1、第七章 交通控制与管理,主要内容:7.1 概述7.2 交叉口的单点信号控制7.3 城市交通控制系统7.4 高速干道的交通控制7.5 交通管理,交 通 工 程 学,7.1 概述,交 通 工 程 学,交通控制与管理的目的：交通控制是利用交通信号调节交通流以实现交通效益（迅速、通畅、安全、环保）的进一步改善的技术，因此最佳的交通控制是建立在交通流的可控性基础之上，建立在工程性改善交通措施基础之上，随着高新技术的发展，交通控制技术正向智能交通系统（ITS）技术演变;,交通管理是运用各种手段和措施实现交通需求与交通设施服务能力达到最佳的平衡，确保交通安全与通畅，改善环境等。具有微观的性质；主要是对交叉口
2、的控制与管理。,进行交通控制与管理的原因1.自行车辆太大（非根本原因）；2.太大的交叉口面积，干扰交通（误区）；3.交通流的渠化；4.行政部门不协调（设计、规划、管理）交通控制与管理的主要手段：交通规则及限制措施的规定、条例等；交通信号；交通标志；交通标示。,基本技术发展情况（考察国内外情况） 单点交通信号控制（以一个交叉口为单元，50年代以前）； 定时信号控制；感应式信号控制；脱机系统控制（若干交叉口信号协调控制6070年代，TRANSYT 等） 绿波带控制；网络化控制 实时自适应控制系统(7080年代，基于实时采集的路面交通流信息动态优化计算最佳的控制方案） 单点实时自适应控制； 网络实时
3、自适应控制系统（SCOOT英国, SCATS澳大利亚, 75-2443系统中国）,中国城市交通控制系统基本情况,北京、大连等：SCOOT英国系统 上海、广州、杭州、沈阳等：SCATS澳大利亚系统 深圳等：京三系统日本系统； 南宁、武汉、长春、郑州等西班牙系统 太原等意大利系统； 济南等：美国系统； 还有韩国系统等，真可谓“八国”系统共存； 实践证明：这些系统不仅不适应于中国的混合道路交通情况，且无法适应于连续流与间断流的协调控制、公共汽车交通优先控制，更无法适应于中国城市发展智能交通系统(ITS)的需要； 中国系统的开发研究长期以来被错误地认为是硬件之事，国外恰恰相反； 交通监控系统在中国将形
4、成巨大的产业：高速公路里程每年10002000公里增加，各大中城市发展交通矛盾日趋严重。,7.2 交叉口的单点信号控制,交 通 工 程 学,一、交通信号,1、交通信号的作用：在时间上将互相冲突的交通流进行分离，使之能安全、迅速地 通过交叉口。 2、交通信号的含义： 红灯不可通行信号 绿灯可以通行信号 黄灯通行权终止或通行权变化提示信号； 3、交通信号的基本参数： 周期时长：是信号灯绿、黄、红显示一周所需的时间，即各种灯色显示时间之和。 信号相位：信号轮流给某些方向的车辆或行人以通行权的一种次序。 绿信比：一个相位的绿灯时长与周期时间之比。 绿时差：相邻两联动信号间绿灯启亮时的时间差(系统协调的
5、联动信号）,周期长,相位A,相位B,绿灯时间,红灯时间,黄灯时间,北,两相位信号,交 通 工 程 学,三、单点定时信号的配时和通行能力1、英国TRRL方法 （1）饱和流量在一次连续的绿灯时间内，交叉口进口道上连 续车队能够通过进口道停车线换算为小客车的最多车辆数。W 进口道宽度,二、信号灯设置的依据 我国目前尚无此项规范。 1、考查交通繁忙程度、混乱程度和事故多少，来确定是否需要实施信号控制。 2、考虑交叉口的冲突数，主次干道的交通流量，行人的需要，事故记录。,当W5.5时，S用下表所列数值,饱和流量的修正 进口道坡度修正：进口道每1%的上下坡坡度，饱和流量减（或增）3%。 环境修正：环境良好
6、饱和流量可取标准值的120%。 右转车修正：右转车看作直行车，但把右转车的小客车换算值增75%。,交 通 工 程 学,（2）流量比进口道实际到达交通量同该进口道饱和流量之比：（3）有效绿灯时间和信号损失时间 有效绿灯时间实际可用于通车的绿灯时间； 绿灯间隔时间上一相位绿灯结束到下一相位绿灯起亮之间的 时间； 信号损失时间包括起动损失和 绿灯间隔时间中的部分损失时间。 ge=g+Al ge有效绿灯时间 g实际绿灯时间 A黄灯时间 l起动损失时间,交 通 工 程 学,（4）最佳周期时间韦伯斯特根据其定时信号交叉口的延误公式，得出使延误最小的定时信号最佳周期时间公式：L = 每个周期的总损失时间，Y
7、 组成周期的全部信号相的最大y（流量比）值之和。,l 启动损失时间I 绿灯间隔时间,A 黄灯时间,交 通 工 程 学,（6）通行能力,（5）信号配时有效绿灯时间 每周期的有效绿灯时间 按各相位的ymax值之比进行分配，得各相位的ge，然后的各相位的实际显示绿灯时间,有效绿灯时间,周期总损失时间,周期时间,流量比,黄灯时间,启动损失时间,2、澳大利亚ARRB方法,澳大利亚ARRB方法系阿克赛立克在韦伯斯特共识的基础上加以改进提出的。在韦伯斯特延误公式中，当饱和度X 1时，延误d 无穷，即X越接近于1，算得的延误越不正确，更无法计算超饱和交通情况下的延误。因此，阿克塞力克考虑了超饱和交通情况，把延
8、误公式改为：,式中：D总延误，N0平均溢流排队车数，q流量y流量比,c信号周期长度,饱和度x,同时，再考虑停车因素，完全停车的停车率,周期时间,溢流排队车数,再把优化周期时间的指标改为油耗，而把油耗做成延误与停车的函数，即油耗,流量比,式中：D总延误 H每小时完全停车数 H=hq k停车损失参数，可按不同优化要求，取不同的值。,绿信比,要求油耗最小时，取K=0.4；消费（包括延误、时间损失等）最小时，K=0.2；只是延误最小时，K=0。 则最佳周期时间成为,周期总损失时间,停车损失参数,组成周期的全部信号相最大流量比值之和,交 通 工 程 学,3、停车线法 一条直行或直左混行车道的通行能力：c
9、 信号灯周期长度； t灯绿灯时间 t0 排队待行的第一辆车从起动到通过停车线的时间，不同车种混行时取2.3s； ti 车队通过停车线的间隔时间； u左比混行车道中左转车所占的百分比； M 折减系数。,参数M值，是除ti值中已包含的各项影响因素之外的一项参数，主要反映车辆通过交叉口的不均匀性。一般M=0.9。,参数ti值，据实测，ti小=2.5s，ti大=3.5s，ti拖=7.5s。如分车种分车道行驶，可按实际车种选用ti值。如为混合车种，应按大型车所占比例查表或插入计算。参数t灯值，在计算现状交叉口通行能力时，应采用实际值。在设计新交叉口或取得上述资料有困难时，可参照以测交叉口的数值选用。,左
10、转专用车道的通行能力：2.96为大、小车比例是3：7时的ti值。右转专用车道的通行能力：3.26为大、小车各占一半时的ti值。,四、交通感应信号的配时和通行能力,交 通 工 程 学,四、交通感应信号的配时和通行能力1、交通感应信号通过车辆检测器测定到达进口道的交通情况， 使信号显示时间随测得交通到达情况而变化的一种控制方式。 2、控制参数 （1）初期绿灯时间 两个因素：1) 使停在停车线和检测器之间的车辆全部驶出停车线所 需的绿灯时间；2) 保证行人安全穿过街道所需最短绿灯时间。 （2）单位绿灯延长时间 是判断车流是否中断的参数，一般为34s,车流中断则绿灯灭,未中断则 绿灯时间延长.(判断是
11、否小于某一车头时距） （3）绿灯极限延长时间 为了保持最佳绿灯信号比而规定的绿灯时间的延长限度，信号到 达绿灯极限延长时间时，绿灯结束并改换相位。 （4）检测器的位置 检测器到停车线的间距，取车辆在单位绿灯延长时间内可行驶的 距离。,交 通 工 程 学,3、感应信号的种类 （1）全感应控制：是在所有进口道上都设置检测器，并根据各个进口道的交通量来分配绿灯时间的一种控制。适用于等级相当的道路相交、其交通量相仿、变化大且难于预测的交叉口上。（2）半感应控制：检测器只设置在次要道路上，并给予最小限度的必要的绿灯时间，而把大部分绿灯时间都给主要道路的一种控制。,主干绿灯,到初期绿灯,主干道有车,次干道
12、绿灯,次干道绿灯结束,到最大绿灯,否,是,否,有,无,是,在主干道上设置检测器的半感应控制,0,1,2,2,0,1,定时周期信号,全感应信号,4、感应信号的通行能力,交 通 工 程 学,一、概述把一批交通信号控制连接起来，加以协调控制，形成交通信号控制系统。 交通信号控制系统的种类： 1、线控制 一条干道上相邻交叉口交通信号的联动控制，称为线控制。 2、面控制 整个区域内各交叉口交通信号的区域控制，称为面控制。,7.3 城市交通控制系统,交 通 工 程 学,二、信号控制系统的基本参数 1、时差绝对时差： 指各个信号的绿灯起点对于某一个标准信号绿等 起点的的时间之差；相对时差： 指相邻两信号的绿
13、灯起点之间的时间之差，相对时差等于两个信号绝对时差之差。 2、周期时间在信号控制系统中，各交叉口交通信号的周期时间必须是统一的。根据交通量计算出交叉口交通信号的周期时间，选其中最大的一个周期作为这个系统公用的周期时间。 3、绿信比 信号控制系统中各个信号的绿信比，根据交叉口各向交通量确定。,交 通 工 程 学,三、联动控制 联动控制在一条干道上，将相邻交叉口信号灯以某种方式协调起来，按照一种既定的方案同步联动的一种控制系统。 1、定时式联动控制 定时式联动控制各信号间的协调方法： （1）同时联动控制：联结在一个系统中的全部信号，在同一时刻，对着同一车流，显示相同的灯色，这种控制方法只适用在少量
14、距离十分接近的相邻交叉口上。 （2）交变联动控制：联结在一个系统中相邻交叉口的信号，在同一时刻，显示相反的灯色。这就是说，如果一辆车子，在半个周期的时间内，恰能驶过两个交叉口时，则可不必停车。这种控制方法适用于各交叉口间距十分接近的干道上。,图解法用绘制时间距离图来确定线控制配时的方法：（1）绘图前的准备工作调查（交叉口间距、干道及相交道路的宽度、进口道宽度及进口道车道数、分方向的交通量及交通量的日变、时变状况、限制车速或实际车速等。（2）确定公用周期时间 根据各交叉口的设计交通量计算各交叉口的周期时间，把需要周期时间最长的交叉口作为关键交叉口，并把这周期时间定为系统的公用周期时间。（3）确定
15、各交叉口各相位的绿灯时间（4）确定时差：参考干道上原有的实际车速，考虑路线特征、各路段的行人干扰情况和流量-车速关系等的因素。,（3）“绿波带”联动控制,也叫连续通行联动控制，就是根据路上的要求车速与交叉口的间距，确定合适的时差，用以协调各相邻交叉口上绿灯启亮时刻的一种联动控制。联动控制系统由一台（信号）中心控制器掌握各局部控制器，使系统保持协调一致。,450m,600m,500m,650m,600m,A,B,C,D,E,F,每一周期长50秒,绿波宽度,11.2秒,10.5秒,车速25.8公里,车速25.4公里,时间.秒,距离.米,交 通 工 程 学,2、感应式联动控制 感应式联动控制可以随交
16、通状况的变化而自动改变控制参数的联动控制系统。 方法： 根据上下行交通量，设置35种周期及相应时差（ 相位差）的控制图形。设置在路上的车辆检测器，测得路上的实际交通交通数据后，把这些信息送到控制器或计算机进行数据处理，并按期结果，选择最接近于测得交通数据所适用的控制图形，定出信号控制参数。控制器或计算机及按这些控制参数指挥信号灯的运行。,五种周期：60、65、70、80、90秒 五种时差： （1）使通过带为最大的时差 （2）使通过带最大而又考虑其上下界限的时差 （3）上行交通优先的时差 （4）下行交通优先的时差 （5）相同时差,交 通 工 程 学,四、区域控制区域交通控制系统是将城市某个区域中
17、的所有交叉口作为控制对象，对整个区域各交叉口的交通流用计算机进行统一的协调控制。（1）定时控制系统：利用交通流历史统计数据数据，进行脱机优化处理，得出多时段的最优信号配时方案，存入控制器或控制计算机内，对整区交通实施多段定时控制。优点：控制简单、可靠、效益投资比高。缺点：灵活性差，一段时间后需要重新调查数据。 （2）自适应控制系统：是一种实时联机的控制系统，也叫动态相应控制系统。在控制区交通网络中埋设检测器，实施采集交通流数据，实施联机最优控制。优点：能较好地适应交通流的随机变化，缺点：结构复杂、投资高、对各种设备可靠性要求高。,交 通 工 程 学,五、其他交通控制系统 1、交通诱导系统 通过
18、设置在街道上或交叉口上的可变交通标志，也可通过有线或无线广播向驾驶员提供交通情报并进行交通诱导。 2、交通监视系统 包括电视监视系统和交通信号确认及故障显示系统。 3、交通优先控制系统 对某些车辆，如公共汽车或紧急车辆实施优先控制。 4、交通管制系统 由交通信号控制系统、交通情报收集系统、交通诱导系统、交通监视系统及交通优先控制系统等各类系统组成。,交 通 工 程 学,7.4 高速干道的交通控制,(1)高速干道主线本身的交通控制；(2)出口匝道交通控制系统；(3)进口匝道交通控制系统。,一、高速干道主线的交通控制 1、主线控制的作用： （1）取得均匀的行车速度，使瓶颈路段的通行能力达到最大；
19、（2）车速突变而产生冲击波时，可防止汽车尾撞事故； （3）出现事故或因维修工作而是通行能力受到限制时，可提高高速干道的使用效率。 2、控制方法 （1）可变车速控制 （2）车道封闭控制 （3）可逆车道控制,交 通 工 程 学,二、进口匝道控制 进口匝道控制的作用：减少高速干道系统内所有车辆的行程时间，使流量平滑均匀，并使车辆从匝道进入交汇区的冲撞事故减少。 控制方法： 1、封闭匝道（缺乏灵活性）(1)互通式立交非常接近，交织问题非常严重。(2)有较多车辆要在匝道上排队，但没有足够长度容纳排队车辆的匝道。(3)附近有较好的道路可供绕道行驶。 2、匝道定时限流控制（高峰时期） 3、匝道车辆感应限流控
20、制（在匝道停车线前装置车辆检测器） 4、匝道车辆感应交汇控制（在高速干道上和匝道上都安装检测器） 5、匝道系统控制（把一系列匝道集中起来作为一个整体统一考虑）,检测器,匝道信号灯,可交汇空档的探测,可交汇空档,一种可交汇空档控制系统,检测器,匝道信号灯,可交汇空档的驶入,可交汇空档,一种可交汇空档控制系统,检测器,匝道信号灯,车流汇合,一种可交汇空档控制系统,三、高速干道通道系统控制 通道系统以高速干道为主体，把匝道及附近的平行道路、连系道路、城市干道等组成一个整体系统；通道系统控制就是使这个系统整体交通最有效的一种控制方法。,交 通 工 程 学,一、交通规则 是交通运行和交通管理的根本法规。
21、 1、目的： 保证车辆与行人在道路上能安全运行。 2、内容：车辆技术状况；司机自觉遵守驾驶规程；车辆载重、高度、长度和宽度遵守规定；车辆遵守行车速度限制；车辆和行人在路上应遵守的条例；管理交通用的标志、号志及标示的尺寸和设置地位；交通信号的作用和设置地位。,7.5 交通管理,交 通 工 程 学,二、道路标志 是用文字或符号对交通进行导向、警告、规制或指示的一种道路交通管理设施。 1、交通标志的分类 国内：指示标志:用以指引司机行驶和停车的标志；警告标志：敬告司机注意危险地点的标志，将车速降低到规定的速度；禁令标志：是根据交通情况，为保障安全而对车辆必须加以限制的标志。 国际：导向标志；警戒标志
22、；规制标志；指示标志,2、交通标志三要素 （1）色彩红色：禁令黄色：警告绿色：导向蓝色：导向、指示。 （2）形状：三角、圆形、矩形。 （3）符号：简单明了。,禁止驶车,禁止 机动车通行,禁止 载货汽车通行,禁止 行人通行,禁止 向左向右转弯,禁止超车,解除 禁止超车,禁止车辆 临时或长时停放,禁止车辆 长时间停放,禁 令 标 志,警 告 标 志,指 示 标 志,交 通 工 程 学,三、路面交通标示 是镶嵌或涂在路面或路旁构筑物表面用来表示交通规制、警告或导向的示意线、颜色、符号或文字。 1、交通标示的种类 （1）涂料示意线(实线、虚线） （2）涂料符号(自行车、行人） （3）反射型视线诱导标示
23、,2、交通标示的特性 （1）色彩（白色） （2）反射性（夜间视认） （3）视认性：两条并行线与同宽的一条线比较，前者的视认性较好；长方形纵横比为1：1.414时视认性最好；暗底色上的白色标示，看起来比实际的要大一些。虚线标示长度与间隔之比以2：3比较适宜，也可用3：5。在雾天，白色视认性明显下降，黄色下降较少；运行速度越快，视认距离愈短。,交 通 工 程 学,四、停车管理 是对路上停车及路外停车进行控制与管理。 1、路上停车管理 （1）限制停车时间： 停车率高的地方、有车辆等待停车的地 方、有两排停车的地方可限制停车时间 （2）限制停车地点 交叉路口及路旁进出口附近、人行横道附 近、消防栓附近
24、、公共交通停靠站附近不 准停车。,2、路外停车管理,是指路外停车场（库）的电子计算机管理系统。这个系统由设在停车场内的车辆检测器、设在通往停车场路上的停车场交通标志、电子计算机控制中心和数据传输系统组成。检测器通过传输系统将所在停车场的停车情况报告给几段及控制中心，使控制中心及时指导停车场是否还有空位，然后在停车场交通标志上显示出来，可避免车辆在路上盲目寻找停车场，减少路上的交通量。,2、路外停车管理,交 通 工 程 学,五、单向交通 指一条道路上车辆只能向一个方向行驶。 1、单向交通的种类 （1）固定的单向交通； （2）可以逆转的单向交通； （3）时间性的单向交通； （4）车种性的单向交通。
25、 2、单向交通的优点 （1）提高通行能力 （2）减少交通事故 （3）提高行车速度 （4）有助于解决停车问题,交 通 工 程 学,3、单向交通的缺点 （1）增加车辆绕道行驶的距离； （2）给公共车辆乘客带来不便，增加步行距离； （3）增加行人过街的困难； （4）容易迷路。 2、实施单向交通具备的条件 （1）具有相同起终点的两条平行道路，间距400m； （2）具有明显的潮汐交通特性的街道，宽度不到三车道的，可实施可逆单向交通； （3）复杂的多枝交叉口，某些方向的交通可另有出路的，才可把相应的进口道改为单向交通。,交 通 工 程 学,六、公共车辆优先通行 1、原因 公共车辆载客量大，可以有效地利用道
26、路，因此公共车辆优先通行可以提高公共车辆的运行效率与服务质量，诱导人们多乘公交出行，是减少城市交通量的一种途径。 2、公共车辆专用车道（回授）在多车道道路上，划出一条车道，用路面标示或交通到同其他车道分隔，专供公共车辆通行，可避免公共车辆同其他车辆的相互干扰。设公共车辆专用道与提高交叉口的通行能力有矛盾。因为公共车辆一般总比其他车辆少，交叉口停车线前会出现公共车辆专用车道上停车稀少而其他车道上排长队的严重不均现象，使进口道的通车效率降低，这个矛盾，可采用在停车线前布置“回授”车道的方法来缓和，即公交专用车道划到离停车线尚有一段距离的地方，留下的这段车道除供公共车辆停车外，其他车辆也可“回授”（1050米）到这条车道上来，以避免这条车道通车效率的降低。,3、公共车辆专用街（公共车与行人）商业街 4、交通信号的公共车辆优先控制 四种方法： （1）按公共车辆的交通量调整信号周期，减少公交在交叉口的停车时间；（2）增加公交的通车次数并降低延误时间；（3）公共车辆感应信号；（改变相位）（4）公共车辆放行专用信号灯,
