交通信號設計XXXX2025/10/171.1行人(旅客)交通流線根據(jù)旅客旅行目的、辦理手續(xù)、客流性質不同可以分為進站旅客流線、出站旅客流線，長途旅客流線、短途旅客流線、市郊旅客流線，國內旅客流線、國際旅客流線，上行旅客流線、下行旅客流線等。在交通港站內部也存在著由于人的走行和流動所形成的行人交通流線，一般稱之為旅客交通流線。1.2車船交通流線(1)道路（公路、城市道路）交通流線。慢行車輛交通流線-----主要指自行車、人力車等非機動車輛；快行車輛交通流線-----主要指輕騎、摩托車和汽車等機動車輛。

(2)有軌運輸交通流線。有軌運輸交通流線又可分為鐵路、地鐵、輕軌、磁浮等線路上運行的列車流線。一般各種流線間互不過軌，流線間客流交換通過旅客走行完成。(3)水路運輸交通流線。水路運輸交通流線包括各種船舶在航道、港口航行形成的流線。(4)航空運輸交通流線。航空運輸交通流線包括各種飛機、飛行器在航路、機場航行形成的流線。(5)專用道路交通流線。一些道路是專供某種車輛使用的，這樣就形成了專用的交通運輸流線。如行包交通流線、郵政交通流線等。1.3貨物交通流線指各種貨物在貨流中心、貨運站等相同或不同運輸方式之間轉運、換裝所形成的貨物交通流線。如港口站由鐵路卸車的貨物到船舶裝船的貨物流線、到站貨物經(jīng)傳送帶輸送到堆碼場的貨物流線。二、交通流線疏解1．平行流線

交通流線之間沒有交叉，不占用共同的線路設備，可以同時平行作業(yè)。2．會合流線從兩個或兩個以上不同方向的交通流匯合成一個方向的交通流線。在同一時間內，互相妨礙，不能同時運行。3．分歧流線交通流由一個方向分成兩個不同的方向。在同一時間內，一個交通實體只能選擇一個方向。4．交叉流線

包括橫斷與交織，交通流線從兩個不同的方向進入交叉點然后按兩個不同的方向離開交叉點，這時一個方向的交通流線與另一個方向的交通流線形成交叉。交通流線按照相互之間的影響和交叉干擾情況，可以分為以下四種形式2.1交通流線的平行與交叉圖1：鐵路會合線路示意圖由支線方向到達的列車需要在線路所前一度停車，待主線方向列車通過區(qū)間騰空后，方可進入前方線路區(qū)間。為了保證直線列車安全停車，防止與主線通過列車發(fā)生沖突，一般在支線方向設置安全線。2.1交通流線的平行與交叉圖2：鐵路分歧線路示意圖圖2(a)為由客運站發(fā)出的旅客列車經(jīng)過分歧線路所后,可分別開往A、B兩方向。圖2(b)為由銜接線路A方向到達的客貨列車經(jīng)過分歧線路所后，旅客列車開往客運站方向，貨物列車開往編組站方向。圖3（d）為交叉流線，設在兩個不同方向行駛的車流，互相交叉運行。有時也設置橋涵使之變?yōu)榱⒔?，但交通量較小時，也可允許平面交叉，例如平交型出入口。圖3：公路道路交通流線交叉圖圖3（a）為分歧流線，設在一個方向行駛的車流因去向變化需要分開成兩個方向的交通運行狀態(tài)，例如主線車流分開流入匝道。圖3（b）為會合流線，設在兩個方向行駛的車流因去向變化需要合為一個方向的交通運行狀態(tài)，例如匝道車流進入主線圖3（c）為交織流線，設在兩個方向行駛的車流因去向變化需要先合后分的交通運行狀態(tài)，例如環(huán)道車流進、出主線。圖4

公路道路交通流線布置的四種基本組合形式2.2交通流線的疏解1．時間疏解2．平面交叉疏解3．立體交叉疏解時間疏解時間疏解是對交通對象占用道路的時間加以綜合控制和計劃，避免對同一路由點的使用發(fā)生時間沖突，有計劃地通過時段分配使各沖突流線順利通過共同路由點的各項措施。時間疏解的案例如鐵路列車運行圖的采用，城市道路交通中的綠光帶技術和理論。航空運輸中同一航路飛機飛行前后時間間隔的控制等。平面交叉疏解(1)平面交通信號機控制方式。即用交通信號機將相互交叉的交通流加以控制。通過信號控制，提高了車輛在交叉口的通行速度，避免了無序狀態(tài)下的相互干擾和堵塞,提高了安全性，隨控制方式不同，交通容量都得到一定提高。(2)平面交叉點分散布置方式。即將原來集中在一個交叉點相互交叉的交通流線通過流線的平面變形，使集中的交叉分散布置在幾個交叉點或交織區(qū)內，分散交叉點位置，避免了交叉的重疊和產(chǎn)生堵塞的幾率。如圖7。(3)平面交叉點增設通道方式。即增加交叉點通道，避免各方向車流相互干擾，使交叉點能力與相鄰路段相適應。如圖8圖7

鐵路閘站布置示意圖圖7(a)為單線與雙線鐵路交叉地點的閘站布置圖，在兩正線之間設置待避線3，便于單線CD的列車在待避線上作短時間停車，依次通過Ⅰ、Ⅱ兩條正線。圖7(b)是按運轉種類分歧地點所設的閘站布置圖圖7(c)是按線路方向會合的閘站布置圖為保證列車停車后能迅速起動，待避線應設在平直道上。為保證行車安全，待避線兩端均應設安全線圖8

樞紐迂回線示意圖1—編組站；2—客運站；3—貨運站；4—客、貨運站；5一中間站；6一港灣站立體交叉疏解在交叉口范圍內，流線互相交叉或交織運行之后各自離去。然而這一短暫運行過程中形成的復雜交通狀態(tài)，使流線速度大大降低，通行能力減小，交通安全嚴重惡化，往往造成交通堵塞，形成交通瓶頸。為了避免上述不利狀況，保持各種流順利而迅速通過交叉口，必須修建立體交叉，使各向車流在不同平面上通過。各行其道，互不干擾，從而顯著提高行車速度，增大通行能力，同時保證交通安全，改善交通環(huán)境，提高社會效益。第五章交通信號設計一、交叉口的交通特性分析 在同樣車道數(shù)的情況下，平面交叉口的通行能力總是小于路段的通行能力，這就導致在相交道路路段在交通量還不十分大的時候，交叉口處已接近或達到飽和，從而使平面交叉處交通擁擠。1、簡單交叉口2、交叉口車輛不同類型的交錯點 同一行駛方向的車輛不同方向分開的地點，稱為分叉點(分流點)(如圖a)；來自不同行駛方向的車輛以較小的角度向同一方向匯合的地點，稱為匯合點(合流點)(如圖b)；來自不同行駛方向的車輛以較大的角度相互交叉的地點，稱為沖突點(交叉點)(如圖c及d)。交叉口設計中，要盡量設法減少沖突點和匯合點，而尤其是要減少和消滅沖突點。2、三條路（T字形）交叉口交錯點二、信號交叉口控制

早在19世紀，人們就開始研究交通信號，用信號燈指揮道路上的車輛交通，控制車輛進入交叉口的秩序。 1886年倫敦的威斯敏斯特教堂安裝了一臺紅綠兩色煤氣照明燈，用以指揮路口馬車的通行，不幸發(fā)生意外爆炸，致遭人們反對而夭折。 1917年美國鹽湖城開始使用聯(lián)動式信號系統(tǒng)，將六個路口作為一個系統(tǒng)，用人工手動方法加以控制。1、信號機發(fā)展概述

二、信號交叉口控制

1918年初紐約街頭出現(xiàn)了新的人工手動紅黃綠三色信號燈，同現(xiàn)在的信號機甚為相似。 1922年美國休斯頓建立了一個同步控制系統(tǒng)，以一個崗亭為中心控制幾個路口。 1926年英國倫敦成立了第一臺自動交通信號機在大街上使用，可以說是城市交通自動控制信號機的開始。1、信號控制系統(tǒng)發(fā)展概述

2、信號控制系統(tǒng)發(fā)展概述

（1）TRANSYT系統(tǒng)TRANSYT系統(tǒng)是一種脫機操作的定時控制系統(tǒng)，系統(tǒng)主要由仿真模型和優(yōu)化模型兩部分組成。建立仿真模型的目的是用數(shù)學方法模擬車流在交通網(wǎng)絡上的運行狀況，研究配時參數(shù)的改變對交通流的影響，以便客觀的評價任意一組配時方案的優(yōu)劣。將交通信息和初始配時參數(shù)作為原始數(shù)據(jù)，通過仿真得出系統(tǒng)的性能指標（PerformanceIndex）作為配時優(yōu)化的目標函數(shù)，用“爬山法”進行優(yōu)化，產(chǎn)生比初始配時優(yōu)越的、新的配時方案，再把新的信號配時輸入到仿真系統(tǒng)，反復迭代，最后得到性能指標達到最佳的系統(tǒng)配時方案。2、信號控制系統(tǒng)發(fā)展概述

（2）SCATS系統(tǒng) SCATS控制系統(tǒng)是一種實時自適應控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)是自70年代開始研究，并于80年代初投入使用。最初應用于澳大利亞悉尼市，故而得此名。目前，我國的上海等城市采用了SCATS系統(tǒng)。這一系統(tǒng)是由澳大利亞新南威爾士干線道路局的西姆斯（A.G..Sims）等人開發(fā)的，實際上也是一種實時配時方案選擇系統(tǒng)。（3）SCOOT系統(tǒng) SCOOT即“綠信比、信號周期及相位差優(yōu)化技術”，是一種對交通信號網(wǎng)實時協(xié)調控制的自適應控制系統(tǒng)。三、交通信號燈構造及安裝

基本要求： 交通信號機由信號燈及控制系統(tǒng)組成，依靠信號燈顯示的燈色直接指揮管理交通的運行，故信號燈的構造必須能保證車輛及行人清晰地辨別信號。對信號燈性能的要求，須滿足在晝夜從前方100～150m距離處即可看清的亮度；光束的發(fā)散角向左右及下方均在45°以上，即自45°方向認別的正確率應達到99％，同時要求不應受日光或附近光線的影響而模糊不清或混淆。1、交通信號燈構造2、交通信號燈安裝形式懸臂式

路側立柱式

2、交通信號燈安裝形式中心立柱式

懸掛式

2、交通信號燈安裝形式行人信號燈

三、交通信號設計1、信號相位方案 交通控制從控制范圍來說包括點控、線控、面控，從控制方法來說包括定時和感應控制，而單個交叉口點控制定時信號還是一種基本的控制方式。因此，本節(jié)主要探討點控制定時信號配時技術的基本原理，就是如何根據(jù)交叉口的道路條件及交叉口各進口道到達交通的流向與流量來確定定時信號的配時方案。

點控制定時信號配時實質上就是確定信號相位方案和信號基本控制參數(shù)。1、信號相位方案 確定信號相位方案，就是對信號輪流給某些方向的車輛或行人分配通行權順序的確定。即相位方案是在一個信號周期內，安排了若干種控制狀態(tài)（每一種控制狀態(tài)對某些方向的車輛或行人配給通行權），并合理地安排了這些控制狀態(tài)的顯示次序。 信號控制機按設定的相位方案，輪流開放不同的信號顯示，輪流對各向車輛和行人給予通行權。把每一種控制狀態(tài),即對各進口道不同方向所顯示的不同燈色的組合，稱為一個信號相位。兩相位信號配時圖

具有專用左轉相位的相位方案

交通信號控制的八個相位

交通信號控制設計程序框圖

2、相位方案設計 （1）畫出交通流線（從各進口道開始交通流的方向），畫出相互不交叉或者不合流的交通流線組合，分別作為一個相位的對象； （2）上述流線組合中，可以允許交叉或合流的合并為一個相位； （3）決定相位的順序； （4）進行綜合檢查和必要的修正。2.1、相位方案設計程序 相位方案的設計應先充分考慮交叉口的構造（各進口道及出口道的寬度、車道數(shù)、交叉角等），交通條件（交通量、左右轉率、大型車混入率、橫過行人數(shù)、直行交通量等）以及交叉口的布局（附近與交通相關的設施、視覺的良好與否等）①在同一個方向上不能同時表示綠、黃、紅、黃燈閃、紅燈閃信號中的兩個以上的信號；②從綠信號到紅信號變化的中間要有黃信號；③從綠箭頭信號到紅信號時原則上應插入黃信號，但是當綠箭頭信號短、可以確保交通安全的情況下，可省略黃信號；④從紅信號到綠信號、或紅信號到綠箭頭信號變化時不插入黃信號；⑤用綠箭頭信號來給予通行權時，注意不應產(chǎn)生和其它交通流的交錯；⑥對互相交叉的兩組交通流，不要同時表示綠信號或黃燈、黃燈閃等信號。2.2、車輛用信號的表示

①對同一個人行橫道，不要同時表示綠信號或綠燈閃和紅信號；②從綠信號變化到紅信號，要插入綠燈閃信號；③從紅信號變化到綠信號，不插入綠燈閃信號；④車輛用信號在進行閃光控制時行人用信號應滅燈。2.3、行人用信號的表示

①對同一個人行橫道，不要同時表示綠信號或綠燈閃和紅信號；②從綠信號變化到紅信號，要插入綠燈閃信號；③從紅信號變化到綠信號，不插入綠燈閃信號；④車輛用信號在進行閃光控制時行人用信號應滅燈。2.4、行人用信號的表示

2.5、有軌電車用信號的表示用黃箭頭信號給予通行權，但這時要注意與別的交通不產(chǎn)生交叉2.6、相位方案設計的基本事項

2.6.1、應確保同一交通流線上相位的連續(xù)性

對于同一交通流線處理相位的分割

2.6.2、時差式信號相位的使用方法

（1）禁止提前給出綠信號對向交通量的綠信號開始時刻

①1的A方向左轉車在2開始時有可能和B方向的直行車發(fā)生交叉；②1開始時，B方向的交通有可能快速搶行；③在2中，即使A方向的左轉除外，A方向的左轉車經(jīng)過1后繼續(xù)利用2的可能性很高。2.6.2、時差式信號相位的使用方法

（2）設置行人專用信號燈條件許可時，應設置行人專用信號燈。因為為了保證安全，必須將機動車交通和行人交通完全分離。（3）其它注意事項一般來說，采用時差式信號相位控制時，綠信號時間設置較短的方向可以認為是左轉交通需求較少。但有時在考察交叉口的形狀、交通狀況等后，如有必要也可探討禁止左轉的管理措施。如果實施禁左規(guī)則有困難時，可用箭頭信號表示左轉專用相位。2.6.3、綠箭頭燈的使用方法主要交通流采用綠箭頭信號

對主交通流，例如對直行交通相位用綠箭頭燈表示時，原則上應使綠箭頭信號比普通的綠燈先亮。在圖中，為使A、B兩個方向的直行交通流暢通，用1給出綠箭頭燈信號控制，用2接連表示通常的綠燈信號，可以同時對直行交通和向D方向的轉向交通給予通行權，因此是較好的方案。

在圖b)中，1對A、B全方向的交通給予通行權后，2只作A、B主流直行交通的綠箭頭控制，因此1的后半部分開始左轉的車和2的綠箭頭燈信號中得到通行權的對向直行車有發(fā)生沖突的危險，同時1中得到通行權的來自B的右轉交通和2中橫過行人也有可能發(fā)生交叉，因此該方案不是理想方案。

2.6.3、綠箭頭燈的使用方法轉車與交叉方向右轉車的組合處理

把左轉車和與之交叉方向的右轉車組合起來處理的時候，亦可用圖所示的綠箭頭燈。在圖a)的情況下，不會發(fā)生D方向的左右轉車和AB向的行人之間的交叉，方案較好；但在圖b)的情況下,對于來自D方向的右轉車,在2和3中授予了通行權后，在2中右轉車專用箭頭時開始右轉的車流，在其后的3中也將保持一定的速度繼續(xù)通過，因此不但會妨礙3中獲得通行權的行人正常過道，而且會產(chǎn)生交叉，因此此方案不理想。2.6.3、綠箭頭燈的使用方法采用綠箭頭信號處理左轉車的例子

圖a)是通常采用的方法，沒有什么問題。圖b)中，1時取得通行權開始左轉的車流，在2中也保持相當?shù)乃俣壤^續(xù)通過，很有可能與2中取得通行權的對向直行車發(fā)生交叉，危險性高，不宜采用。

2.6.4、橫過行人的處理

避免左右轉車與步行者交叉的信號相位實例

如圖所示的Y形交叉口,b)中的2D方向左轉車和B的過道行人交叉，由于左轉車速度快而很危險。此時，要象a)那樣設計成三個相位，把B的行人相位挪到3較好。

2.7、飽和交通流量的計算

進口道飽和流量的定義：在一次連續(xù)的綠燈時間內，交叉口進口道上能夠連續(xù)通過停車線的車隊折算為轎車的最多車輛數(shù)。 近年來的研究表明，交叉口進口道經(jīng)劃分車道渠化交通以后，進口道飽和流量隨進口道車道數(shù)的增加而增加，而車道飽和流量隨道路、交通條件不同而有差異。所以必須分別計算各條車道的飽和流量，然后再把各條車道的飽和流量累計成進口道的飽和流量。

2.7、飽和交通流量的計算

影響飽和流量的因素:不考慮對向車流的影響時:車道位置（靠邊車道、非靠邊車道）；車輛組成；混合行駛車道中轉彎車輛所占比例；轉彎車輛轉彎行駛路徑的半徑(m)；進口道路坡度G(%)；車道寬度W1(m)。考慮對向車流的影響時，除上述影響因素外，還有以下幾個因素：同向車流的飽和度；對向車流的比例；交叉口中可停放左轉車的車位數(shù)等。還有路面干濕情況，濕路面飽和流量平均降低約6%。2.7.1、不考慮對向車流1）車道位置的影響 進口道一條車道直行車的正常飽和流量隨車道所處位置的不同而異。實測統(tǒng)計結果表明：右側最靠邊車道的平均飽和流量為Sar=1940輛/h；其它車道的平均飽和流量為Sal=2080輛/h。2）車輛組成影響 各種車型的車輛折算成轎車車輛的折算系數(shù)不同，因此對于不同的車輛組成，飽和流量也不相同。據(jù)實測統(tǒng)計結果，各種車型的轎車當量換算系數(shù)如表所列。3）轉彎交通的影響（r和f的影響） 按曲線路徑行駛時，連續(xù)車流臨界車頭時距一般大于直線行駛時，因此轉彎行駛時的飽和流量相應也較小。車流中混有轉彎車輛時，轉彎車輛對直行車有影響?；煊修D彎車輛時的飽和流量，受轉彎車輛轉彎半徑r和轉彎車輛所占比例f的影響。要取得包括、r兩項影響因素在內的飽和流量表達式的最簡單的方法是：設混行車流中車輛間的平均臨界車頭時距，恰好是直行車平均臨界車頭時距和受半徑影響轉彎車平均臨界車頭時距的加權平均值。即右側靠邊車道Sar=1940輛/h,非靠邊車道Sal=2080輛/h,兩種車道飽和流量之差為140輛/h。4）進口道坡度的影響為研究進口道坡度對飽和流量的影響，需先對飽和流量作轉彎車輛影響的校正，表達式為式中：S——混有轉彎車輛時的飽和流量（輛/h）； S`——校正后的飽和流量，相當于在一條只有直行車的車道上測得的飽和流量（輛/h）。4）進口道坡度的影響飽和流量受坡度影響調查的結果是：上坡坡度增加，飽和流量降低，其關系大致是上坡坡度每增加1%飽和流量減少2%。下坡坡度對飽和流量沒有明顯的影響。通常上坡道上居中車道的飽和流量略大于靠邊車道?？紤]坡度影響的平均飽和流量可表示如下：上坡靠邊車道S=1940-36G上坡非靠邊車道S=2080-51G式中：G--坡度（%）。2.8、所需顯示率和交叉口飽和度的計算

所需顯示率的計算

所需顯示率是指該相位完全能夠處理該相位期間各進口道的設計交通量所需的最小綠燈時間比率。即，i相位處理的進口道j的設計交通量除以飽和交通流量得到的飽和度就是該進口道的所需顯示率，其中的最大值即為相位的所需顯示率（相位的飽和度）。2.8、所需顯示率和交叉口飽和度的計算

2.9、黃燈時間、全紅時間的設計和損失時間

1、清場時間的標準值 信號相位變化時所需的清場時間，即黃燈時間和全紅時間的標準值按駛入交叉口時的速度和交叉口跨度（停車線間距，即對向進口道的停車線間的距離）可參考下表設定（此為日本采用的標準）。在規(guī)劃、設計時，車輛進入交叉口的速度可采用交叉口的設計速度。

遇到黃信號的車輛原則上要停在停車線的位置，不能安全停車時可以繼續(xù)前進，但若是變紅時就不能越過停車線了。因此，面對黃信號時駕駛員都要預先判斷能否在停車線安全停車，不能安全停車時，能否在變成紅燈前越過停車線，預測不準時會產(chǎn)生車輛沖突現(xiàn)象。為詳細研究，可把車輛所處狀態(tài)細分為4種情況：進退兩難狀態(tài)，選擇通過狀態(tài)，容易沖突狀態(tài)和冒險通過狀態(tài)。

1）進退兩難狀態(tài)和選擇通過狀態(tài)

進退兩難狀態(tài)指的是駕駛員既不能以通常的減速度停止，也不能保持原來的速度不變而通過的狀態(tài)。選擇通過狀態(tài)是指既可以以通常的減速度安全停車，又可以保持原來的速度不變通過的狀態(tài)。2）容易沖突狀態(tài)和冒險通過狀態(tài)

容易沖突狀態(tài)是指黃信號時間內可能越過停車線進入交叉口，但不可能在全紅信號結束之前通過交叉口的狀態(tài)；冒險通過狀態(tài)是指在黃信號開始之后進入了交叉口內，并且能在全紅信號結束之前穿過交叉口的狀態(tài)（由行駛速度和位置來決定）。

3）黃信號時間的確定

4）全紅時間的確定

車輛在實際交叉口的平均減速度一般在3m/s2以下，通常的路面車輛減速性能較高，但急減速會帶來一定危險。因此取平均減速度為3m/s2，反應時間為0.7s。表上所示黃信號時間只依賴于車輛駛近交叉口時的速度，速度越高，時間越長。但是實際情況下駕駛員每碰到黃信號都要進行判斷要不要停車，因此希望黃信號時間應該一致，所以表中所示為黃信號時間的標準值，當速度為50km/h以上時可取4s，速度為50km/h以下時可取3s。表中全紅時間取決于停車線之間的距離和車輛駛近交叉口時的速度。停車線之間距離越大，則全紅時間越長；車輛速度越高，則全紅時間越短。但是，實際上全紅時間越長，越增加交叉方向停止等待車輛的焦急程度，容易闖紅燈，同時容易產(chǎn)生黃信號時不停車、全紅時越過停止線的現(xiàn)象。因此，在實際使用時，表中全紅時間的標準值以全紅時間不超過黃信號時間為原則,取用4s,兩者之和即清場時間最大值取7s為好。

2、損失時間的計算信號控制的損失時間發(fā)生在相位變化時，即不能有效使用的時間。因此該時間過長，會降低交叉口的交通處理能力（交通容量）。通常損失時間是處理交叉口內車輛的清場時間和綠燈開后不能立即形成飽和交通流量而產(chǎn)生的起車延誤時間之和。實際上，清場時間中黃信號時間中的一部分車輛是接著綠信號交通流繼續(xù)通行，可作為有效綠信號時間的一部分。為了簡單起見，設黃信號時間中的這部分有效時間與綠信號開始時起車延誤時間相抵消，則有效綠信號時間與實際綠信號的時間相等，損失時間與清場時間相等。2.10、周期長和綠信比的確定當相位方案已設定，求得飽和交通流量后，就要討論相對于該相位方案的最佳周期長，以及求各相位的綠信號時間的分配，即綠信比2.10.1周期長的計算式中交叉口飽和度所示是各相位飽和度之和，這些值中，對于左轉專用相位的飽和度隨周期長不同而不同。因此，由上式計算周期長后，要再一次計算交叉口飽和度來檢驗值的準確性。最佳周期長是由仿真試驗求得的，在推導過程中假定交通隨機到達。按此式求得的最佳周期長可作為設定周期長的標準，比該周期長取值更大時延誤減小，所以更安全。但是在實際情況中，若交通量大，隨機性就小，過長的周期長會導致延誤增大,以及后面將要敘述的左轉交通處理上的問題。2）最大周期長