干道交通信号协调控制

1. 干道交通信号协调控制 刘 澜教授

2. 干道交通信号协调控制系统（简称线控制） 系统优点 系统理念 把一条干道上一批相邻的交通 信号连接起来，加以协调控制 满足干道交通大负荷通行的需 求，降低停车排队时间，减少 交叉口延误，提高干道交叉口 通行能力，改善城市交通状况

3. 通过调节主干道路上各信号交叉口之 间的相位差，使干道上按规定车速行 驶的车辆获得尽可能不停顿的通行权 定义 13.1 协调控制基本概念 干道协调控制又称绿波带控制

4. 无缆联接 定时式线控系统 有缆联接 感应式线控系统 按控制方式分 线控系 统的类型 按连接方式分

5. 周期长度 基本参数 绿信比 相位差 （关键参数）

6. 单向交通街道定时式协调控制 干道交通信 号定时式协 调控制系统 相位差 的确定 式中: tos——相邻路口间的相位差（s） s——相邻路口间的间距（km） v——车辆在相邻路口间的平均 行驶速度（km/h）

7. 续进式 协调控制 同步式 协调控制 交互式 协调控制 1.简单续进系统 （只使用一个系统周期 长度和一套配时方案） 2.多方案续进系统 （线控系统中至少要 配备3种不同的 既有配时方案） 对于现实中间距相差不等的交叉口, 这种系统的适用性受到很大的限制 即相邻路口之间的相位差恰好等于信号周期的长度 双向交通街道定时式线控信号协调

8. 沿主要行驶方向允许最大绿灯长度 交叉口A 支路 （与主要车流交叉） 沿主要方向行驶允许最小绿灯长度 时间 B（带宽） 主要车流行驶方向 关键交叉口 （行驶路径图） 时间——距离图示（时距图） 车流可接受的最小绿灯长度

9. 线控信号系统配时 主要约束条件 其他 限制 允许 车速 交通 流变 化规 律 交通流方向 交叉口及其相邻进口道和路 段的构成

10. 带速：通过内车队的速度。 带宽：通过带的宽度，表示可供车辆使用以通过交叉口的时间， 通过带宽度不大于干道绿灯时间。 周期：各路口共用周期=关键路口的周期。 通过带： 时距图上两两平行的斜线，分别表示这股车流的首车和尾车 行驶过程，两条平行斜线间的空间叫作通过带。 绿信比：在信号控制系统中，各个信号的绿信比试根据各个交叉口各向交通量的流量比来确定的。 相位差：协调控制的灵魂，也称绿时差、绿灯起步时距或编移， 即相邻交叉口间一个车队的行驶时间。 相对相位差：指相邻两信号的绿灯或红灯的起点或中点之间的时间差。 绝对相位差：指各个信号的绿灯或红灯的起点或中点相对于某一个标 准信号绿灯或红灯的起点或中点的时间差。 控制参数

11. 准备基础资料 确定信号相 位差和绿波带 划分时段、确 定配时方案数 验证方案实施效果 确定周期 和绿信比 线控信号系统 的配时方法

12. 配时方法——图解法 1、准备原始 资料，对需要联结的交叉口作必要的调查， 量化上述约束条件。 2、划分时段，确定配时方案数。 3、确定干道的公共周期时间。分别计算Ci，λi，选 max{Ci}=CK为公共周期，并称之为基准路口/关键路口周期。 4、确定各交叉口各相位的绿灯时间 5、调整并确定相位差，参考V实际，考虑路线及交叉口特征，各路 段机动车与行人的干扰情况，流量―车速关系等因素，选取不 同时段的设计车速，再据此确定相应的相位差，具体过程如下

13. 建立时距图坐标，选定第一个交叉口信号作基准信号,做基准线，建立时距图坐标，选定第一个交叉口信号作基准信号,做基准线， 标上红绿灯时，然后在关键路口上按GK取平行线，因GK为最小绿时， 由此形成的绿波带必适应其它路口的干道通行带宽度。 注意：调整双向绿波带时，最好只调相位差，必要时可考虑牺牲 带宽或牺牲车速，以满足最大带宽的需要。 基准线：即速度推进线，使其斜率等于该时段设计车速的倒数。 这条速度线就决定了交叉口的绿灯时间的起始位置。 t G min S K

14. 半感应信号控制 全感应信号控制 关键交叉口感应控制 13.3 感应式线控系统和计算机线控系统 感应式 线控系统 计算机 线控系统 控制方法： 脱机和联机 计算机 添加标题

15. 13.4 安宁绿波带（CGW） 绿波带是干线交叉口交通信号定时协调控制的实现形式，它通过协调主干道路上各信号交叉口之间的相位差，使干道上按规定车速行驶的车辆获得尽可能不停顿的通行权。 为使干道通行能力最大，制定干道信号配时方案时遵循原则之一是使通过带带宽最大。 所以 绿波带设计在客观上允许甚至鼓励潜 在的超速者为避免受阻于红灯而超速

16. 安宁交通（traffic calming） Traffic calming is intended to slow or reduce motor-vehicle traffic in order to improve safety for pedestrians and bicyclists and improve the environment for residents. A median island with a raised mid-block crosswalk A curb extension at a mid-block crosswalk

17. A chicane on a one-lane road A diverter replaces a four-leg intersection with two curves The available turning radius has been reduced at this intersection

18. 在安宁绿波带设计中，除相位差、周期和绿信比外，还尤其重视带速和带宽的选取。在安宁绿波带设计中，除相位差、周期和绿信比外，还尤其重视带速和带宽的选取。 为实现安宁交通，首先应该确定绿波带的带速，如果超过这个速度，车辆就必须在下一个路口等待。 确定带速时需根据实际交通流的方向，车流中车辆种类、流量及其变化规律，车速限制等因素确定一个干道容许车速范围。

19. 一般说来，在允许带速范围内，带速越高，带宽越小；一般说来，在允许带速范围内，带速越高，带宽越小； 但应用安宁绿波带原理配时时则在允许范围内降低带速同时减少带宽。因为驾驶员在干道上为避免受阻于红灯必须以接近于绿波带速的速度行驶，带速降低就意味着车速下降，带宽减少则能避免绿波带较宽时车队尾车为抢占头车位置而超速的危险行为。 因此与传统的绿波带配时方案相比，带速是更主要的决定因素。

20. 以尾车抢占头车位为例， 通过选用较窄的带宽来抑制 车队尾车抢占头车位置的危险行为 图13-3安宁绿波带 图13-2传统绿波带 对超速行为 规避 的说明

21. 采用CGW后：速度=41km/h，周期=55s，绿灯时间=20s 采用CGW前：速度=45km/h，周期=70s，绿灯时间=35s 安宁绿波带的现实意义 采用安宁绿波带，街道噪声级下降，行人 过街等待时间减少了，特别是可促进具有可持 续发展的公交优先城市交通战略的实施 图13-4采用CGW前后的速度分布频率图

22. 选用线控 系统的依据 交通随时间的波动 B 车流的到达 特性 信号的分相 A C 影响系统 效益因素 D E 信号交叉口之间的距离 街道行车方式

23. 系统的实施 与实用性讨论 图13-5 一种折衷的双向绿波设计方案 双 绿 波 向 双向绿波设 计需反复调 整每个交叉 口的绿灯起 步时距，也 需要设计人 员权衡利弊

24. 图13-6 变宽度绿波带 B1 B2 平均车速 B3 影绿波的主要因素 车流离散型

25. 安排初始绿波方案 公共汽车停车站设置情况 在每一个汽车站公共汽车平均停车时间 每一区间路段上，公共汽车平均行驶时间 一个信号周期内到达停车线的公共汽车平均数 在时距图上，绘出 公共汽车行驶过程线 便于公共汽车行驶的绿波带设计 资料收集

26. 一组连续车队 （不含公共汽车） 时间 公共汽车 距离 交叉口1 单向车流 公共汽车 停车站 交叉口2 绿 灯 红 灯 公共汽车 公共汽车的行驶轨迹

27. ——绿波控制范围内交叉口总数 目标函数： 式中： —— 除公共汽车以外，其它车辆延误时间的加权系数 ——除公共汽车以外，其它车辆在第一个交叉口 受阻延误时间总和 ——公共汽车延误时间加权系数 ——公共汽车在第i个交叉口的延误时间总和 方案可行性检验——目标函数效能值（PI值）

28. 转弯车流处理 应注意 的问题 交通量波动问题 信号阶段的次序问题

29. 第一信号阶段 第二信号阶段 第三信号阶段 第三信号阶段 第一信号阶段 第二信号阶段 变换信号 阶段次序 实例 信号阶段 次序调整前 信号阶段 次序调整后 图13-8 信号阶段的次序对绿波配时影响

30. 谢谢!