城市路网交叉口信号配时的研究与应用
中文摘要
随着城市地区私人小汽车保有量的迅速增加，道路交通拥堵日益严重，并受到广泛关注。作为城市道路的重要组成部分，交叉口通常也是整个城市道路交通系统的瓶颈点。提高交叉口运行效率的方法很多，其中，改善交叉口信号配时是最直接有效的方法之一。因此，研究城市道路交叉口信号配时方法具有重要的理论价值和实际意义。
然而道路设计工程师在设计交叉口时无论是车道功能划分、渠化方案还是路口改造必要性都较多的以经验为主，主观因素较强，缺少交通量相关资料和相关理论支持。
本课题以城市道路交叉口信号配时为研究对象，选择延误、饱和流量比、通行能力作为衡量配时方案的指标。建立了信号配时模型，并以实例演算了交叉口配时方法，从而为以上道路交叉口设计问题提供指导依据。
在既有研究成果基础上，课题主要进行了如下工作：
1.回顾了城市道路交叉口信号发展历史，介绍了信号控制的基本概念，对易引起混淆的信号相位和信号阶段这两个概念通过示例中的信号配时图进行说明。
2.明确绿灯间隔矩阵概念，确定其在信号配时流程中的重要作用，填补国内相关理论的空白。
3.选择延误、饱和流量比、通行能力作为交叉口信号控制的优化目标，分析交叉口信号配时的方法和评价体系。
关键词：信号交叉口；延误；饱和流量比；通行能力。
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城市路网交叉口信号配时的研究与应用
ABSTRACT
With private car ownership in urban areas, the rapid increase
in road traffic congestion is worsening, and attracted widespread attention. As an important component of urban roads,intersections usually the urban road traffic bottleneck in the system point. Improve the efficiency of the intersection of many ways in which to improve traffic signal timing is one of the most direct and effective way. Therefore, the study of urban road intersection signal timing method has important theoretical and practical significance.
However, the design engineers in the design of the intersection of the road when both lanes, function, junction or transformation of drainage of
the program need to have more experience-based, strong subjective factors, the lack of traffic and related theoretical support.
The topics to urban road intersection signal timing for the study, select the delay, saturation flow ratio, when the traffic capacity as a measure of the program with the target. The establishment of signal timing model, and example calculations of the intersection with
the time method, whichgives guidance on the issue based on these roads.
In both studies, based on the thesis work carried out as follows:
1. Reviewed the history of urban road intersection signal, introduced the basic concepts of signal control, easy to cause confusion on the signal phase and
signal phase of these two conceptsthrough examples of signal timing diagram shows.
2. Clear concept of the green interval matrix, determining the signal timing of its important role inthe process to fill the gaps in the domestic theory.
3. Select the delay, saturation flow ratio, signal control intersection traffic capacity as the optimization target, the intersection signal timing analysis methods and evaluation system.
Keywords: Signalized intersection; delay; saturation flow ratio; traffic capacity.
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城市路网交叉口信号配时的研究与应用
目录
中文摘要................................................................................................................ I ABSTRACT .......................................................................................................... II 第一章 绪论.......................................................................................................... 1
1.1 课题的背景与研究意义......................................................................... 1 1.2 国内外研究现状..................................................................................... 2
1.2.1 国外研究现状.............................................................................. 2 1.2.2 国内研究现状.............................................................................. 3
第二章 交叉口信号控制基本概念及典型控制系统.......................................... 6
2.1 信号控制基本概念................................................................................. 7
2.1.1 信号灯色...................................................................................... 7 2.1.2 信号相位、信号阶段.................................................................. 7 2.1.3 信号控制基本参数...................................................................... 8 2.1.4 实例.............................................................................................. 8 2.2 典型信号控制系统............................................................................... 10
2.2.1 TRANSYT系统 ......................................................................... 10 2.2.2 SCATS系统................................................................................ 11 2.2.3 SCOOT系统 .............................................................................. 12
第三章 绿灯间隔矩阵........................................................................................ 13 第四章 信号配时的方法.................................................................................... 15
4.1 确定各进口道各流向设计交通量....................................................... 15 4.2 饱和流量............................................................................................... 15
4.2.1 基本饱和流量............................................................................ 16 4.2.2 各类车道通用校正系数............................................................ 16 4.2.3 直行车道饱和流量.................................................................... 16 4.2.4 左转专用车道饱和流量............................................................ 17 4.2.5 右转专用车道饱和流量............................................................ 18 4.2.6 直左车道饱和流量.................................................................... 20 4.2.7 直右合用车道饱和流量............................................................ 20
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城市路网交叉口信号配时的研究与应用
4.2.8 直左右合用车道饱和流量........................................................ 20 4.2.9 左右合用车道饱和流量（三岔交叉口）................................ 21 4.3 负荷度................................................................................................... 21 4.4 延误....................................................................................................... 22
4.4.1 配时参数.................................................................................... 22 4.4.2 通行能力与饱和度.................................................................... 24 4.4.3 服务水平评估............................................................................ 24
第五章 应用实例................................................................................................ 28 第六章 结论与展望............................................................................................ 29
6.1 主要工作总结....................................................................................... 29 6.2 展望....................................................................................................... 29
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城市路网交叉口信号配时的研究与应用
第一章 绪论
1.1 课题的背景与研究意义
随着我院市场的不断扩大及项目设计深度的不断深化，交通组织问题也逐渐成为了制约我院技术发展的瓶颈。本课题旨在于研究城市道路交叉口信号控制的方案设计及其对路口渠化的指导作用。
目前城市交通工具尤其是私人小汽车保有量增长率远远高于新建道路的里程增长率，致使城市交通需求量与供给量严重不匹配。高峰时段，城市主要道路绝大部分都在高负荷运行，道路拥挤不堪，车辆行驶缓慢。据调查，北京市区部分主要干道高峰期间平均车速仅为12km/h左右，有些道路甚至低于7km/h，导致居民出行时间成本大幅上升，出行舒适度随之下降，车辆燃油消耗和尾气排放成倍增加，环境污染加剧。有数据表明：我国机动车尾气对氮氧化物、一氧化碳、碳氢化合物的贡献率分别为64%、92%、51%。如何有效解决城市交通的拥堵和环境污染等问题，成为摆在城市交通管理者和交通研究人员面前的重要课题当人们发现只靠新建城市交通基础设施，提高既有道路等级等方法仍不能解决城市交通问题时，转而开始借助城市交通管理和控制的手段来解决交通问题。
信号控制交叉口是城市道路交通的关键点，也是交通管理和控制的重要方式，据统计，美国几乎有一半以上的城市交通事故发生在交叉口，日本大城市中机动车在市中心有1/3的旅行时间被消耗在交叉口。可见，交叉口的通行效率已经严重制约了整个城市交通的运行效率，提高交叉口的通行效率是解决城市交通问题的关键所在。
在道路条件一定的情况下，交叉口信号配时方案直接影响着整个交叉口的通行效率。一般来讲，提高交叉口的通行效率措施之一是优化交叉口运行的相关指标，包括：通行能力，饱和度，延误，停车次数，停车率，燃油消耗，尾气排放噪声等，而这些指标都会受到信号配时的影响，各个指标值之间甚至还会存在相互矛盾的现象。例如：随着周期时间的延长，通行能力增大，但是车辆的平均延误、停车次数、燃油消耗也在增加。通常情况下，要根据交叉口的实际状况和设计者的偏好，给予某些指标较大的权重，另一些指标较小的权重，设计出合理的配时方案，达到综合效益的最优。
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