?L （3.31） 本例中总有效绿灯时间Ge?13.75

（7）各相位有效绿灯时间：各相位的有效绿灯时间按下式计算：

gej?Gemax??yj,y?j,...??Y （3.32）

本例中ge1?7.14，ge2?3.50，ge3?3.11。

（8）各相位的绿信比：各相位的绿信比按下式计算：

?j?gejC0 （3.33）

本例中?1?0.3138，?2?0.1538，?3?0.1367。

（9）各相位绿灯显示时间：各相位的实际显示绿灯时间按下式计算：

gj?gej?Aj?lj （3.34）

式中：lj—第j相位启动损失时间。

其余符号意义同上。本例中g1?7.14，g2?3.50，g3?3.11。 （8）最短绿灯时间：最短绿灯时间按下式计算：

gmin?7?Lpvp?I （3.35）

式中：Lp—行人过街道长度，m；

vp—行人过街步速，取1.0m/s；

I —绿灯间隔时间，s。

本例中gmin1?33, gmin3?20.25。计算的显示绿灯时间小于相应的最短绿灯时间时，应延长计算周期时长（以满足最短绿灯时间为度），重新计算。

根据上述所列公式，把已知的各项计算数据代入可得到一系列结果，把计算表格整理成表格见附表一

由于长安大道人行横道长度过长大于人行横道的最大要求，因此在交叉口渠化时，在长安大道上采用二次过街方式，即在长安大道中间设置安全岛，从而来保证行人有足

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够的时间通过人行横道。而东西向的显示绿灯时间大于最短绿灯时间，满足行人过街需求。

根据上述计算数据可得到该交叉口渠化后新的信号配时图及相位方案见如下图3.2，表3.6所示：

周期100s绿45.37s黄3s红51.63s绿22.26s黄3s红73.63s红26.37s绿23.37s黄3s东西直行东西左转南北左直红48.37s

图3.2 优化后信号配时图

表3.14 长安大道与和谐路优化后相位方案图

单周期信号相位数：3 单周期时间： 100 秒

绿灯时间(s) 黄灯时间(s) 红灯时间(s)

相位1 45.37 3 51.63

相位2 22.26 3 74.74

相位3 23.37 3 73.63

相位图 注：表中数据均以秒计算。 3.5信号交叉口通行能力与饱和度

1)通行能力一般表达式

CAP??CAP????i?iSiiii?ge? ?iS? （3.36）

?C?i式中：CAPi—第i条进口车道的通行能力，pcu/h；

Si—第i条进口车道的饱和流量，pcu/h；

?i—第i条进口车道所属信号相位的绿信比；

ge—该信号相位的有效绿灯时间，s；

C—该信号周期长，s。

2）直行车道通行能力

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CAP T??ST （3.37）

3）左转专用车道通行能力

CAPL??SL （3.38）（1）有左转专用相位时：

'（2）无左转专用相位时： （3.39） CAPL??SL4）右转车道专用通行能力

geR （3.40） Cg（2）无专用相位时： 3.41） CAPR?SR'?eR （

C（1）有专用相位时：CAPR?SR?5）直左合用车道通行能力

CAP TL??STL （3.42）

当左转车每周期平均达2辆时，宜增设左转专用车道；增设左转专用车道有困难时，宜采用单向左转相位。此时，直左合用车道通行能力可按直行车道通行能力计算。

5）饱和度

各车道饱和度是各车道实际到达交通量与该车道通行能力之比，即： xi?3.6服务水平评估

1）对于设计交叉口，各车道延误可用下式估算：

d?d1?d2 （3.44）

qi （3.43） CAiP(1??2) d1?0.C （3.45） 51?mi?nx1?,??20??x??1? d2?90T?x(?28ex1?)CAP?T? ? （3.46）

?式中：C—周期时长，s；

?—所计算车道的绿信比；

x—所计算车道的饱和度；

CAP—所计算车道的通行能力；pcu/h；

T—分析时段的持续时长。H，取0.25h；

e—单个交叉口信号控制类型校正系数，定时信号取e=0.5；感应信号e随饱和度

与绿灯延长时间而变，当绿灯延长时间为2~5s时，建议的平均e值列于表。 通过计算，则可得每个进口道的车道延误为：

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表3.15 各个进口道的车道延误

进口道

车道

东进口

直行 右转 左转

西进口

直行 右转 左转

南进口

直行 右转 左转

北进口

直行 右转 直左

d1

35.72 20.44 0 30.75 21.74 0 32.79 31.11 0 35 31.82 0 34.08

d2

11.30 4.99 0.30 0.44 7.09 0.09 7.39 1.79 0.24 20.76 2.52 0.04 12.65

d

47.02 25.43 0.30 31.19 28.83 0.09 40.18 32.90 0.24 55.76 34.34 0.04 40.18

2）各进口道的平均信控延误，按该进口道中各车道延误的加权平均数估算： dA?dq??qiiiii （3.47）

式中：dA—进口道A的平均信控延误，s/pcu；

di—进口道A中第i车道的平均信控延误，s/pcu；

qi—进口道A中第i车道的小时交通量换算为其中高峰15min的交通流率，

辆/15min。

则d东?24.99;d西?26.39;d南?19.2;d北?41.65.

3）整个交叉口的平均信控延误，按该交叉口中各进口道延误的加权数估算： dAqA? dI?A （3.48）

q?A式中：dI—交叉口每车的平均信控延误，s/pcu；

qA—进口道A的高峰15min交通流率，辆/15min。

则d?26.59 4）服务水平

每车平均信控延误数值与信号交叉口服务水平的对应关系如下表3.16：

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表3.16 延误—服务水平

服务水平

A B C

每车信控延误（s）

≤10 11~20 21~35

服务水平

D E F

每车信控延误(s)

36~55 56~80 >80

故此交叉口的服务水平为C级。 3.7 单点信号交叉口交通仿真

长安大道与和谐路交叉口交通量的交通仿真如下表：

表3.17 ViSSIM仿真延误时间记录

现状

进口道 东进口 西进口 南进口 北进口 整个路口

延误(s) 33.6 26.4 14.4 26.2 26.9

平均停车时间(s)

26.8 21.5 12.4 22.9 22.0

平均停车次

数

0.72 0.57 0.34 0.53 0.58

延误(s) 15.3 21.4 16.7 31.2 19.8

改善后 平均停车时间(s)

11.8 15.4 13.8 26.2 15.2

平均停车次

数

0.45 0.60 0.38 0.69 0.53

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4 干道交通信号协调控制设计

4.1 计算备用配时方案

计算步骤如下：

（1）根据每一交叉口的平面布局及计算交通量，按单点定时控制的配时方法，确定每一交叉口的周期时长，各交叉口周期时长取原周期时长与验算周期中间值。见表4.1。

表4.1 各交叉口周期时长

交叉口编号 周期时长（s)

A 100

B 100

C 100

（2）以所需周期时长最大的交叉口为关键交叉口，以此周期时长为线控系统的备选系统周期时长。本例中以长安大道与和谐路交叉口为关键交叉口。

（3）以各交叉口所需周期时长并根据主次道路的流量比，计算各交叉口各相位的绿信比及绿灯时间。

（4）上步算得关键交叉口上主干道相位的显示绿灯时间，就是各交叉口上对干道方向所必须保持的最小绿灯长度。

gm?gme?Im? l (4.1)

gme???ym?ym???? （4.2）

??Cm?Lm?

Ym式中， gm—关键交叉口上主干道方向显示绿灯时间，s； gme—关键交叉口上主干道方向有效绿灯时间，s； Im—关键交叉口绿灯间隔时间，s； l—起动损失时间，s； Cm—系统周期时长，s； Lm—关键交叉口总损失时间，s；

' ym、ym—关键交叉口上主干道两向的流量比；

Ym—关键交叉口上最大流量比之和。

设B交叉口为关键交叉口，其相关配时数据见表4.2。

表4.2 交叉口信号配时相关数据

参数

Im(s) l(s) Cm(s) Lm(s)

'Max?y,y?mm??Ym gme(s)

数据

3

3

100

18

9 0.3137 0.6292 45.370

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（5）经第三步算得非关键交叉口上次要道路方向显示绿灯时间，是该交叉口对次要道路所必须保持的最小绿灯时间。显示绿灯时间以gn表示，有效绿灯时间以gme表示 gn?gne?In?l （4.3）

???yn?yn???? （4.4） gne??Cn?Ln?

Yn式中各符号的意义，是在非关键交叉口上次要道路方向相应于上述关键交叉口各有关项的意义。

（6）系统周期时长大于非关键交叉口所需周期时长时，非关键交叉口改用系统周期时长，其各相位绿灯时间均随着增长。非关键交叉口次要道路方向的绿灯时间只需保持其最小绿灯时间即可。为有利于线控系统协调双向时差，在非关键交叉口上保持其次要方向的最小绿灯时间，把因取系统周期时长后多出的绿灯时间全部加给主干道方向，这样还可适当增宽线控系统的通过带宽 4.2 选定周期时长

交通信号协调控制系统中系统周期时长，不仅决定于各交叉口信号配时的结果，还同取得使用的时差有关，所以在协调系统时差时要经过反复试算来确定。在选定试算周期时长时，常用的依据是：使通过带速度接近街上车辆的实际平均速度，定出一段周期时长的备选范围。 4.3 确定信号时差

根据本次平顶山市长安大道干道交通信号协调控制设计的设计要求，我们采用数解法计算信号时差，具体步骤如下：

利用协调控制计算的准备参数，将各个相邻交叉口的间距列于表4.3第二行中，算得关键交叉口的周期时长为100s，相应的系统带速定为v=10m/s（36km/h）。

表4.3 数解法确定信号时差

交叉口

间距

a

32 33 34 35 36 37

8 7 6 5 4 3

19

A B C

40 34 b

10 8 6 4 2 0

22 25 28 30 32 30

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38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52

2 1 0 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40

36 35 34 33 32 31 30 29 28 27 26 25 24 23 22

34 34 34 33 32 31 30 29 28 27 26 25 24 23 22

（1）计算a列。先计算vc2?8.33?1002?416.5(取有效数字42）。这就是说，相距416.5的信号时差，正相当于交互式协调的时差（错半个周期）；相距833的信号，正好是同步式协调（错一个周期）。以1为起始信号，则其下游同1相距vC/2、vC、

3vC/2、?处即为正好能组成交互协调或同步协调的理想信号的位置。考察下游各实际信号位置同各理想信号错移的距离，显然，此错移距离越小则信号协调效果越好。然后将vC/2的数值在实用允许范围内变动，逐一计算寻求协调效果最好的各理想信号的位置，以求得实际信号间协调效果最好的双向时差。以42?10作为最适当的vC/2的变动范围，即32~52，将此范围添入表4.3左边的a列内，a列内各行数字即为假定“理想信号”的间距。

（1）计算a列的各行。以a?50的一行为例，A、B交叉口实际间距为40，则

40?32?8，将8添入A、B间的一列内。意为B同其理想信号点的错移距离为8，即B

前移80m就可同A正好组成同步式协调。

交叉口B、C原间距为34，则8?34?32?10，即C同其理想信号的错移距离为10，将10填入B、C间的一列内。a?32这一行的计算结束。

以下再计算a列内a?33~52各行，同样把计算结果记入相应的位置内。 （2）计算b列。仍以a?32的一行为例，将实际信号位置与理想信号的挪移量，

a?32按顺序排列（从小到大），并计算各相邻挪移量之差，将此差值之最大者记入b列。

一行的b值为22，计算方法如下：

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（3）

A B C A

0 8 10 32 8 2 22 以此类推，计算a=33~52各行b值。 计算结果：

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（4）确定最合适的理想信号位置。有表4.3可知，当a=38时，b=36为最大值。取b为最大值时，对应的a值，即可得A~C各信号到理想信号的挪移量最小，即当

vc2?416.5时，可以得到最好的系统协调效果。如图4.1所示，图上、C同理想信号间

的挪移量之差最大，为36，则理想信号同C间的挪移量为：

a?b2?38?342?2

也即各实际信号距理想信号的挪移量最大为1。

图4.1 理想信号位置

理想信号距C为20m，则距A为15m，即自A后移20m即为第一理想信号，然后依次每380m间距将各个理想信号列在各实际信号间，如图4.2所示。

（5）作连续行驶通过带。在图4.2中把理想信号依次列在最靠近的实际信号下面（表4.3第二行，）再把各信号（A~C）在理想信号的左、右位置填入表4.4第三行。23

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图4.2 理想信号与实际信号的相对位置

把各交叉口信号配时计算所得的主干道绿信比（以周期的%计）列入表4.4第四行。因实际信号与理想信号位置不一致所造成的绿时损失为10380?22.5%，列入表4.4第一行，则连续通过带的带宽为左、右两端有效绿信比最小值的平均值求时差。从图4.2及表4.4可见，合用一个理想信号的左、右相邻实际信号间，该用同步式协调，因此，可知本次设计中交叉口四个交叉口都为同步式协调，而同步式协调的理想信号的实际信号的时差为100%?0.5?%；交互式协调的理想信号的实际信号的时差为50%?0.5?%。表4.4第七行为求得的时差值。

表4.4 计算绿时差 交叉路口 理想信号 各信号位置 绿信比（%） 损失（%） 有效绿信比（%） 绿时差（%） A ① 左 48.7 22.5 26.2 75.7 B C ○2 右 45.4 22.5 22.9 27.3 ○3 右 37.7 7.5 30.2 81.2 如保持原定周期时长，则系统带速需调整为：

v?2sc?2?380100?7.6ms

为了方便、直观显示绿波协调效果，生成时－空图（如图4.3），其基本步骤如下： 1)计算相位差，确定二维坐标

按数解法计算相位差，并令理想交叉口1为横坐标原点，进而确定整个时－空图的二维坐标。

2)计算实际交叉口的绿灯启亮和终止时刻坐标绿灯启亮点坐标可通过该交叉口相

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位差确定，同一交叉口各启亮点坐标相差一个周期。绿灯终止时刻可以通过启亮时刻、周期时长、绿信比获得。

（1）沿横轴正向i交叉口协调相位的绿灯启亮和终止时刻坐标Ai、Bi（其中

Bi?Ai?C?i，C，?i分别为交叉口的周期时长和绿信比）算法：

① i?1,Ai?Oi，其中Oi为第i个交叉口绿灯时长；

② 1?i?n，且i与i?1交叉口相对应的理想交叉口编号是连续的；

若Oi?Oi?1，且第i个交叉口与第i?1个交叉口对应不同的理想交叉口，则

Ai?nC?Oi，其中n?1,2,...，且使0?Ai?Ai?1?C；

若Oi?Oi?1，且第i个交叉口与第i?1个交叉口对应同一理想交叉口，则

Ai?Ai?1?Oi?Oi?1；

若Oi?Oi?1，Ai?Ai?1?Oi?Oi?1。

③ 1?i?n，且i与i?1交叉口相对应的理想交叉口编号是不连续的；

?a?若Oi?Oi?1，Ai?nC?Oi；其中n?1,2,...，且满足minAi,?i?A1?，ai为第i个交

?v?叉口的横坐标；

?a?若Oi?Oi?1，Ai?Ai?1?Oi?Oi?1?nC，其中n?1,2,...，且满足minAi,?i?A1?。

?v?（2）同理可以获得沿横轴负方向的交叉口协调相位绿灯启亮坐标Ai和终止时刻坐标Bi。

（3）计算各绿波带直线方程的截距

（4）正向绿波带直线方程的截距：

LL利用直线方程k1i?Ai?i，k2i?Bi?i计算直线族的截距k1i，k2i。其中：Li为i交

vv?i分别为i交叉口协调相位某一方向的绿波带下线和上线的叉口距离原点的坐标；k1?i，k2截距；v为绿波带速度(m/s)。

（5）反向绿波带直线方程的截距： LL?i?Bi??i计算直线族的截距k1?i，k2?i。 利用直线方程k1?i?Ai??i，k2vv（6）生成绿波带图

Li?min?k2i? vL正向绿波带下线方程为：y1?i?max?k1i?

vL??i?min?k2?i? 负向绿波带上线方程为：y2v正向绿波带上线方程为：y2?25

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??负向绿波带下线方程为：y1Li?i? ?max?k1v根据上述公式得到各个交叉口的绿灯启亮点坐标和截距方程式，时空图如图4.3所示。

图4.3时间—距离图

由计算可知带宽为：100×0.34=34。

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5设计小结

5.1设计中负责的任务

在这次课程设计中，根据调查的内容的分配，我被分到了第三组，我们负责的是长安大道与和谐路交叉口，这是一个关键路口，可想而知任务量也较大，课程设计的第一天，首先老师给开了动员大会，高速我们在实地调查收集交通量相关数据时应该注意的问题，最重要的一点是一定要注意安全。接着由学习委员给我们分配各自的任务，在第三组的基础上我们又分了6个小组，我负责长安大道与和谐路交叉口的西进口并担任其小组长，我们组共有三个成员，而西进口一共有四个车道，两个直行车道，一个左转车道，一个右转车道，我们即要记录各车道的交通量，又要记录大车率，还要有人计时，所以任务量比较大，而且直行车辆比较多，所以我们三个人相互协调隔一定时间进行互换车道交通量的记录。第二天我们根据记录的数据以及交叉口的布局，进行单点交叉口的定时信号控制的计算。在这项任务中，我负责的是南进口的相关计算，我们组共有6个人，在组长的带领下，我们各自进行计算，然后把数据统一汇总到组长那里。我还参与了线控的设计与相关计算以及画理想信号位置图、理想信号与实际信号相对位置图、时间距离图。 5.2设计收获及总结

为期一周的课程设计即将结束，通过这次课程设计让我对单点交叉口定时信号控制以及干道交通信号协调控制设计有了根深一步的了解，知道绿信比、有效绿灯时间、饱和流量、流量比、延误、等相关的内容以及计算公式，让我对课本有了进一步的理解，同时也为期末考试打下基础，通过实地调查，培养了我们理论与实践相结合的能力，而不再是纸上谈兵。同时也让我懂得了，在以后的生活中我们要勤看、勤问、勤思考。要在最短的时间内把问题解决好，对于任何问题都要经过自己的认真思考，去查资料，不要把问题留给别人去解决，不要简单的去照搬别人的方法。思考是进步的捷径。同时也让我明白了团结力量大。只有小组全体成员的合作和团结才能让实习快速而高效的完成。只要我们团结起来，什么困难都不再是困难了。同时更增加了同学之间的友谊。作为一名交通人，面对日趋严峻的交通拥堵问题，在以后的日子里我会理论与实际相结合，扩展知识面，为国家的辉煌发展贡献一份力量。

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参考文献

[1] 宋现敏．交叉口协调控制相位差优化方法研究[D]．吉林：吉林大学，2005． [2] 吴兵，李晔．交通管理与控制[M]．人民交通出版社，2009. [3] 王建军，严宝杰．交通调查与分析[M]．人民交通出版社，2004.

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/jd6r.html