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城市交通信号控制技术 版权信息
- ISBN：9787030471864
- 条形码：9787030471864 ; 978-7-03-047186-4
- 装帧：一般胶版纸
- 册数：暂无
- 重量：暂无
- 所属分类：>>
城市交通信号控制技术 内容简介
全书共八章，分别对城市交通信号控制的基础、理论、技术和相关设备进行了介绍。本书在对城市交通信号控制背景和基本概念介绍的基础上，着重探讨了如何利用交通信号控制技术提高城市交通管理水平和通行效率。本书是交通运输工程专业专用教材、交通工程专业教材，也可供城市交通管理部门和相关专业技术人员参考。
城市交通信号控制技术 目录
目录
前言
第1章 绪论 1
1.1 交通控制概述 1
1.1.1 全无控制 1
1.1.2 主路优先控制 1
1.1.3 信号控制 3
1.2 交通信号控制的类型 4
1.2.1 按范围划分 4
1.2.2 按方式划分 5
1.3 交通信号控制的发展状况 5
1.3.1 国外发展概况 6
1.3.2 国内发展概况 6
1.4 交通信号控制的相关技术 7
复习思考题 8
第2章 交通信号控制基础 9
2.1 交通信号 9
2.1.1 交通信号灯的分类及含义 9
2.1.2 交通信号灯的次序安排 11
2.1.3 交通信号灯的安装数量 13
2.2 信号相位 14
2.2.1 信号相位的作用 14
2.2.2 信号相位设计原则 15
2.2.3 信号相位设计方案 16
2.2.4 信号相序的确定 20
2.2.5 信号阶段 21
2.3 信号配时参数 22
2.3.1 周期时长 22
2.3.2 绿信比 22
2.3.3 绿灯间隔时间 23
2.3.4 相位差 24
2.4 饱和流率与流量比 25
2.5 通行能力 25
2.6 饱和度 26
2.7 交叉口服务水平 26
2.8 交通信号设置依据 27
2.8.1 交通调查工作 27
2.8.2 美国设置信号灯的依据 27
2.8.3 英国设置信号灯的依据 29
2.8.4 我国设置信号灯的依据 29
2.8.5 闪光灯的使用 30
2.9 关键车流的判定 30
2.9.1 关键车流判定的理论基础 30
2.9.2 关键车流判定的通用程序 32
2.9.3 关键车流判定实例 34
复习思考题 36
第3章 单点信号控制 37
3.1 定时式信号控制 37
3.1.1 设计交通量的确定 38
3.1.2 周期时长计算 39
3.1.3 相位绿灯时间计算 44
3.1.4 单点定时式信号配时设计算例 44
3.2 感应式信号控制 48
3.2.1 感应信号控制相关参数 49
3.2.2 半感应控制 50
3.2.3 全感应控制 52
3.3 路段行人过街信号控制 52
3.3.1 行人过街信号设置条件 52
3.3.2 基本信号控制参数计算 53
3.4 单点时空一体化信号控制 55
3.4.1 概述 55
3.4.2 平面交叉口 56
3.4.3 环形交叉口 61
3.4.4 特殊设计方案 68
复习思考题 77
第4章 干线交通信号协调控制 78
4.1 概述 78
4.1.1 基本概念 78
4.1.2 干线协调控制方式划分 80
4.2 定时式干道协调控制 81
4.3 干线协调控制方案的选用 90
4.3.1 应用环境 90
4.3.2 效益提升辅助措施 90
4.4 干线时空一体化协调控制 92
4.4.1 考虑红灯期间排队的单向协调*佳相位差 92
4.4.2 相邻交叉口“两两协调控制”设计方法 93
复习思考题 97
第5章 区域交通信号协调控制 98
5.1 概述 98
5.2 区域协调控制原理 99
5.2.1 基本单元 99
5.2.2 约束条件 99
5.2.3 配时方案 102
5.3 区域协调控制方法 103
5.3.1 基本单元的信号协调控制 103
5.3.2 典型协调控制方案 103
5.4 区域协调控制方案生成的技术方法 106
复习思考题 106
第6章 区域交通信号控制系统 107
6.1 基本概念 107
6.1.1 区域交通控制系统定义 107
6.1.2 区域交通控制系统类型 108
6.2 区域交通控制系统基本功能及设备 110
6.2.1 宏观功能 110
6.2.2 微观功能 111
6.2.3 交通信号控制机 112
6.2.4 交通信息检测器 115
6.2.5 通信传输设备 118
6.3 区域交通控制系统核心算法 118
6.3.1 交通流信息处理 119
6.3.2 交通控制子区划分 120
6.3.3 信号配时方案生成 122
6.4 典型区域交通控制系统 123
6.4.1 IRANSYT系统 123
6.4.2 SCOOT系统 128
6.4.3 SCATS系统 131
复习思考题 137
第7章 公交优先信号控制 138
7.1 公交优先信号控制基础 138
7.1.1 公交优先信号控制目标 138
7.1.2 公交优先信号控制方式 138
7.1.3 公交车辆信息检测方法 139
7.2 城市快速公交系统 140
7.2.1 快速公交系统概述 140
7.2.2 BRT信号优先控制策略 141
7.3 现代有轨电车信号优先控制 142
7.3.1 现代有轨电车的介绍 142
7.3.2 现代有轨电车交叉口信号优先控制 143
7.3.3 墨尔本市有轨电车系统 145
复习思考题 148
第8章 快速路交通控制 149
8.1 快速路交通特点 149
8.1.1 交通服务功能 149
8.1.2 交通拥挤诱因 150
8.1.3 交通控制方法 150
8.2 入口匝道控制 151
8.2.1 匝道关闭 151
8.2.2 定时控制 151
8.2.3 感应控制 153
8.2.4 汇合控制 154
8.3 出口匝道控制 156
8.4 相邻出入口匝道协调控制 157
复习思考题 158
参考文献 159
前言
第1章 绪论 1
1.1 交通控制概述 1
1.1.1 全无控制 1
1.1.2 主路优先控制 1
1.1.3 信号控制 3
1.2 交通信号控制的类型 4
1.2.1 按范围划分 4
1.2.2 按方式划分 5
1.3 交通信号控制的发展状况 5
1.3.1 国外发展概况 6
1.3.2 国内发展概况 6
1.4 交通信号控制的相关技术 7
复习思考题 8
第2章 交通信号控制基础 9
2.1 交通信号 9
2.1.1 交通信号灯的分类及含义 9
2.1.2 交通信号灯的次序安排 11
2.1.3 交通信号灯的安装数量 13
2.2 信号相位 14
2.2.1 信号相位的作用 14
2.2.2 信号相位设计原则 15
2.2.3 信号相位设计方案 16
2.2.4 信号相序的确定 20
2.2.5 信号阶段 21
2.3 信号配时参数 22
2.3.1 周期时长 22
2.3.2 绿信比 22
2.3.3 绿灯间隔时间 23
2.3.4 相位差 24
2.4 饱和流率与流量比 25
2.5 通行能力 25
2.6 饱和度 26
2.7 交叉口服务水平 26
2.8 交通信号设置依据 27
2.8.1 交通调查工作 27
2.8.2 美国设置信号灯的依据 27
2.8.3 英国设置信号灯的依据 29
2.8.4 我国设置信号灯的依据 29
2.8.5 闪光灯的使用 30
2.9 关键车流的判定 30
2.9.1 关键车流判定的理论基础 30
2.9.2 关键车流判定的通用程序 32
2.9.3 关键车流判定实例 34
复习思考题 36
第3章 单点信号控制 37
3.1 定时式信号控制 37
3.1.1 设计交通量的确定 38
3.1.2 周期时长计算 39
3.1.3 相位绿灯时间计算 44
3.1.4 单点定时式信号配时设计算例 44
3.2 感应式信号控制 48
3.2.1 感应信号控制相关参数 49
3.2.2 半感应控制 50
3.2.3 全感应控制 52
3.3 路段行人过街信号控制 52
3.3.1 行人过街信号设置条件 52
3.3.2 基本信号控制参数计算 53
3.4 单点时空一体化信号控制 55
3.4.1 概述 55
3.4.2 平面交叉口 56
3.4.3 环形交叉口 61
3.4.4 特殊设计方案 68
复习思考题 77
第4章 干线交通信号协调控制 78
4.1 概述 78
4.1.1 基本概念 78
4.1.2 干线协调控制方式划分 80
4.2 定时式干道协调控制 81
4.3 干线协调控制方案的选用 90
4.3.1 应用环境 90
4.3.2 效益提升辅助措施 90
4.4 干线时空一体化协调控制 92
4.4.1 考虑红灯期间排队的单向协调*佳相位差 92
4.4.2 相邻交叉口“两两协调控制”设计方法 93
复习思考题 97
第5章 区域交通信号协调控制 98
5.1 概述 98
5.2 区域协调控制原理 99
5.2.1 基本单元 99
5.2.2 约束条件 99
5.2.3 配时方案 102
5.3 区域协调控制方法 103
5.3.1 基本单元的信号协调控制 103
5.3.2 典型协调控制方案 103
5.4 区域协调控制方案生成的技术方法 106
复习思考题 106
第6章 区域交通信号控制系统 107
6.1 基本概念 107
6.1.1 区域交通控制系统定义 107
6.1.2 区域交通控制系统类型 108
6.2 区域交通控制系统基本功能及设备 110
6.2.1 宏观功能 110
6.2.2 微观功能 111
6.2.3 交通信号控制机 112
6.2.4 交通信息检测器 115
6.2.5 通信传输设备 118
6.3 区域交通控制系统核心算法 118
6.3.1 交通流信息处理 119
6.3.2 交通控制子区划分 120
6.3.3 信号配时方案生成 122
6.4 典型区域交通控制系统 123
6.4.1 IRANSYT系统 123
6.4.2 SCOOT系统 128
6.4.3 SCATS系统 131
复习思考题 137
第7章 公交优先信号控制 138
7.1 公交优先信号控制基础 138
7.1.1 公交优先信号控制目标 138
7.1.2 公交优先信号控制方式 138
7.1.3 公交车辆信息检测方法 139
7.2 城市快速公交系统 140
7.2.1 快速公交系统概述 140
7.2.2 BRT信号优先控制策略 141
7.3 现代有轨电车信号优先控制 142
7.3.1 现代有轨电车的介绍 142
7.3.2 现代有轨电车交叉口信号优先控制 143
7.3.3 墨尔本市有轨电车系统 145
复习思考题 148
第8章 快速路交通控制 149
8.1 快速路交通特点 149
8.1.1 交通服务功能 149
8.1.2 交通拥挤诱因 150
8.1.3 交通控制方法 150
8.2 入口匝道控制 151
8.2.1 匝道关闭 151
8.2.2 定时控制 151
8.2.3 感应控制 153
8.2.4 汇合控制 154
8.3 出口匝道控制 156
8.4 相邻出入口匝道协调控制 157
复习思考题 158
参考文献 159
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城市交通信号控制技术 节选
第1章 绪论 交通控制是指依靠交通警察、交通标志或交通信号控制设施，指挥车辆与行人通行。从宏观上来说，交通控制实际上属于交通管理的范畴，交通控制是交通管理的某一表现方式。交通控制的基本任务是对道路交通流进行合理的引导与控制，以提高交叉口通行能力，缓和或防止交通拥挤，减少尾气排放和噪声污染，提高交通安全水平。本章将对道路交通控制类型、控制系统分类以及交通控制技术的发展状况进行介绍。 1.1 交通控制概述 交叉口是道路网的重要组成部分，国内外城市中的交通堵塞主要发生在交叉口，因为该路段易造成车流中断，事故增多，延误增加。因此，交叉口的交通控制问题是城市交通系统管理的关键问题。平面交叉口按照交通控制方式的不同，可以分为全无控制、主路优先控制、信号灯控制、环岛控制等几种类型，其中以全无控制和信号灯控制交叉口居多。通常当无信号控制交叉口流量增大至一定程度时，便将其改为信号灯控制。 1.1.1 全无控制 全无控制交叉口是指具有同等通行权的两条相交道路，因其流量较小，不采取任何控制手段的交叉口。 当一辆车到达交叉口时，如果在交叉口内有其他车辆正在行驶，致使该车辆减速等待，不能正常通过，即形成一个冲突。当两辆冲突车辆到达冲突点的时间差很小时，就有可能发生碰撞事故。反之，当可能发生冲突时，两车都减速和互相观望，但是根据礼貌和习惯，总是有一车先通过交叉口，一般是距离冲突点较近的车辆优先通行。 全无控制适用于车流量比较小的交叉口，此时车辆延误也比较小。但是，随着车流量以及延误的增加，交叉口运行效率降低，此时需要采用其他控制方式。 1.1.2 主路优先控制 在相交的两条道路中，通常将日平均流量大、设计等级高的道路称为主要道路，日平均流量小、设计等级低的道路称为次要道路。在没有信号灯控制时，规定主要道路的车辆在通过交叉口时有优先通行权，而次要道路的车辆必须让主要道路上的车辆先通行。这种控制方式称为主路优先控制。主路优先控制是介于全无控制和信号灯控制两者之间的一种过渡形式。 主路优先控制方式主要有停车标志控制和让路标志控制，并需要在交叉口设置相应的交通标志，如图1-1-1所示。因此，有时也称这种控制方式为停车—让路控制。 1．停车标志控制 停车标志控制按照相交道路条件的不同，可以分为单向停车控制和多向停车控制。 1) 单向停车控制 单向停车控制是指进入交叉口的次要道路车辆，必须在停止线以外停车暸望，确认安全后才可通行。这种控制需要在次要道路进口处右侧设置明显的停车让行标志，如图1-1-1(a)所示；同时，在次要道路进口处的路面上写有醒目的“停”字。 具有下列情况之一的可以设置单向停车标志控制。 (1) 与交通量较大的主要道路平交的次要道路进口。 (2) 次要道路进口视距不足，视野不够开阔。 (3) 主要道路交通流复杂，或者车道多，或者转弯车辆多。 (4) 无人看守的铁路道口。 2) 多向停车控制 多向停车又称多路停车，是指各路车辆进入交叉口均需要先停车观察后再通过，其中以四路停车居多，停车交通标志设置在交叉口所有入口的右侧。 具有下列情况之一的可以设置多向停车标志控制。 (1) 适合用信号灯控制，但是由于投资困难而未能设置信号灯装置的交叉口。 (2) 在一年时间内，交叉口有5起以上的直角碰撞或左转碰撞车辆事故记录。 (3) 一天(24小时)内，任意取连续8小时的时间段，其进入交叉口的平均小时车流量在500辆/时以上。 (4) 在上述相应的8小时内，由次要道路上来的车辆和行人综合交通流量在200个单位以上，并且在高峰小时期间，次要道路上车流的平均延误时间达到30秒。 图1-1-1 停车让行标志与减速让行标志 2．让路标志控制 让路标志控制是指进入交叉口的次要道路车辆不一定需要停车等候，但必须减慢车速暸望观察，让主要道路车辆优先通行，寻找可穿越间隙通过交叉口，或寻找安全空当汇入主路车流。让行标志一般用在与交通流量不太大的主路相交的次要道路进口，此时在次要道路进口道的右侧应设置明显的减速让行标志（图1-1-1）。 在实施让路控制的交叉口，除应设有明显的让路交通标志外，还应改善路口的视野条件等，以提高交叉口的安全水平。 1.1.3 信号控制 1．定义 交通信号控制是指利用交通信号灯，对道路上运行的车辆和行人进行指挥。交通信号控制也可以描述为：以交通信号控制模型为基础，通过合理控制路口信号灯的灯色变化，以达到减少交通拥挤与堵塞、保障城市道路通畅和避免发生交通事故等目的。其中，交通信号控制模型是描述交通性能指标（延误时间、停车次数等）随交通信号控制参数（信号周期、绿信比和信号相位差）、交通环境（车道饱和流量等）、交通流状况（交通流量、车队离散性等）等因素变化的数学关系式，它是交通信号控制理论的研究对象，也是交通工程学科赖以生存和发展的基础。 2．交通信号功能 交通信号的功能主要是避免各向交通流在交叉地点发生碰撞事故，在时间上把互相冲突的交通流予以分离，使其在不同时间通过，以保证交通安全。随着交通流量的增长，交叉口拥堵日益严重，此时交通信号的作用是组织、指挥和控制交通流的流向、流量、速度，维持交通秩序，使交通流能够有序顺畅地通过，从而提高交通效率，减少噪声和尾气排放。 3．设置交通信号控制的利弊 如果设计合理、安装得当，交通信号控制相对于其他交通控制手段有诸多优势。 1) 不需要驾驶者作出自主判断 交通信号灯可以清楚地告知驾驶员路权分配情况，驾驶员无须自行判断，只需要在红灯时停车、绿灯时通行。其他的控制手段，如停车控制和环形交叉口等，都需要驾驶员作出复杂的判断和决定，以选择合适的交通流空当通行。 2) 可对大流量的交叉口进行有效控制和管理 交通信号灯控制可以有效控制交通流量较大的情况，如多路交叉口。相反，仅仅对支路交通实行停车控制，交叉口的交通量增加会导致支路车辆排队过长，进而导致交通违规和交通安全问题。 3) 路权分配合理，并且路权可控制 使用交通信号灯控制的交叉口，其路权分配比使用其他控制手段的交叉口更公平、合理，可以保证驾驶员有专门的时段（信号灯显示绿灯期间）通过交叉口。而且，只需要改变信号灯的配时，就可以改变进口车辆的等待时间，实现对不同流向路权的分配。 4) 对冲突交通流进行有效控制，减少直角冲突与事故 对于互相冲突的不同流量、不同类型的交通流，可以实现有秩序的时间分配控制，将交通流运行由无序变为有序。同时，交通信号灯控制可以减少交叉口直角相撞的事故，如果单独为左转车辆配时，则左转车辆事故会相应减少。 5) 方便行人通行 如果交通信号设计合理并且设置行人信号灯，那么在信号控制的交叉口，行人通过拥挤道路的安全性要高于没有交通信号的交叉口。 6) 摆脱视距限制 当存在不可改变的视距限制时，例如，交叉口一角的建筑物距离道路太近而遮挡视线，信号控制是唯一可采用的安全的路权分配措施。 虽然信号控制有许多优点，但与其他控制手段相比也存在许多不足。 1) 造价高 交通信号灯的安装费用要比停车控制，甚至一些情况下的环形交叉口的费用高。现今，交通信号灯的设计、施工和监测的总费用共计24万~80万元，这比停车控制往往低于1.6万元的成本要高很多。 2) 使用期费用高 交通信号灯安装后，必须花费一定的经费用于信号灯的启动、维护工作。因此，在整个信号灯使用期间，仍需要持续投入一部分费用。 3) 低交通量交叉口的延误时间长 总体来说，当交叉口的交通量很小时，交通信号灯控制与其他控制方式相比会增加机动车的延误。而对于低交通量的交叉口，停车控制、让行控制或环岛控制等通常是更好的控制手段。 4) 不当的信号设置或配时存在反作用 交通信号如果放置位置错误，则会干扰干线行驶的交通流。大量的车队将会因为信号而被迫停车，给驾驶员带来一定的负面情绪。同时，不规范的信号配时方案会增加机动车延误和排队长度，并且存在潜在的交通安全事故因素。 5) 可能增加追尾事故 使用交通信号灯控制之后，交叉口主线上的追尾事故会有所增加。这种情况主要发生在绿灯末期以及黄灯期间，由前车停车等待下一周期绿灯而后车来不及刹车导致。 6) 易受设备故障的影响 交通信号灯控制系统是比较复杂的，通信、电力或者电子设备都可能出现故障。如果故障发生在交通繁忙的时段，则会造成很严重的安全与拥堵问题。 1.2 交通信号控制的类型 信号控制是时间分离的一种交通组织形式，对于交叉口交通流运行具有重要影响。本书后续所讨论的交通控制主要指交通信号控制。 交通控制的发展是一个不断实践的过程，在发展过程中形成了许多概念和名称，根据其侧重点不同，划分类别也不尽相同。 1.2.1 按范围划分 1．单点信号控制 单点信号控制又称孤立交叉口信号控制，简称点控制。它是对单一交叉口、一条干线上或一个区域内的城市道路平面交叉口、高速公路匝道口独立进行信号控制。这种控制的特点是各交叉口的信号配时彼此之间没有关联，各自独立调整和运行。单点控制的主要出发点是基本使本交叉口交通流的延误、停车次数或通行能力等指标达到*优。 2．干线信号控制 干线信号控制简称线控制。它将一条交通干线上的多个相邻交叉口视为一个整体，并对各个交叉口设计一种相互协调的配时方案，使得各交叉口的信号灯按此协调方案联合运行，以减少车辆在干线上的停车次数，缩短出行时间。 3．区域信号控制 区域信号控制简称面控。它是对设置在大面积道路网上的多台信号机采用集中控制的方式，即以某个区域中所有信号控制交叉口作为协调控制的对象。原理上此方式可以看作将线控扩大到面上。 1.2.2 按方式划分 1．定时控制 定时控制是交叉口信号机执行固定信号配时方案对交通流进行控制的方式，也称为定周期控制。配时方案可以是一个或者多个，一天只执行一个配时方案的称为单段式控制；一天按不同时段分别执行不同配时方案的称为多段式定时控制。 2．自适应控制 在交叉口进口道设置车辆检测器，信号机能够实时地获取流量、时间占有率、速度等交通流数据；通过动态调整信号配时参数，使得交叉口的排队长度、延误时间、停车次数等状态指标达到*优的一种控制方式。 自适应控制包括感应控制（全感应、半感应）、方案选择式响应控制、方案生成式响应控制等多种控制方式，本书将在后续章节对这些控制方式进行讲解。 1.3 交通信号控制的发展状况 交通信号设施的正确设计是保证道路交通畅通和安全的重要基础。北美、欧洲、亚洲等许多先进国家和地区在公路和城市道路建设及管理上已经积累了近百年的历史经验，在理论和实践上都建立了较完善的交通信号灯设置技术规范与标准。我国大部分城市从20世纪70～80年代开始有简单的交通信号灯装置，公路系统到20世纪80年代还基本上不设置信号灯控制。随着我国20世纪90年代开始的公路网络大规模发展，以及道路交通事故率的高速攀升，全国各地干线公路在一些主要交叉口开始应用信号灯控制。 1.3.1 国外发展概况 早在19世纪，人们就开始研究交通信号，用信号指挥车辆通行，控制车辆进出交叉口的次序。**组交通信号灯是1868年在伦敦威斯敏斯特街安装的红绿两色煤气交通信号灯，但是一次意外的煤气爆炸事故宣告了这种灯的结束。 标志着道路交通控制技术发展
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