城市道路交叉口智能化控制和管理的基础.pptx

1、城市道路交叉口智能化控制和管理的基础信号控制的基本问题与关键问题李克平 博导、教授 同济大学交通运输工程学院 汇报纲要引言信号控制的基本问题与关键问题 安徽省城市道路交叉口信号控制设计规范典型案例结语2汇报纲要引言信号控制的基本问题与关键问题 安徽省城市道路交叉口信号控制设计规范典型案例结语3引言（一）城市道路交叉口智能化控制和管理4智能化程度引言（二）城市道路交叉口智能化控制和管理的前提合理的平面规划设计+交通组织+遵纪守法的交通参与者5车流轨迹不明确，一条左转车道，出口道处有四股车流箭头灯的不合理使用过长的行人等待时间60m40m交叉口范围过大且不设中央安全岛，行人一次过街距离长右转非机动

2、车和违章行驶非机动车对机动车的干扰直行车道蓄车空间不足，排队溢出堵住了左转车道入口引言（三）城市道路交叉口智能化控制和管理的途径精细化设计+优良的技术系统6精细化人性化具体化区别化工程粒度非精细化同质化表面化模式化设计要素引言（三）城市道路交叉口智能化控制和管理的途径精细化设计+优良的技术系统7非精细化精细化引言（三）城市道路交叉口智能化控制和管理的途径精细化设计+优良的技术系统8交叉口信号灯组自适应控制相位结构交叉口绿灯间隔时间矩阵基于绿灯间隔时间的切换相位基于灯组的信号控制系统引言（四）城市道路交叉口智能化控制和管理的保障交叉口规划设计的规范和标准+信号控制设计的规范和标准9城市道路交叉口

3、规划规范城市道路交叉口设计规程浙江省城市道路平面交叉口规划与设计规范浙江省城市道路人行过街设施规划与设计规范引言（四）城市道路交叉口智能化控制和管理的保障交叉口规划设计的规范和标准+信号控制设计的规范和标准10美国德国日本澳大利亚引言（四）11道路交通信号灯道路交通信号灯设置与安装规范（修编中）人行横道信号灯控制设置规范道路交通信号倒计时显示器道路交通信号控制机（修编中）交通信号控制机安装规范交通信号控制机与上位机间的数据通信协议、交通信号控制机与车辆检测器间的通信协议太阳能黄闪信号灯城市道路交通信号控制方式适用规范（修编中）现有标准多为产品类标准，信号控制策略和信号控制方案设计方面的规定不完

4、善。（来源：孙正良，道路交通信号灯相关技术标准，2013）汇报纲要引言信号控制的基本问题与关键问题 安徽省城市道路交叉口信号控制设计规范典型案例结语12规范的章节结构11章（4个附录），已形成征求意见稿报送安徽省质检局审批13一、总则二、术语和符号三、信号控制的基本规定四、信号控制的模式选择五、信号控制对交叉口平面设计的要求六、单点定时信号控制七、定时干线协调信号控制八、感应式信号控制九、公交优先信号控制十、行人与非机动车信号控制十一、信号控制方案评价附录A 绿灯间隔时间计算方法附录B 单点定时信号控制设计案例 附录C 定时干线协调控制设计案例 附录D 单点感应信号控制设计案例 信号控制的基本

5、问题与关键问题14基本问题（一）信号灯色与基本设计参数（二）交通冲突（三）绿灯间隔时间（四）时空一体化关键问题（一）信号控制的模式选择（二）相位相序设计与右转车控制策略（三）行人与非机动车信号控制（四）单点感应信号控制（公交优先）（五）干线协调信号控制信号控制的基本问题与关键问题15基本问题（一）信号灯色与基本设计参数（二）交通冲突（三）绿灯间隔时间（四）时空一体化关键问题（一）信号控制的模式选择（二）相位相序设计与右转车控制策略（三）行人与非机动车信号控制（四）单点感应信号控制（公交优先）（五）干线协调信号控制基本问题（一）：信号灯色信号灯色：倒计时、绿闪、箭头灯、圆头灯、红闪基本设计参数：

6、饱和流率、周期、损失时间、周期、最小绿灯时间、最大红灯时间16基本问题（一）：信号灯色与基本设计参数19对过渡灯色的规定（1）机动车黄灯期间的适用规则是，除已接近停止线而无法安全制动的车辆可以继续驶出停止线外，其他车辆应该停止。黄灯时间应取3s。在交叉口限速超过50km/h且绿灯结束前无绿闪的，黄灯时间应按每增加10km/h增加1s。信号控制交叉口的限速应控制在80km/h以下。红+黄灯：在绿灯之前设置红+黄灯（同时亮）。红+黄灯信号时间宜为12s，不得超过3s。绿闪：机动车信号可以在绿灯的最后时段进行闪烁，绿闪时间可取35s。红闪：在绿灯信号前不宜使用机动车红闪信号。（2）非机动车 若采用非

7、机动车专用信号，可采用黄灯过渡信号2s，红+黄灯信号12s。（3）行人 行人过渡信号应采用红闪，可采取倒计时+红闪形式。基本问题（一）：信号灯色与基本设计参数20对倒计时信号的规定（1）机动车机动车绿灯倒计时会导致车速离散、驾驶行为离散、超速等问题，并降低信号控制的灵活性，因此不宜采用机动车绿灯倒计时，可采用35s绿闪提示绿灯即将结束。机动车红灯倒计时易诱发车辆高速进入交叉口引起安全隐患，不宜采用机动车红灯倒计时。（2）非机动车不宜采用非机动车倒计时信号。（3）行人 行人清空时间段内，可全程使用行人倒计时。行人红灯倒计时不宜超过60s。基本问题（一）：信号灯色与基本设计参数21对信号配时设计基

8、本参数的规定（1）信号周期信号控制的周期时长应在40 s120s 之间，最大不得超过150 s。（2）最小绿灯时间 机动车干道方向最小绿灯时间应不小于15s；支路方向最小绿灯时间应不小于10s。感应控制条件下，机动车最小绿灯时间可减至5s。非机动车最小绿灯应不小于10s。行人绿灯信号应不小于10s。在行人流量大的情况下，行人绿灯信号至少应满足红灯期间已等待行人的通行需求。公交专用信号的最小绿灯时间应不小于5s。（3）最大红灯时间 机动车和非机动车的最大红灯时间不宜大于120s。大城市行人最大红灯时间不得大于90s，中小城市行人最大红灯时间不得大于60s。基本问题（二）：交通冲突交通冲突是交叉口

9、信号控制的主要问题22A 出口道附近的交通冲突B 交叉口内部的交通冲突冲突点（冲突区域）通行能力其中，,为饱和车头时距,（s/pcu）,一个周期内所有绿灯间隔时间之和,（s）假设:周期：90s 绿灯间隔时间之和：25s 饱和车头时距：2s ,为信号控制周期,（s）,分别为冲突车道流量,（pcu/h/lane）Qmax=1300pcu/h 基本问题（二）：交通冲突交通冲突是交叉口信号控制的主要问题基本问题（二）：交通冲突24交通冲突1.完全冲突（不可调和冲突，第一类冲突）2.部分冲突（可调和冲突，第二类冲突）必须通过信号控制手段分配冲突交通流的通行权和通行时间。可同时放行，通过“让行规则”保证安

10、全；流量较大或车速较高时，部分冲突会转化为完全冲突。基本问题（三）：绿间隔时间绿间隔时间是保证交叉口信号控制安全和效率的焦点基本概念：相互冲突的两股交通流从失去通行权的上一股交通流绿灯结束时刻到得到通行权的下一股交通流绿灯开始之间的时间间隔。简单而言，绿灯间隔时间包括黄灯时间和全红时间。交叉口大量的交通事故发生在相位切换期间。基本问题（三）：绿间隔时间绿间隔时间是保证交叉口信号控制安全和效率的焦点基本概念：相互冲突的两股交通流从失去通行权的上一股交通流绿灯结束时刻到得到通行权的下一股交通流绿灯开始之间的时间间隔。简单而言，绿灯间隔时间包括黄灯时间和全红时间。交叉口大量的交通事故发生在相位切换期

11、间。基本问题（三）：绿间隔时间绿间隔时间是保证交叉口信号控制安全和效率的焦点基本概念：相互冲突的两股交通流从失去通行权的上一股交通流绿灯结束时刻到得到通行权的下一股交通流绿灯开始之间的时间间隔。简单而言，绿灯间隔时间包括黄灯时间和全红时间。交叉口大量的交通事故发生在相位切换期间。基本问题（三）：绿间隔时间绿间隔时间是保证交叉口信号控制安全和效率的焦点基本概念：相互冲突的两股交通流从失去通行权的上一股交通流绿灯结束时刻到得到通行权的下一股交通流绿灯开始之间的时间间隔。简单而言，绿灯间隔时间包括黄灯时间和全红时间。交叉口大量的交通事故发生在相位切换期间。基本问题（三）：绿间隔时间绿间隔时间是交叉口

12、信号控制的安全保障1基于机动车的绿灯间隔时间设置基本问题（三）：绿间隔时间绿间隔时间是交叉口信号控制的安全保障1基于非机动车的绿灯间隔时间设置基本问题（三）：绿间隔时间绿间隔时间是交叉口信号控制的安全保障基本问题（三）：绿间隔时间绿间隔时间是交叉口信号控制的安全保障4基本问题（三）：绿间隔时间绿间隔时间是交叉口信号控制的安全保障34143基本问题（三）：绿间隔时间绿间隔时间是交叉口信号控制的安全保障23231434基本问题（三）：绿间隔时间35计算方法一般化计算方法精细化计算方法（绿间隔矩阵）全红时间清空距离与进入距离的差值30辆/周期），宜设置左转非机动车专用信号和专用相位。四相位交叉口，当

13、相位切换期间非机动车所需的绿灯间隔时间比平行方向机动车超出3s以上时，应设置非机动车专用信号，并采取非机动车信号早断。三相位交叉口，支路方向参照两相位交叉口非机动车左转专用信号和相位设置条件；主路方向参照四相位交叉口非机动车专用信号设置条件。关键问题（四）：单点感应（公交优先）感应信号控制的不同层次不同感应控制策略的基本原则、适用条件、控制策略及检测器布设方法。48基于在线检测数据的方案选择绿灯时间延长（车头时距、占有率、拥挤）相序交换相位请求信号控制方案生成关键问题（四）：单点感应（公交优先）公交优先控制：有条件的、多向公交请求区分优先级。49控制策略控制目标交叉口控制模式时刻表线路和车辆检

14、测器适用公交类型公交检测器社会车辆检测器需要不需要区分不区分检入检出实时常规公交BRT、有轨电车被动优先公交车辆延误最小定时控制主动优先公交车辆延误最小感应控制实时优先多项性能指标优化，含公交时刻表偏移最小或车头时距偏移最小感应控制关键问题（五）：干线协调信号控制50关键问题（五）：干线协调信号控制51结合我国信号控制现状，强调了定时干线协调信号控制重要性；提出了实用的定时干线协调信号控制的适用条件和设计原则；引入了基于交叉口与绿波带中心点距离的相位结构设计方法；系统分析了干线协调的形式及其适用性和优缺点。绿初协调、绿末协调连续绿波、非连续绿波同步式绿波、协调式绿波汇报纲要引言信号控制的基本问

15、题与关键问题 安徽省城市道路交叉口信号控制设计规范典型案例结语54案例一：复杂交叉口的精细化设计与控制七岔口边界交叉口精细化设计案例一：复杂交叉口的精细化设计与控制5656中国城市交通规划2013年年会设置交通岛和导行线，有效渠化交通流，导流岛也可为行人提供驻足空间。畸形交叉口分解成若干个标准交叉口案例一：复杂交叉口的精细化设计与控制57流线分析，确定主要协调方向案例一：复杂交叉口的精细化设计与控制短连线交叉口的处理权衡行人过街需求和机动车流量，牺牲一条人行横道，增加蓄车空间案例一：复杂交叉口的精细化设计与控制59交通组织的特殊考虑59公交停靠站案例一：复杂交叉口的精细化设计与控制60案例二：

16、公交优先信号控制德国不莱梅市火车站前广场61案例二：公交优先信号控制德国不莱梅市火车站前广场设备6265个检测器40个信号63案例二：公交优先信号控制德国不莱梅市火车站前广场公交到站概率分布6464德国不莱梅市火车站前广场公交到站时空分布案例二：公交优先信号控制6565德国不莱梅市火车站前广场信号相位切换图案例二：公交优先信号控制66德国不莱梅市火车站前广场66案例二：公交优先信号控制案例三：干线协调信号控制交叉口12345678最佳周期(秒）80821169675497867沿线交叉口最佳周期（单位：s）确定系统周期120秒案例三：干线协调信号控制681号交叉口2号交叉口3号交叉口4号交叉口

17、5号交叉口6号交叉口7号交叉口8号交叉口案例三：干线协调信号控制69由南向北的单向绿波案例三：干线协调信号控制70案例三：干线协调信号控制71案例三：干线协调信号控制721号交叉口2号交叉口3号交叉口4号交叉口5号交叉口6号交叉口7号交叉口8号交叉口案例三：干线协调信号控制73汇报纲要引言信号控制的基本问题与关键问题 安徽省城市道路交叉口信号控制设计规范典型案例结语74结语在我国城市道路交叉口智能化控制和管理中，不能片面强调硬件系统的投入，科学合理的交通设计是充分发挥硬件系统效用的关键；目前各个城市从事信号控制设计和运维的交警人员编制非常缺乏，亟需制度创新，建立信号控制系统运维的长效机制！未来城市交通的智能化控制可能还会实现车-车通讯、车-路通讯、自动驾驶等等，但是路途还很遥远。目前，国内城市道路交通的基础条件还很落后，限制了信号控制的智能化技术水平的应用！75谢谢,敬请批评指正!