干道信号协调控制相位差基本计算方法.doc

干道信号协调控制相位差基本计算方法 1917年，世界上第一个线控系统出现在美国的盐湖城，它是一个可同时控制6个交叉口的手动控制系统。1922年德克萨斯州休斯顿市发展了可控制12个交叉口的瞬时交通信号系统，其控制特点是采用电子自动计时器对交叉口的交通信号进行协调控制。1981年美国的J·D·C·Litter和W·D·Brooks等人利用最大绿波带相位差优化方法开发了最大绿波带交通信号设计优化程序（Maximal Bandwidth Traffic Signal Setting Optimization Program，MAXBAND）。 总结以往的线控系统，相位差优化通常采用的两种设计思路是：（1）最大绿波带法；（2）最小延误法。其中以最大绿波带为目标的相位差优化方法主要有图解法和数解法，本节主要介绍这两种相位差优化方法。 1．图解法 图解法是确定线控系统相位差的一种传统方法，其基本思路是：通过几何作图的方法，利用反映车流运动的时间－距离图，初步建立交互式或同步式协调系统。然后再对通过带速度和周期时长进行反复调整，从而确定相位差，最终获得一条理想的绿波带，即通过带。 下面以一个示例来说明图解法设计相位差的具体步骤。如图8-2所示，连续五个交叉口纳入一个线控系统，假设系统通过带速度宜在36km／h上下，相应的(A、B、C、D、E） 公用周期暂定为60s。图中横坐标反映各个信号交叉口间的距离，纵坐标反映车流前进的时间过程。各竖线上的粗线段表示红灯时段，如A交叉口竖线AA#39;上的1～2、3～4、5～6段，细线表示绿灯时段。选定第一个交叉口A的信号作为基准信号，其绿灯时间起始位置为0。在设计前首先要准备的资料包括：干道各交叉口道路的几何线形、交叉口的间距、交通流运行规则、交通流量及其变化规律以及平均车速等。 400 A 350 B C 160 D 540 E 距离(m) 图8-2相位差优化图解法示例 （1）从A点引一条斜线①，代表通过带速度推进线，其斜率等于车辆平均行驶车速（36km/h）的倒数。此斜线与BB#39;线的交点，同从AA上1点所引水平线同BB线的交 #39; #39; 点（BB#39;线上的1点）很接近。BB#39;上的1点可取为B交叉口同A交叉口配成交互式协调的??灯起点；在BB#39;线上相应于AA#39;线画出2～3、4～5粗线段，为B交叉口的红灯时段。 （2）连接A点和BB#39;上的1点成斜线②，线②同CC的交点，同从AA#39;上2点所引水平线与CC的交点（CC上的2点）很接近，CC上的2点也可取为C交叉口对B交叉口组成交互式协调的绿灯起点，所以在CC上的2点也可画1～2、3～4、5～6各粗线段，为#39;#39;#39;#39;#39; C交叉口的红灯时段。 （3）连接A点和CC上的2点成斜线③，线③同DD#39;的交点，同从AA#39;上2点所引水平线与DD的交点（DD上的2点）很接近，所以C交叉口对D交叉口是同步式协调，在#39;#39;#39; DD#39;上画与CC#39;相同的1～2、3～4、5～6的红灯粗线段。 （4）以下用同样的方法在EE线上作出的红灯粗线段。这样就配成各交叉口由交互式与同步式组合成的双向线控制系统。 （5）在图8-2上作出最后的通过带，算出带速约为57km/h，带宽16s，为周期时长的27%。这样的带速和实际车速相比过高，为了降低带速，有必要相应加长周期时长，为使带速控制在40km/h左右，延长周期时长到85～90s。 （6）调整绿信比。实际上，各交叉口的绿信比都不相同，可用以下方法调整：不移动上述方法求得的各交叉口的红灯（或绿灯）的中心位置，只将红灯（或绿灯）的时间按实际绿信比延长或缩短即可。经这样调整后，通过带宽增加不少，但仍低于周期的一半。 #39; 2．数解法 数解法是确定线控系统相位差的另一种方法，它通过寻找使得系统中各实际信号位置距理想信号位置的最大挪移量最小来获得最优相位差控制方案。下面也通过一个例子来说明数解法的基本过程。 设有A、B、C……H八个交叉口，它们相邻间距列于表8-1第二行中，A、B交叉口之间距离为350m，为计算方便，以10m为单位取有效数字35、40……。C为400m等，B、 算得关键交叉口周期时长为80s，相应的带速暂定为v?40km/h即11.1m／s。 （1）计算a列 首先计算vC／。这就是说，相距440m信号的2?11?80／2＝440m（取有效数字44） 相位差，正