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智能交通 道路交通控制的基本理论和方法

一、基本概念
各种平面交叉路口
一、基本概念
平面交叉口交通组织方式 1)环形交通。交叉口中央设交通岛 2)无信号控制 3)信号控制。采用信号机控制或人工指挥
一、基本概念
交通灯信号 交通灯给出的信号为红、黄、绿3色。在多相位信号控制中 灯光信号还包含左转、直行及右转的绿色和红色箭头灯。 《中华人民共和国道路交通管理条例》规定 1)绿灯亮时,准许车辆、行人通行,但转弯的车辆不准妨 碍直行的车辆和被放行的行人通行; 2)黄灯亮时,不准车辆、行人通行,但已越过停止线的车 辆和进入人行横道的行人,可以继续通行; 3)红灯亮时,不准车辆、行人通行; 4)绿色箭头灯亮时,准许车辆按箭头所示方向通行; 5)黄灯闪烁时,车辆、行人须在确保安全的原则下通行。
4、绿信比
在一个信号周期中,各相位的有效绿灯时间与周期长度的 比称为绿信比。若设 为第i相信号的有效绿灯时间,C为 周期长度,则该相信号的绿信比 为 显然 , 绿信比反应了该信号相位交通流在一个周期 中需要绿时的大小。 经过优化的绿信比能够恰当地把绿时分配给各相位的交通 流,从而使总延误或总停车次数等最小。 第i相的有效绿灯时间 计算如下: 分别为第i相的绿灯时间、黄灯时间和损失时间。 损失时间:1)绿灯开启,车辆需启动和加速; 2)黄灯期间,车流量由大变小所造成的时 间损失。
对混合车流行驶的车道,在计算饱和流量时,要考虑 不同车辆的影响。韦伯斯特根据英国的交通状况,提 出了采用“折算标准小客车单位”作为计算车道饱和 流量的标准单位,其建议的折算系数如表
国内采用的车辆折算系数略有不同。按照国内车辆的 分类方法,小客车和微型卡车称为小型车,而大型车 和拖挂车折算成标准小型车的方法如下: 1辆大型车=1.48PCU, 1辆拖挂车=2.34PCU
每个方向最多有8种灯色:红、黄、绿、 左箭头、直箭头、右箭头、人行红、人 行绿。 步:某一时刻,灯控路口各个方向各信 号灯状态所组成的一组确定的灯色状态 称为步。 不同的灯色状态构成不同的步。 步长:步持续的时间 信号灯在7:30开始开机,此时方向1和 方向3左转绿箭头灯和红灯亮,方向2和4 的红灯亮,其他灯均不亮,若该状态持 续30秒。则这是控制方案中的一步,其 步长为30秒。
2.3 交通模型及有关概念
交通模型是描述交通流状态变量随时间和空间变 化、分布规律及与交通控制变量之间关系的方程 式或映射。 交通模型是进行交通控制系统设计、分析、仿真、 运行的工具。 根据描述对象的不同,交通模型可分为微观模型 和宏观模型。 微观模型描述单个车辆的运动规律; 宏观模型描述车流的运动规律,即反映流量、速 度和密度的变化过程。 宏观模型是建立在微观模型基础上的。 交通控制系统中主要采用的是宏观模型。
2、周期
一个循环内各步的步长之和称为信号周期,简称周
期,用C表示。 若一个循环内有n步,各步步长分别为 t1 , t 2 ,, t n , 则 C t t t
1 2 n
例如,在上图中,若一个循环由4步组成:第1步, 方向1和方向3 绿灯亮,方向2和方向4 红灯亮,步 长为30s;第2步,方向1和方向3 黄灯亮,方向2和 方向4 红灯亮,步长为3s;第3步,方向1和方向3 红灯亮,方向2和方向4 绿灯亮,步长为35s;第4步, 方向1和方向3 红灯亮,方向2和方向4 黄灯亮,步 长为5s。接下来又从第步开始下一个循环。则周期 为 C 30 3 35 5 73s
3、相位
在一个周期内,平面 交叉口上某一支或支 交通流所获得的通行 权称为信号相位,简 称相(位) 通行权:即该方向上的信号灯为绿色或绿箭头 一个周期内有几个信号相位,则称该信号系统为几相位系统。 由于第2相和第4相的左 转交通流分别为第1相 和第3相的延续,因而 其步长可以短一些,如 几秒钟。因此可称为 “半相位”
一、基本概念
3)行人交通量依据
一、基本概念
4)事故记录依据 当考虑到交通事故发生的情况时,上述3项依 据所规定的交通流量标准要降低20%。 5)综合考虑 对于1),2),3)所列的3个流量依据,如 果实际交通流量达到了任意2项所规定流量的 80%,则应安装信号灯。
二、交通信号控制参数 1、步与步长
一、基本概念
交通信号灯的安装与排列 1)水平排列式 2)垂直排列式
一、基本概念
交通信号灯的设置条件 1)最小交通流量依据 PCU(passenger car unit)称为标准小客车当量
一、基本概念
2)连续交通中断依据 当交叉口主、次道路的交通量比较大时,次道路上车流穿越 或左转进入主道路将非常困难,为此,需设置信号灯
5、相位差
相位差是协调控制系统中的 一个重要概念。 相位差分为绝对相位差和相 对相位差 干线上所有路口的信号周期 相同,各路口规定某一相位 参加协调,称为协调相位。 把干线上某一路口作为基准 路口,其他各路口的协调相 位起始时刻滞后于基准路口 的协调相位起始时刻的最小 时间差,称为绝对相位差 沿车辆行驶方向任意相邻路口的协调相位起始时刻的最小时间差,称 为相对相位差。
饱和流量实际上是一个与交叉口绿信号时间无关的量, 仅取决于道路条件和车辆状况。 20世纪50年代英国的韦伯斯特研究得出:对饱和流量 影响最大的因素是车道宽度。
国内学者在北京进行了交通观测,并根据观测结果提出了一个 类似的公式计算直行车道的饱和流量
和国外的计算公式相通量有一定的影响,当进口道处于上坡段时, 纵坡值每增加1%,饱和流量相应减少3%。反之,进口车道处 于下坡段时,纵坡值每增加1%,饱和流量相应增加3%。
6、通行能力
通行能力是指单位时间内连续通过车辆的能力,包括 路段通行能力和路口通行能力。 路段通行能力是指在单位时间内路段某截面能通过的 最大车辆数; 路口通行能力是指在单位时间内进入路口的最大车辆 数,其单位都是PCU/h。 在信号控制的情况下,路口的通行能力可使用下式计 算:
式中, qc为路口某一入口车道的通行能力( PCU/h ), qs 为饱和流量,t eg 为某相信号的有效绿灯时间。C为 信号周期长度。
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