交叉口信号配时.docx
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交叉口信号配时
摘要
道路交叉口是指两条或两条以上道路的相交处。
车辆、行人汇集、转向和疏散的必经之地，为交通的咽喉。
因此，正确设计道路交叉口，合理组织、管理交叉口交通，是提高道路通行能力和保障交通安全的重要方面。
此次交叉口信号灯控制配时的调查地点是西南路和五一路交叉口。
该交叉口地处市区西南部，属于平面十字型交叉口。
西南路方向路段为双向五车道；五一路方向由东向西黄线以北是五车道，黄线以南是五车道，五一路由西向东黄线以北是两车道，黄线以南是三车道。
周围分布饭店、居民住宅区、净水厂等，是一个非常重要的交叉口，并且西南路是主干道。
本组通过实际观测的方法测得了道路交叉口的交通流量等信息。
西南路车流量比五一路车流量大很多，在五一路方向均有左转车流，西南路只在南进口存在左转车流，另外在五一路西路口和西南路南路口均有直行加右转相位。
且西南路南进口的左转仅限公交且车流量极少。
到目前为止，定时信号的配时方法在国际上主要有英国的WEBSTER法，澳大利亚ARRB法及美国HCM法等。
我们在《交通管理与控制》课本中已经学会了webster法和HCM法，我国有停车线法和冲突点法等方法。
随着研究不断深入，定时信号的配时方法也在进一步的改进。
本设计采用的方法以英国的WEBSTER法为主。
本次设计本小组分工合作，共采集了车道宽、交通流量、车头时距、信号灯信号显示及周期等数据。
并且对数据作出了运算整理.摒弃了有问题的数据,保证使用严谨的数据进行运算.
关键字道路交叉口，信号配时，WEBSTER法，相位，课程设计。
第一章现状交通调查
1.1西南路与五一路交叉口现状概况…………………………………1
1.2交通流量调整………………………………………………………2
1.3交叉口几何尺寸调查………………………………………………2
第二章信号相位分析
2.1实地观测……………………………………………………………3
2.2理论依据……………………………………………………………5
2.3具体算法步骤………………………………………………………5
2.4必要性分析结果……………………………………………………6
第三章制定配时方案
3.1信号配时方案原理…………………………………………………7
3.2程序计算结果………………………………………………………8
第四章延误分析及服务水平测定
4.1延误估算方法………………………………………………………10
4.2服务水平……………………………………………………………10
第五章结果分析
5.1结果对比……………………………………………………………12
第一章现状交通调查
1.1西南路/五一路交叉口现状概况
道路交叉口是指两条或两条以上道路的相交处。
车辆、行人汇集、转向和疏散的必经之地，为交通的咽喉。
因此，正确设计道路交叉口，合理组织、管理交叉口交通，是提高道路通行能力和保障交通安全的重要方面。
此次交叉口信号灯控制配时的调查地点是西南路和五一路交叉口。
该交叉口地处市区西南部，属于平面十字型交叉口。
西南路方向路段为双向五车道；五一路由东向西方向为双向五车道，包括自行车道，五一路由西向东黄线以北是两辆车道、黄线以南是三车道，周围分布饭店、居民住宅区、净水厂和大连沙河口区的部分政府部门等，是一个非常重要的交叉口，并且西南路是主干道。
根据实地观察测量和分析讨论，本组对整个交叉口形状、车道划分与交通流运行轨迹进行了绘制，如下
1.2交通流量调查
本组通过实际观测的方法测得了道路交叉口的交通流量等信息。
具体观测时间为。
具体测量方法为，对各车道分配人员进行定时计数以获得交通流量，对直行和左转的车道在红灯结束时按车计时获得车头时距，对各相位红绿灯分别计时等。
交通流量通过在交叉口的高峰时间观测2小时获得，整理后的高峰小时流量见下表。
表一交叉口各流向流量
高峰小时交通量（pcu）
车道1
车道2
车道3
车道4
车道5
车道6
车道7
车道8
车道9
634
376
398
190
160
207
169
169
198
车道10
车道11
车道12
车道13
车道14
车道15
车道16
车道17
166
166
251
278
206
578
96
224
1.3交叉口几何尺寸调查
交叉口几何尺寸通过实际测量，整理后的信息见下表
表2交叉口几何尺寸调查表
进口道
方向
车道数（单向）
直行
车道数
直行道宽度（m）
右转
车道数
右转车道宽度（m）
左转
车道数
左转车道宽度（m）
西南路
北进口道
4
3
3.50
1
3.00
0
——
西南路
南进口道
4
3
3.50
0
——
1
3.50
五一路东进口道
5
3
3.50
0
2
3.50
五一路
西进口道
3
2
3.50
1
3.50
2
3.50
2信号相位分析
2.1实地观测
由本次设计实地观测的西南路/五一路交叉口情况可知：
西南路车流量比五一路车流量大很多，且只有西南路南进口和五一西进口存在左转车流。
且西南路南进口的左转仅限公交且车流量极少。
而我们想知道是否有必要设置专有的左转相位，就必须求出各相位的左转通行能力与实测值进行比较。
2.2理论依据
可插车间隙理论虽然是用于计算无信号机的平面交叉口通行能力，而无信号交叉口遵循的是优先规则控制，即其通行顺序依次为：
主要道路直行流向、主要道路左转流向、次要道路直行流向、次要道路左转流向。
两相位交叉口车流运行特征跟交叉口优先规则控制有一些相似之处，因此可以根据可穿插间隙理论来分析其左转车道的通行能力。
2.3具体算法步骤
根据可插入间隙理论，假设主要道路车流按泊松分布到达，可建立计算左转通行能力Q’max的公式如下：
式中：
Q’max---次要道路可通过的最大交通量
Q---主要道路交通量
q---Q/3600
tc---次要道路可以穿过主要道路车流的临界间隙（s）
h---次要道路车辆连续通过时的车头时距（s）
2.4必要性分析结果
由计算可以得出：
表3最大左转交通量和实际左转交通量的比较
第一相位
第二相位
第三相位
第四相位
最大左转交通量
110
120
0
125
实际左转交通量
99
105
0
100
可见每个相位都能满足其冲突左转交通量。
故没必要增设一个专用左转相位。
所以我们决定对西南路/五一路交叉口采用四相位配时方案是合理的。
3制定配时方案
到目前为止，定时信号的配时方法在国际上主要有英国的WEBSTER法，澳大利亚ARRB法及美国HCM法等。
我国有停车线法和冲突点法等方法。
随着研究不断深入，定时信号的配时方法也在进一步的改进。
本设计采用的方法以英国的WEBSTER法为主。
其信号配时设计流程图和信号相位基本方案如下：
3.1信号配时方案原理
首先计算每车道的饱和流量S，使用下式进行计算：
S＝3600/h
h——饱和车头时距
然后计算流量比。
公式如下。
yi=qi/si
计算流量比的总和，公式如下式：
y=Σmax[yj,yj……]=Σmax[（qd/sd）j,（qd/sd）j……]
启动损失时间
L=Σ（l+I-A）
信号周期时长的计算，公式如下所示：
C=（1.5l+5）/（1-y）
C0—周期时长，Y—流量比总和，L—信号总损失时间，
各个相位的有效绿灯时间和显示绿灯时间，计算式所示：
gej=Ge*max[yi,yi……]/Y
Ge—总有效绿灯时间，就是C0减去L。
计算各个相位的显示绿灯时间，公式如下所示：
gj=gei-aj+lj
3.2程序计算结果
表4各车道交通流量
道路出口
车道1
车道2
车道3
车道4
车道5
车道6
车道7
车道8
北进口
213
90
131
90
79
103
70
33
南进口
300
117
126
109
88
110
46
31
西进口
179
88
81
76
44
55
51
19
东进口
160
89
84
27
91
56
45
17
道路出口
车道10
车道11
车道12
车道13
车道14
车道15
车道16
车道17
北进口
71
79
120
144
69
333
34
33
南进口
65
67
112
153
68
237
34
30
周期为203
第一相位绿灯时间63s
第二相位绿灯时间71s
第三相位绿灯时间45s
第四相位绿灯时间12s
第一相位绿信比0.375
第二相位绿信比0.1875
第三相位绿信比0.74375
第四相位绿信比0.05625
图4输入的数据和输出结果
4延误分析及服务水平测定
4.1延误估算方法
延误是一个影响因素十分复杂的指标。
1.设计交叉口时各车道延误用下式估算：
d=d1+d2
d1=0.5C（1-λ）2/（1-min[1,x]λ）
d2=900T[（x-1）+√[（x-1）2+8ex/（CAP*T）]
式中：
C—周期时长（s）
λ—所计算车道的绿信比；x—所计算车道的饱和度；
CAP—所计算车道的通行能力；T—分析时段的持续时长（h），取0.25h；
e—定时信号取0.5；
2.各进口道的平均信控延误
按该进口道中的各车道延误的加权平均数估算：
d1=Σdiqi/Σqi
式中：
dA—进口道A的平均信控延误（s/pcu）；
di—进口道A中第i车道的平均信控延误（s/pcu）；
qi—进口道A中第i车道的小时交通量换算为其中高峰15min的交通流量（辆/15min）;
3.整个交叉口的平均信控延误
按交叉口各进口道延误的加权平均数估计：
dA=ΣdAqA/ΣqA
式中：
d1—交叉口每车的平均信控延误（s/pcu）；
qa—进口道A的高峰15min交通流率（辆/15min）；
4.2服务水平
表4延误服务水平表
服务水平
每车信控延误（s）
服务水平
每车信控延误（s）
A
<=10
B
11~20
C
21~35
D
36~55
E
56~80
F
>80
5结果分析
5.1结果对比
WEBSTER法的配时仿真实验结果和实测值的比较如下表：
表5.1.1相位配时对比分析
相位
灯色显示
配时值
实测值
第一相位
红灯
137
97
绿灯
63
60
黄灯
3
3
第二相位
红灯
129
127
绿灯
71
30
黄灯
3
3
第三相位
红灯
155
119
绿灯
45
38
黄灯
3
3
第四相位
红灯
188
149
绿灯
12
9
黄灯
3
2
表5.1.2延误对比分析
现有延误
设计延误
延误值
15．7
9.5
服务等级
B
A
由上表可以看出，实际采用的配时方案相关参数与我们通过调查得到的优化配时方案得到的配时方案相关参数都大致接近，说明实际情况与理论分析基本符合，说明配时方案可行。
参考文献
【1】吴兵《交通管理与控制》第四版北京人民交通出版社2009.1
【2】徐吉谦陈学武《交通工程总论》第三版北京人民交通出版社2008.6
【3】全永燊《城市交通控制》北京人民交通出版社1989
附录
本次课程设计是我们小组几名同学共同完成的，起初是调查交叉口的交通流量，早高峰同学们要起的很早的，之后是两个人一小组测量车速和红绿灯时间并且在此基础上算出绿信比和信号周期。
之后以班级为单位分上下午在机房进行信号配时，用C语言或其它形式将自己的数据编程序，算出所需要的数据。
附录一：
交通流量调查表
交叉口:
西南路/五一路方向:
南进口时间:
调查者:
张博宇,姚博
时间
12直行
13直行
小
中
大
和
小
中
大
和
6:
30-6:
35
19
1
0
20.5
27
3
3
37.5
6:
35-6:
40
21
0
0
21
29
3
4
41.5
6:
40-6:
45
21
4
1
29
28
2
6
43
6:
45-6:
50
18
3
5
32.5
34
3
4
46.5
6:
50-6:
55
26
3
2
34.5
31
3
5
45.5
6:
55-7:
00
27
4
0
33
27
4
5
43
7:
00-7:
05
22
3
0
26.5
29
4
4
43
7:
05-7:
10
27
4
0
33
32
4
5
48
7:
10-7:
15
19
4
0
25
34
4
6
52
7:
15-7:
20
17
1
0
18.5
30
2
5
43
7:
20-7:
25
10
1
1
13.5
27
4
3
39
7:
25-7:
30
20
2
0
23
24
3
4
36.5
7:
30-7:
35
20
2
0
23
26
4
5
42
7:
35-7:
40
23
3
0
27.5
28
2
4
39
7:
40-7:
45
22
1
1
25.5
29
3
4
41.5
7:
45-7:
50
20
2
1
25
30
3
3
40.5
7:
50-7:
55
19
0
0
19
32
2
3
41
7:
55-8:
00
20
1
0
21.5
28
3
4
40.5
交叉口:
西南路/五一路方向:
南进口时间:
调查者:
郭佟,左晓晨
14，15直行
15右转
小
中
大
和
小
中
大
和
27
4
5
43
59
6
3
74
25
3
5
39.5
46
5
5
63.5
19
4
6
37
51
2
2
58
24
3
7
42.5
58
3
6
74.5
23
6
5
42
57
3
3
67.5
27
3
4
39.5
64
4
4
78
26
2
4
37
57
5
2
68.5
28
7
8
54.5
58
3
3
68.5
25
4
3
37
59
2
4
70
29
3
4
41.5
57
3
4
69.5
31
3
3
41.5
59
3
3
69.5
28
3
4
40.5
56
2
3
65
29
4
6
47
56
3
4
68.5
32
3
4
44.5
56
2
3
65
31
2
3
40
51
3
4
63.5
29
3
3
39.5
55
3
5
69.5
28
2
4
39
57
3
4
69.5
27
3
3
37.5
61
3
3
71.5
交叉口:
西南路/五一路方向:
南进口时间:
调查者:
张博宇
17专左
小
中
大
和
2
1
0
3.5
2
0
1
4
4
0
2
8
3
0
0
3
4
5
0
11.5
5
1
1
8.5
9
0
1
11
4
2
0
7
7
1
1
10.5
5
1
0
6.5
11
1
0
12.5
11
0
2
15
10
1
0
11.5
11
2
0
14
6
1
1
9.5
8
0
1
10
8
2
0
11
8
1
1
11.5
交叉口:
西南路/五一路方向:
北进口时间:
调查者:
杨宁,柳继波
时间
9直行
10，11直行
小
中
大
和
小
中
大
和
6:
30-6:
35
12
1
13.5
17
17
6:
35-6:
40
15
1
17
13
3
19
6:
40-6:
45
20
20
25
5
35
6:
45-6:
50
18
1
19.5
20
8
36
6:
50-6:
55
12
12
14
5
24
6:
55-7:
00
16
16
32
2
7
49
7:
00-7:
05
18
2
21
26
2
6
41
7:
05-7:
10
24
1
25.5
29
2
8
48
7:
10-7:
15
11
1
12.5
22
2
26
7:
15-7:
20
26
1
27.5
32
3
38
7:
20-7:
25
19
19
21
2
6
36
7:
25-7:
30
21
21
12
6
24
7:
30-7:
35
18
18
12
3
18
7:
35-7:
40
15
1
17
18
5
28
7:
40-7:
45
20
20
22
7
36
7:
45-7:
50
14
14
16
6
28
7:
50-7:
55
14
14
23
1
4
32.5
7:
55-8:
00
18
1
19.5
7
3
13
交叉口:
西南路/五一路方向:
北进口时间:
调查者:
马心怡
16专左
小
中
大
和
7
0
2
11
8
1
9.5
2
2
1
7
4
2
1
9
7
1
1
10.5
6
2
1
11
9
1
1
12.5
5
0
5
7
1
2
12.5
6
1
1
8
7
1
8.5
6
1
7.5
7
1
1
10.5
5
1
7
5
3
2
13.5
7
1
3
14.5
10
3
14.5
9
1
1
12.5
交叉口:
西南路/五一路方向:
东进口时间:
调查者:
马心怡,柳继波
时间
4，5直行加左转
6直行
小
中
大
和
小
中
大
和
6:
30-6:
35
17
2
4
28
14
2
1
19
6:
35-6:
40
18
2
22
16
3
0
20.5
6:
40-6:
45
14
4
22
19
1
2
24.5
6:
45-6:
50
29
1
3
36.5
17
2
1
22
6:
50-6:
55
25
25
17
0
2
21
6:
55-7:
00
47
2
50
21
4
2
31
7:
00-7:
05
54
4
4
68
19
2
2
26
7:
05-7:
10
33
33
17
2
2
24
7:
10-7:
15
45
1
1
48.5
17
0
1
19
7:
15-7:
20
30
1
4
39.5
16
0
2
20
7:
20-7:
25
42
1
6
55.5
21
1
0
22.5
7:
25-7:
30
25
2
29
19
0
0
19
7:
30-7:
35
14
1
2
19.5
17
1
1
20.5
7:
35-7:
40
30
1
3
37.5
18
1
1
21.5
7:
40-7:
45
28
2
4
39
16
0
3
22
7:
45-7:
50
21
1
2
26.5
17
2
1
22
7:
50-7:
55
32
1
33.5
15
1
1
18.5
7:
55-8:
00
28
2
32
14
1
1
17.5
交叉口:
西南路/五一路方向:
东进口时间:
调查者:
杨宁,周贺
7直行
8直行
小
中
大
和
小
中
大
和
18
18
0
1
0
1.5
21
1
22.5
2
0
1
4
12
4
20
1
1
1
4.5
20
1
2
25.5
2
1
1
5.5
19
1
1
22.5
5
1
1
8.5
17
17
4
0
2
8
20
20
5
0
2
9
12
2
16
8
0
0
8
7
7
2
0
1
4
11
11
1
0
0
1
14
1
15.5
4
1
1
7.5
17
2
21
1
0
1
3
15
1
1
18.5
1
0
0
1
18
18
1
0
1
3
13
13
3
0
1
5
17
1
18.5
0
0
1
2
14
14
2
0
0
2
12
12
1
0
1
3
交叉口:
西南路/五一路方向:
西进口时间:
调查者:
张博宇,姚博
时间
1专左
2直行
小
中
大
和
小
中
大
和
6:
00-6:
05
45
5
4
60.5
22
3
4
34.5
6:
05-6:
10
48
7
6
70.5
23
3
3
33.5
6:
10-6:
15
53
5
6
72.5
24
2
4
35
6:
15-6:
20
54
4
2
64
23
3
4
35.5
6:
20-6:
25
54
9
0
67.5
24
2
3
33
6:
25-6:
30
59
8
1
73
21
3
3
31.5
6:
30-6:
35
54
9
4
75.5
20
2
4
31
6:
35-6:
40
45
9
3
64.5
21
3
4
33.5
6:
40-6:
45
23
5
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