交通控制基础 主讲人：罗霞 国家精品课程 交通管理与控制 西南交通大学交通运输与物流学院

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1 交通控制基础 主讲人：罗霞 国家精品课程 交通管理与控制 西南交通大学交通运输与物流学院
今天我们来学习课程的第二部分，交通控制。首先，我们通过对交通控制概论的学习，对交通控制的概念、理论和方法有一个初步的了解。 主讲人：罗霞 西南交通大学交通运输与物流学院 交通管理与控制

2 主要内容 -1- 交通控制的思想与方法 -2- 交通控制系统的基本结构 -3- 交通信号控制 -4- 车流运动机理
-1- 交通控制的思想与方法 -2- 交通控制系统的基本结构 -3- 交通信号控制 -4- 车流运动机理 本次课程的主要内容包括以下五个部分。

3 1. 交通控制的思想与方法 1.1 基本思想与方法 系统论 控制论 信息论
系统论的思想方法，结合道路交通系统自身特点，为人们认识交通控制系统的组成、结构、性能、行为和发展规律提供了一般方法论的指导。 控制论 为人们对系统的管理和控制提供了一般方法论的指导， 包括最优控制、随机控制、自适应控制。 系统论、控制论和信息论是交通控制的基本思想方法。 交通控制从系统思想和观点出发，将所要解决的问题放在系统的模式中加以考察，始终围绕着系统的预期目的，从整体与部分、各部分之间和系统整体与外部环境之间的关系中综合地考察对象，以达到最优地处理问题的效果。 交通控制的各种手段无不围绕着控制理论的两个不变主题，即反馈和优化。就不同交通系统特性及控制需求而言，从经典控制理论到现代控制理论、直至智能控制理论，都有其不同的适用性。 在交通控制系统中，既有表示交通动态的各种指标、参数，又有控制交通运行的各种指令、信号，都具有不同的表现形式，系统就是通过实现各种信息的生成、传递、处理而运作的。 信息论 在信息时代的背景下，交通运动及其控制更直接地表现为信息系统的运动和控制。信息论因此已成为处理交通运动与控制问题不可或缺的基础思想与技术手段。

4 1. 交通控制的思想与方法 1.2 专业思想与方法 单向控制 双向互动 交通信号 道路交通参与者 控制者 出行者 诱导 指挥控制 反馈
交通控制的专业思想方法包括单向控制和双向互动。 顾名思义，单向控制是交通控制系统单方向地对道路交通参与者进行指挥控制，而双向互动则存在控制者与出行者之间的信息互动，控制着根据出行者反馈信息对交通进行诱导。 特点：出行者和控制者之间双向信息互动，控制者与受控者的关系是相互的，没有分明的界限。交通控制通过主动的互动和协调，对交通流进行引导、分配来缓解和消除阻塞。 特点：控制者与受控者双方都是被动的，前者是要根据交通需求的变化，不断地去调整适应交通流的变化；后者则是单纯地接受指挥

5 2. 交通控制系统的基本结构 1. 广义结构 2. 狭义结构 下面，我们学习信号控制的知识。

6 2. 交通控制系统基本结构 广义结构 控制结构 控制结构 供需结构 空间结构 要素结构 技术结构
一般为分层递阶结构，作为一个开放的巨型复杂系统，交通系统必须分解成若干相互关联的子系统进行控制，并且由按照一定优先和从属关系安排的决策单元来实现战略性、战术性和过程操作等不同层次的控制作用。同级的各决策单元可以同时平行工作对下级施加作用，同时又要受上级单元的干预，子系统一般通过上级系统互相交换信息。 控制结构 交通控制系统的基本结构包含了广义和狭义两个层面的内容。交通控制系统是一种开放的巨型复杂系统，其广义结构包括了以下五个方面。 交通控制系统可以看作有不同决策单元组成的分层递阶形式，决策单元对下级单元施加作用并接受上级单元的干预。

7 2. 交通控制系统基本结构 广义结构 控制结构 供需结构 供需结构 空间结构 要素结构 技术结构
对交通系统实施控制和管理，在宏观上是要实现供给与需求的平衡，保证系统的稳定与有序运行。对交通供给与需求的控制体现在道路规模（如交叉口、路段）与布局（包括停车场等）、控制水平（如控制方案、参数设计等）和交通参与者的构成及其特性（如速度、密度等）的协调上。 供需结构 供需结构 广义结构 空间结构 要素结构 从供需的角度看，交通控制系统是协调交通资源与交通参与者的供需关系，以实现供需平衡 技术结构

8 2. 交通控制系统基本结构 广义结构 控制结构 空间结构 供需结构 空间结构 要素结构 技术结构
城市区域内的道路是由众多交叉口和交叉口之间的路段所组成的网状结构，城市交通控制就是要引导交通流在这一网上畅通、平稳、有序地流动。高速公路交通控制一般是针对某一高速干线进行的，主要表现为线上的安全控制问题。从高速公路的未来和宏观角度看高速公路交通控制，依然是一个网络控制问题因此，交通控制系统的空间结构是一种点、线、面的结构关系。 空间结构 供需结构 广义结构 空间结构 要素结构 城市道路一般为网状结构，高速公路一般为单线结构，交通控制系统的空间结构也就是针对不同路网的点、线、网的结构。 技术结构

9 2. 交通控制系统基本结构 广义结构 控制结构 要素结构 供需结构 空间结构 要素结构 技术结构
系统组成要素有移动体、固定设备和人员。移动体是交通控制系统的核心对象，包括各种客货车辆，固定设备除了负载交通运动的线路和结点，还包括各种各样的交通标志、地面标线、先进的交通信号控制系统及相关建筑等。人员包括驾驶员、行人、交通警察、系统规划管理者等，他们是其中的智能要素，也是系统运动的关联要素。 要素结构 供需结构 广义结构 空间结构 要素结构 各种客货车辆、交通设施、以及相关人员是交通控制系统的核心对象。其中人员是系统中的关联要素，就不同的控制目标和层次而言，可能同时为控制者和受控者。 技术结构

10 2. 交通控制系统基本结构 广义结构 控制结构 技术结构 供需结构 空间结构 要素结构 技术结构
要实现交通系统控制，需要传统方法和现代理论、工程技术与管理科学、甚至社会科学等多学科和领域成果的综合应用，其中硬件是基础，软件是关键。 技术结构 供需结构 广义结构 空间结构 要素结构 另外，能够综合运用不同领域的各种技术成果，硬件软件并重，也是交通控制系统发展的重要动力。 技术结构

11 2. 交通控制系统基本结构 狭义结构 定时信号机 交叉口a 单点信号控制系统 感应信号机 无电缆信号协调控制系统 计算机信号控制系统
检测器 交叉口a 交叉口b 狭义结构 区域控制系统结构 计算机信号控制系统 无电缆信号协调控制系统 单点信号控制系统 交通控制的下一结构包括以下四点内容。 单点信号控制系统是最为简单的交通控制系统，可以选择配时方案固定的定时信号机或者根据车流自动生成配时方案的感应信号机，但作用范围仅为单一的交叉口。

12 2. 交通控制系统基本结构 狭义结构 同步运行 信号机 单点信号控制系统 无电缆信号协调控制系统 计算机信号控制系统 区域控制系统结构
通过无电缆信号的协调控制，可以实现干线信号的些天控制，通过信号机的同步运行，使得整条干线交通运行获得较高的效益。 计算机信号控制系统 区域控制系统结构

13 2. 交通控制系统基本结构 狭义结构 中心计算机 终端 数据库管理 系统 信号机 单点信号控制系统 无电缆信号协调控制系统
通信线路 单点信号控制系统 狭义结构 无电缆信号协调控制系统 计算机信号控制系统有中心计算机设备、通信线路和路面信号设备组成，可以实现大范围内的道路网信号控制。 计算机信号控制系统 区域控制系统结构

14 2. 交通控制系统基本结构 …… 狭义结构 单点信号控制系统 无电缆信号协调控制系统 子区系统 计算机信号控制系统 区域控制系统结构
中央监控中心 分区 控制中心 子区系统 …… 单点信号控制系统 狭义结构 无电缆信号协调控制系统 区域控制系统是在计算机信号控制系统的技术基础上，采用进一步的分层结构，通过中央监控中心对不同分区进行战略性的监视与控制。 计算机信号控制系统 区域控制系统结构

15 3. 交通信号控制 1. 交叉口控制 2. 交通信号的设置 3. 交通信号控制设备 下面，我们学习信号控制的知识。

16 3.1 交叉口控制 平面交叉口按照交通控制方式的不同，可分为全无控制交叉口、主路优先控制交叉口、信号灯控制交叉口、环岛交叉口控制等几种类型。其中以无控制交叉口和信号（灯）控制交叉口居多。通常当无控制交叉口流量增大至一定程度时，便将其改为信号灯控制。 交叉口控制方式 交叉口是道路网的重要组成部分，也是交通阻塞、交通事故的多发地带，因此交叉口控制是交通控制最为关键的内容，同时也最为常、最为基本，同学们平时开车，骑车或是步行通过交叉口往往要受到信号灯的指挥，这就是交叉口的交通控制。交叉口控制的方法多种多样，主要可以分为全无控制交叉口、主路优先控制交叉口、信号灯控制交叉口、环岛交叉口控制等几种类型

17 3.1 交叉口控制 全无控制交叉口 具有同等通行权的两条相交道路，因其流量较小，在交叉口上不采取任何控制手段的交叉口。
2 1 4 全无交叉口控制是指在交叉口上不采取任何控制手段，不同方向的车流之间会产生多个冲突点，因此此种方法只能应用于具有同等通行权的两条相交道路，且流量较小的交叉路口。 交叉口入口及车辆流向编号

18 3.1 交叉口控制 主路优先控制交叉口 按交叉道路类型选择交通管制方式 交叉口类型 建议的管制方式
界于全无控制和信号灯控制两者之间的一种过渡形式。它既能解决安全性问题，且延误又不至于增加许多，是比较理想的控制方式。 主路优先控制交叉口 按交叉道路类型选择交通管制方式 交叉口类型 建议的管制方式 主干道与主干道 信号灯 次干道与次干道 信号灯，多向停车，单向停车或让路 主干道与次干道 信号灯，多向停车或单向停车 次干道与支道 单向停车或让路 主干道与支道 单向停车 支道与支道 单向停车，让路或不设管制 当一个方向的车流量偏小时，车辆通常无法连续到达，随机性较为明显时，适合采用主路优先控制。这是介于全无控制和信号灯控制两者之间的一种过渡形式。美国据道路条件和交通条件来选择交叉口的管制方式，将道路分成三类：主干道、次干道和支道，然后根据相交道路的分类，选择交叉口及其管制的方式。

19 3.1 交叉口控制 主路优先控制交叉口 按车流量和交通事故次数选择交通管制方式
界于全无控制和信号灯控制两者之间的一种过渡形式。它既能解决安全性问题，且延误又不至于增加许多，是比较理想的控制方式。 主路优先控制交叉口 按车流量和交通事故次数选择交通管制方式 项 目 管制方式 不设管制 让路 单向停车 全向停车 信号灯 车 流 量 主要道路（辆／h） － 300 600 次要道路（辆／h） 200 合计 （辆／h） 100 500 800 ≤1000 ＜3000 ≥3000 5000 8000 每年直角碰撞事故次数 ＜3 ≥3 ≥5 其他因素 行人，间隙，信号灯联动等 不同国家、地区也可根据道路车流量、发生事故次数以及其他因素来选择相应的交通控制方式。

20 3.2 交通信号的设置 交通信号 常用交通信号 手势信号 灯光信号 由交通管理员通过法定的手臂动作姿势或指挥棒的指向来指挥交通。
在道路上用来传送具有法定意义指挥交通流通行或停止的光、声、手势等，都是交通信号。 交通信号 手势信号 由交通管理员通过法定的手臂动作姿势或指挥棒的指向来指挥交通。 灯光信号 通过交通信号灯的灯色来指挥交通。 常用交通信号 凡在道路上用来传送具有法定意义指挥交通流通行或停止的光、声、手势等都是交通信号。目的在于指挥不同方向的车辆或行人先后通过，避免冲突。

21 3.2 交通信号的设置 1. 交通信号灯的分类 红黄绿三色信号灯 闪烁灯 箭头灯
交通信号灯同学们应该很熟悉，比较常见的形式有三色信号灯、箭头灯和闪烁灯。

22 3.2 交通信号的设置 非闪灯 闪灯 箭头灯 绿灯：车辆可以通行。转弯车辆应让合法通行的其他车辆和人行横道线内的行人先行。
红灯：不许车辆通行，面对红灯的车辆不能超过停车线。 黄灯：即将亮红灯，车辆应该停止。 非闪灯 闪红灯：警告车辆不准通行。 闪黄灯或两个黄灯交替闪亮：表示车辆可以通行，但必须特别小心。 闪灯 不同形式的信号灯有不同的功能 红色箭头灯：仅对箭头所指的方向起红灯作用。 黄色箭头灯：仅对箭头所指的方向起黄灯作用。 绿色箭头灯：车辆只允许沿箭头所指的方向通行。 箭头灯

23 3.2 交通信号的设置 横式 普通信号灯 自靠近路中心线向路边缘为红、黄、绿灯。 箭头灯：
单排式：自靠近路中心线向路边缘，一般为红、黄、左箭头、直箭头、右箭头灯；或红、黄、左箭头、绿灯；或红、黄、绿、右箭头灯。 双排式：自靠近路中心线向路边缘，为左箭头、直箭头、右箭头灯，中间可省掉不必要的箭头灯。 信号灯主要分为横式和竖式两种，根据国际规定，横式的信号灯自外向里依次为红、黄、绿

24 3.2 交通信号的设置 竖式 普通信号灯: 自上而下为红、黄、绿灯。 箭头灯：
单排式：自上而下，一般为红、黄、绿、直行箭头、左转箭头、右转箭头灯，中间可省掉不必要的箭头灯。 双排式：一般在普通信号灯的靠近路边缘的一侧加装左转弯灯头，或左传和右转箭头灯，或左、直、右三个箭头灯。 竖式的信号灯自上而下依次为红、黄、绿，竖式信号灯的好处在于可将红灯信号放在最醒目的位置。

25 3.2 交通信号的设置 形式多样的 交通信号灯 横式与竖式是交通信号灯的两种基本形式，交通信号灯的形式可谓多种多样，根据实际情况对信号灯进行更为人性化的设计和布置可以更好地保障交通控制的效果。

26 3.2 交通信号的设置 2. 设置交通信号控制的利弊 利 弊 合理设置交通信号灯的必要性
合理的设计交叉口，会使通行能力变大，可改善次要道路上的通车，减少其停车与延误 。 ⑴导致显著而又是无谓的能耗与运行费用的浪费。 ⑵盲目的设置给交通安全带来威胁。 交通方面 技术方面 经济方面 设置交通信号控制却非百利而无一害，设置交通信号虽然可以增加通行能力，减少停车与厌恶，但是如果交通信号的设置有欠合理，则会带来浪费甚至安全威胁，因此交通信号控制的合理设置需要遵从技术、交通和经济三个方面的依据。 在技术上，使设置信号灯有据可依，避免乱设信号灯现象；在经济上，可避免无谓的投资浪费；在交通上，可避免不必要的损失和交通事故。 合理设置交通信号灯的必要性

27 3.2 交通信号的设置 3. 设置交通控制信号的原理 i 停车标志交叉口的次要道路可通过最大交通量公式：
Qmax：次要道路可通过的最大交通量（辆/h） Q：主要道路交通量（辆/h） q: Q/3600(辆/s) τ: 次要道路可以穿过主路车流的临界空当时距（s） h: 次要道路车辆连续通行时的车头时距（s）   i 停车标志交叉口的次要道路可通过最大交通量公式： 下面我们学习交通控制信号的设置原理，以停车标志交叉口为设置对象，则停车标志通行能力和延误是主要的量化依据。

28 3.2 交通信号的设置 ii. 停车标志交叉口的延误： Τ型交叉口 理论流量－延误曲线 B A C A - 停车标志控制，视线不良
（用停车标志控制和信号控制） 以进入交叉口全部车辆计的每车平均延误 (s) 注：主、次道路交通量之比为4：1 进入交叉口的总流量 （辆/h） 1400 1200 800 400 60 40 20 A B A - 停车标志控制，视线不良 B - 停车标志控制，视线良好 C - 交通信号控制 总平均延误20s 在停车标志控制下次要道路上的平均延误100s C 改图表示的是停车标志交叉口的延误，当进入交叉口的车流量达到饱和后，延误会呈几何性增长。此种情况下，采用信号控制就比停车标志控制更为合理。

29 3.2 交通信号的设置 iii. 交叉口设置信号灯的交通流量标准 主道路宽度(m) 主道路交通流量(辆/h) 支路交通流量(辆/h)
高峰小时 12h 小于10 750 8000 350 3800 800 9000 270 2100 1200 13000 190 2000 大于10 900 10000 390 4100 1000 12000 300 2800 1400 15000 210 2200 1800 20000 150 1500 该表表示的是交叉口设置信号控制的交通流量标准，除此之外，设置信号控制的参考标准还有很多，例如保障行人过街的最小行人流量依据和学童过街依据以及交通事故记录依据等。

30 3.2 交通信号的设置 4. 交通控制参数 信号配时 周期C 相位差θ 信号相位φ 信号阶段 绿信比λ
交通控制参数主要包括周期、信号相位、信号阶段、绿性比和相位差。

31 3.2 交通信号的设置 （1）周期长度 相位图: 1 信号灯变化一个循环所经历的时间长度 2
信号灯一次绿灯（包括黄灯A）时间G和一次红灯时间R之和 3 某一方向上从第一次开放绿灯到第二次开放绿灯的时间 周期长度可以以下三种方式理解 C G R A 相位图:

32 3.2 交通信号的设置 （2） 信号相（位）及信号阶段 信号相位
对于平面交叉口上各个方向交通流之间的冲突，一般采用分时通行的方式来加以隔离，这种给各个方向交通流通行时间的划分就是对所谓信号相（位）的确定。因此，信号相（位）是信号给某一支或几支交通流的通行权，或是信号轮流给某些方向的车辆或行人的通行权的一种次序。 信号相位 东西相 南北相 B相 周期 A相 绿灯 红灯 黄灯 信号相位是信号给某一支或几支交通流的通行权，或是信号轮流给某些方向的车辆或行人的通行权的一种次序。通常用有向线来表示信号相，有向线的箭头方向与车辆运动方向一致，右转相为默认通行相位，除非专门分设控制，可不予画出。由此可以画出交叉口的交通运行图。

33 3.2 交通信号的设置 专用左转相位 相位的导前和滞后 A B C A B C A B C (左转导前) (左转滞后)
当某一入口道上的左转弯交通量比较大，可在这个方向加设左转相，例如，两条街道相交构成的十字路口，东边入口道上左转弯交通较重，加设专用左转相后，即成三相信号系统，这种形式被称为单向左转。 单向左转相又分为“导前左转”和“滞后左转”两种形式。“导前左转”是在对向交通放行之前，由带箭头的绿灯放行左转车辆；“滞后左转”是在对向交通放行之后，再由带箭头的绿灯放行左转车辆。 (左转滞后) A B C

34 3.2 交通信号的设置 丁字路口的相位 A B A B C 方案一 方案二
丁字路口的信号相位可以根据交通流量做出不同设置，方案一为两相位，方案二则增加了东西双向通行的相位，变成三相位

35 3.2 交通信号的设置 全分离式相位 A C 八相位交通信号相序图 D E F G H B
通过相位设计隔离所有相交冲突车辆的通行，使用该方式时最为安全，但道路的利用率也最低。

36 3.2 交通信号的设置 信号阶段就是信号灯色的某种组合状态过程，它对应于某一所允许的特定的交通运行模式，因而交叉口通行权的每一次转换就是一个信号阶段。 信号阶段 信号相位与阶段控制对 B相 C相 D相 A相 阶段2 阶段1 阶段3 信号周期 在交叉口信号控制中，除了用“相位”的概念进行描述外，还常用“信号阶段”来反映不同相位间转换组合的控制作用。 信号阶段就是信号灯色的某种组合状态过程，它对应于某一所允许的特定的交通运行模式，因而交叉口通行权的每一次转换就是一个信号阶段。

37 3.2 交通信号的设置 （3） 绿信比 绿信比 λ 的理论含义 λ 的实用计算方式
在一个信号周期中，绿灯时间（包括黄灯时间）与周期的比值，严格地说是有效绿灯时间Ge与周期C的比值。 绿信比 λ 的理论含义 在实际工作中，精确地确定损失时间是很麻烦的，因此，实用中常常就用信号配时的绿灯时间G来近似地代替有效绿灯时间Ge 。 λ 的实用计算方式 绿性比是在一个信号周期中，绿灯时间（包括黄灯时间）与周期的比值，严格地说是有效绿灯时间与周期的比值，而在实际工作中，精确地确定损失时间是很麻烦的，因此，实用中常常就用信号配时的绿灯时间来近似地代替有效绿灯时间。

38 3.2 交通信号的设置 （4） 相位差 绝对相位差 相对相位差 绝对相位差： A 相对相位差： B
在一个协调信号系统中，以某一个信号为基础准信号，其它各信号的绿灯起始时间滞后于基准信号的绿灯起始时间的最小时间差，称为绝对相位差。 绝对相位差 在一个协调信号系统中，沿车辆行驶方向任意两相邻信号的绿灯起始时间之差，称为相对相位差。 相对相位差 绝对相位差： A 相位差是信号协调控制系统中的一个重要概念，它有两种定义方式： 绝对相位差是指在一个协调信号系统中，以某一个信号为基础准信号，其它各信号的绿灯起始时间滞后于基准信号的绿灯起始时间的最小时间差，称为绝对相位差。 相对相位差是指沿车辆行驶方向任意两相邻信号的绿灯起始时间之差，称为相对相位差。 相对相位差： B

39 3.2 交通信号的设置 （5） 绿灯间隔时间 绿灯间隔时间 I td: 驾驶员的反应时间（s） ν: 车辆驶入交叉口的速度（m/s）
一相位的绿灯结束到另一相位的绿灯开始所用的时间叫做绿灯间隔时间。为了保证交叉口内失去通行权阶段的最后一辆车能安全地通过路口，避免车流间冲突，在终止一个正在行驶阶段的通行权到给予另一个冲突阶段通行权之间，必须有一个任何阶段都无通行权的适当的时间间隔，该时段就是绿灯间隔时间，它是由黄灯、全红和红黄构成的。 绿灯间隔时间 I td: 驾驶员的反应时间（s） ν: 车辆驶入交叉口的速度（m/s） a: 车辆制动减速度（m/s2） W: 交叉口的宽度（m） Lv: 车辆长度（m） 如果考虑入口道坡度，还应引入一个修正系数K 一相位的绿灯结束到另一相位的绿灯开始所用的时间叫做绿灯间隔时间。由黄灯、全红和红黄构成的。

40 3.2 交通信号的设置 （6） 饱和流量 饱和流量 S 在一次连续的绿灯信号时间内，进口道上一列连续车队能通过进口道停车线的最大流量。
当绿灯信号开放时，由于车辆的起动特性、司机的反应时间和某些环境条件所限，车辆需要一段时间起动并加速到正常行驶速度，几秒钟以后车辆才能以一个大致稳定的流率通过交叉口停车线，该稳定流率就是饱和流量。 饱和流量 S 在一次连续的绿灯信号时间内，进口道上一列连续车队能通过进口道停车线的最大流量。表现为车辆通过交叉口的稳定流率。

41 3.2 交通信号的设置 （7） 有效绿灯时间 有效绿灯时间 Ge
有效绿灯时间就是实际上被有效利用了的绿灯时间。因为由于安全及车流运行特性等原因，在绿灯初期和末尾存在部分未被充分利用的时间、即损失时间，所以，有效绿灯时间也就是某一相位的绿灯时间与黄灯时间的和减去损失时间。 有效绿灯时间 Ge 有效绿灯时间就是实际上被有效利用了的绿灯时间。因为由于安全及车流运行特性等原因，在绿灯初期和末尾存在部分未被充分利用的时间、即损失时间，所以，有效绿灯时间也就是某一相位的绿灯时间与黄灯时间的和减去损失时间。

42 3.2 交通信号的设置 （8） 流量比 流量比 y 将各个相位的流量比求和即得出整个交叉路口流量比： q: 车流量 S: 饱和流量
交叉口某一进口引道的车流量与其饱和流量的比值，是交叉路口阻塞程度的一个衡量尺度，也是计算信号配时所使用的重要参数之一。 流量比 y q: 车流量 S: 饱和流量 流量比是交叉口某一进口引道的车流量与其饱和流量的比值，是交叉路口阻塞程度的一个衡量尺度，也是计算信号配时所使用的重要参数之一。 整个交叉口的流量比是各相位流量比之和。 将各个相位的流量比求和即得出整个交叉路口流量比：

43 3.2 交通信号的设置 （9） 饱和度 饱和度 x q: 车流量 λ：绿信比 S: 饱和流量
某一交叉口进口道的车流量与可从该进口道通过交叉口的最大车流量的比称为该进口道的饱和度。 饱和度 x q: 车流量 λ：绿信比 S: 饱和流量 饱和度是某一交叉口进口道的车流量与可从该进口道通过交叉口的最大车流量的比称为该进口道的饱和度。

44 3.2 交通信号的设置 （10） 通行能力 通行能力 N N：信号交叉口某一入口道的通行能力 ge：某相信号的有效绿灯时间（s）
道路的通行能力是指可以疏通道路上某一地点交通的能力，即单位时间内通过某一地点的最大交通量。 通行能力 N N：信号交叉口某一入口道的通行能力 ge：某相信号的有效绿灯时间（s） C: 信号周期长度(s) S: 饱和流量（pcu/h） 道路的通行能力是指可以疏通道路上某一地点交通的能力，即单位时间内通过某一地点的最大交通量。

45 3.3 交通信号控制设备 信号配时方案、信号控制的总体设计方案、系统的交通仿真与优化及其有关的系统程序、控制程序、操作程序，包括数据管理系统、系统运行维护手册、程序说明与框图等软性设施。 软件设备 指现代交通控制系统中实际用到的装备，如交通检测器、信号控制机、交通信号灯、中央控制计算机、信息传输设施、情报设施、显示装置、电视监视设施等实体装备。 硬件设备 在学习了信号控制的依据之后，我们来了解信号控制设备，看看信号控制是如何实现的。 交通信号控制设备包括软件和硬件两个方面。

46 3.3 交通信号控制设备 交通检测器的功能是用来在路上实时地检测交通量、车辆分类、车间距、车速或占有率等控制系统中所需的配时计算参数。检测器感应到的交通信息，通过信息传输设施加工、处理后，送至信号控制机，或送到控制计算机中，作为计算机优化配时方案的输入数据。交通检测器主要应用于车辆检测；交通事故、违章等异常情况的事件检测；气象、环境的检测。 交通检测器 为了不影响交通的正常运行，交通检测器往往被埋设于地下，以检测交通量、车辆分类、车间距、车速或占有率等等参数，并提供给控制系统进行配时计算。

47 3.3 交通信号控制设备 交通信号控制机 定时信号控制机 半感应信号控制机 全感应信号控制机 微处理器信号控制机 新型信号控制机
交通信号控制机的用途是操纵一个或同时操纵几个交叉口的信号灯，并且把几个交叉口的控制机连接到一个主控制机或主控计算机上，从而形成干道控制或区域控制系统。 交通信号控制机 定时信号控制机 半感应信号控制机 全感应信号控制机 微处理器信号控制机 新型信号控制机 信号控制机的用途是操纵一个或同时操纵几个交叉口的信号灯，并且把几个交叉口的控制机连接到一个主控制机或主控计算机上，从而形成干道控制或区域控制系统。

48 3.3 交通信号控制设备 …… 主控制机 主控制机 交叉口控制机
主控制机也叫中心控制机。就是在线控制或面控制系统中，用来操纵其他交叉口控制机的控制机。为此，在主控制机同由它操纵的控制机之间必须由通讯联系，把各个交叉口的交通数据传送到主控制机，主控制机接收到数据作出控制决定后把控制指令再下达到各个交叉口控制机。所以也把这种控制机叫上位机，而把它操纵的控制机叫下位机。 主控制机 主控制机 交叉口控制机 …… 主控制机位于控制系统结构的上层，对各个交叉口的数据进行处理然后将决定反馈各个交叉口。

49 4. 车流运动机理 1. 交叉口车流运动过程及特性 2. 车辆延误计算 3. 饱和流量的确定 下面，我们学习信号控制的知识。

50 4.1 交叉口车流运动过程及特性 现 象 原 理 交叉口车流运动现象 车流运动机理 交叉口车流运动产生的现象：车流交叉、冲突，秩序混乱。

51 信号交叉口车流运动现象：有序、正常通行状态。 交叉口前车辆排队现象——上海市延安西路与华山路交叉口处拍摄的车流
4.1 交叉口车流运动过程及特性 信号交叉口车流运动现象：有序、正常通行状态。 交叉口前车辆排队现象——上海市延安西路与华山路交叉口处拍摄的车流

52 在交叉口的车流运动过程及特性 某地典型渠化交叉口

53 4.1 交叉口车流运动过程及特性 无信号控制交叉口车流运动特性 信号控制交叉口车流运动特性
无信号交叉口的车流运行特性受交叉口的类型影响较大。 对于主次两条相交的交叉口，无论是在次要道路进口道上采用停、让车标志，还 是全无控制形式，主要道路上的车流一般都不太受影响，即多车道车流的车头时 距分布符合负指数分布规律，而次要道路上的车流遵循停、让车次序，利用主路 的车头间隙穿过交叉口。 如果主次路上都有左、右转车流，则一般各向车流遵循以下的优先次序相继通过 交叉口，即：次要道路上的右转车流、主要道路上的左转车流、次要道路上的直 行车流、次要道路上的左转车流。 信号控制交叉口车流运动特性 对交叉口设置信号控制后，其车流的运行特性直接取决于信号配时的设计。

54 4.1 交叉口车流运动过程及特性 ？ 饱和流量 基本参数 流量比 饱和度 绿灯间隔时间 信号损失时间 有效绿灯时间
在20世纪40年代初克莱顿提出了车流通过交叉口时的基本运动模式，后来沃德 洛尔等学者沿用并发展了这一模式——信号控制交叉口车流通行模式。 基本参数 饱和流量 流量比 饱和度 绿灯间隔时间 ？ 信号损失时间 有效绿灯时间

55 4.1 交叉口车流运动过程及特性 绿灯开始时的一小段时间没有得到充分利用。在绿灯启亮的最初几秒，车辆从原来的静止状态开始加速，速度逐步由零变为正常行驶速度，流率变化很快。 在此期间，车辆通过交叉口（停车线）的车流量比饱和流量低。 绿灯开始闪烁后或者在绿灯结束后的黄灯时间，部分车辆采取制动措施而停止前进，部分车辆虽未停止但也已经开始减速，因此通过交叉口（停车线）的流量便由饱和流量水平逐渐地降下来。 绿灯小时通过的交通流量（pcu/h）；在一次连续绿灯时间内，交叉口 进口道上连续车队能够连续通过停车线换算为小轿车的最多车辆数，记为S。 饱和流量（S）

56 4.1 交叉口车流运动过程及特性 l2 后损失时间 l2 前损失时间 l1 l1 有效绿灯时间的起点滞后于绿灯实际起点的时间
有效绿灯时间的终点滞后于绿灯实际结束点，未得到完全利用的可通行黄灯时间 在一个信号相位上，损失时间 等于其开放和关闭时造成的两个损失时间之和：

57 4.2 车辆延误计算 实施城市交通控制的目标是保障交通流畅通、平稳运行，因此对车辆延误的分析和控制就成为其中的一个核心问题。
一、车辆延误计算——车辆受阻描述 在信号交叉口进口道处，车辆在红灯期间受阻，需排队等待绿灯放行。 车辆受阻程度，一方面与进口道车流到达率及其饱和流率有关，另一方面又与交叉口信号配时参数有关。在车辆到达率与饱和流率一定的情况下，合理的信号配时方案，可使交叉口车辆延误达到最小。 在信号交叉口进口道处，车辆在红灯期间受阻，需排队等待绿灯放行。

58 4.2 车辆延误计算 影响因素 车辆受阻程度 进口道车流到达率 及其饱和率 交叉口信号 配时参数 描述 指标 周期车辆延误 （辆∙秒）
平均车辆延误 （秒） 平均排队长度 （辆） 小时车辆延误 （辆∙时） 反映？ 车辆延误 交叉口服务水平

59 4.2 车辆延误计算 交叉口的交通状态类型 车辆在交叉口的受阻情况因交叉口不同的交通状态而异。
一般将交叉口交通状况分为三种：欠饱和、临界饱和（饱和）、过饱和。 交叉口信号周期: C 相位绿灯时间: G 对应相位绿信比: 𝝀 进口道到达车流率: q 饱和流率: S 进口道流量比: 𝒚 进口道的饱和度: x 道路通行能力: N 消散时间: 𝝉 设参数 比较项目 欠饱和 临界饱和 过饱和 周期来车数𝒒𝑪与 绿灯最大放行车辆数𝐒𝐆 𝐪𝐂<𝐒𝐆 𝐪𝐂=𝐒𝐆 𝐪𝐂>𝐒𝐆 消散时间𝛕与绿灯时间𝐆 𝛕<𝐆 𝛕=𝐆 𝛕>𝐆 通行能力𝐍与 到达车流率𝐪 𝐍>𝐪(𝐱<𝟏) 𝐍=𝐪(𝐱=𝟏) 𝐍<𝐪(𝐱>𝟏) 流量比𝐲与绿信比𝛌 𝐲<𝝀 𝐲=𝝀 𝐲>𝝀 比较参数

60 4.2 车辆延误计算 2.欠饱和状况 G—相位i绿灯时间 R—相位i红灯时间 N 辆 t秒 Sτ qC GS q S τ G R C Qm
欠饱和状况的特点是：到达车流率q小于通行能力N、周期来车数qC小于绿灯最大放行车辆数𝑺𝑮以及车队消散时间 𝝉 𝒔 小于绿灯时间G。 G—相位i绿灯时间 R—相位i红灯时间 N 辆 t秒 Sτ qC GS q S τ G R C Qm O A B 欠饱和车辆受阻图 B’ （1）车辆受阻过程分析 主要由两条斜线组成： 一条斜线始于O点，其斜率为N； 另一条斜线始于绿灯时间的起点，其斜率为q。

61 4.2 车辆延误计算 𝜏 𝑠 消散时间 最大排队长度 Qm 绿灯时间𝑮开始后，车队以饱和流率𝑺 放行，驶离停车线，其驶出率为𝑺 。
与此同时，进口道车队长度由其最大值 𝑸 𝒎 逐渐减少； 当减少至零𝑸=𝟎时，对应于两条斜线的交点B，所耗费的时间为饱和绿灯时间，称之为消散时间𝝉，其表达式为： 消散时间 𝜏 𝑠 在欠饱和状况下，进口道车流到达与放行过程为： 车流到达率为 𝒒，红灯排队，绿灯放行。 在红灯时间R结束时刻，进口道上排队长度 达最大值，称之为最大排队长度 𝑸 𝒎 ，即： 最大排队长度 Qm 在消散时间𝝉内，放行的车辆均为受阻的车辆，故受阻车辆 数或最大停车辆数𝒎=𝑺𝝉，且𝑺𝝉<𝒒𝑪。 在非饱和绿灯时间𝑮−𝝉内，车流离开率为𝒒。这表明，在𝑮 −𝝉时段内，进口道上车队已完全消散，来一辆车就走一辆车， 没有受阻，即此段时间内车辆延误为零。 进一步说明

62 4.2 车辆延误计算 （2）车辆延误 周期车辆延误 d G—相位i绿灯时间 R—相位i红灯时间 N 辆 t秒 Sτ qC GS q S τ
N 辆 t秒 Sτ qC GS q S τ G R C Qm O A B 欠饱和车辆受阻图 B' 在一个信号周期内，对于某一相位进口车道，到来的车辆受到的延误为周期车辆延误，单位为辆•秒/周期，可简写为辆•秒。 周期车辆延误 d 一个周期内受阻车辆数为m，周期车辆延误d是m辆车受阻延误时间的总和，即 𝝉 𝒊 ——第i辆车的延误时间，s m——周期内受阻车辆数， 𝒎=𝑺𝝉，veh 周期车辆延误d 可直接由图所示车辆受阻图中延误三角型的面积来求取

63 4.2 车辆延误计算 （2）车辆延误 G—相位i绿灯时间 R—相位i红灯时间 N 辆 t秒 Sτ qC GS q S τ G R C Qm
N 辆 t秒 Sτ qC GS q S τ G R C Qm O A B 欠饱和车辆受阻图 B' 消散时间 改写为 式中： S----饱和流率(veh/s) q----车流到达率(veh/s) R----红灯时间(s) 周期车辆延误d与红灯时间R的平方成正比。 可 见

64 4.2 车辆延误计算 （2）车辆延误 平均车辆延误 𝒅 一个周期内车辆平均延误时间是指在持续时间内，进口道处平均每辆车受到的延误时间，用 𝒅 表示，单位为秒。在持续时间内，信号周期为C，车流到达率为q，则平均车辆延误 𝒅 等于周期车辆延误d除以周期放行车辆数qC，即: 平均排队长度 𝑄 平均排队长度是指在持续时间内，进口道处车辆排队的平均长度，用𝑄 ̅表示，单位为辆。 在持续时间内，信号周期为C，车流到达率为q，则平均排队长度𝑄 ̅等于周期车辆延误d除以信号周期C，即：

65 4.2 车辆延误计算 𝒅 （2）车辆延误 C G R t τ S-q q Qm Q 𝑸 平均排队长度
图中三角形表示车队长度Q的变化，其面积为d。 平均排队长度 𝑸 相当于三角形在信号周期长度C内的平均高度，故得： 在一个信号周期内，进口道车队长度是在变化的。 在红灯时间R内，车队长度Q由零增长至最大值 𝑸 𝒎 ； 在消散时间𝝉内，车队长度Q由最大值 𝑸 𝒎 减少至零。

66 4.2 车辆延误计算 （2）车辆延误 小时车辆延误是指在进口道持续一小时情况下得车辆延误，用D表示，单位为辆•时/时。 在持续时间内，车流到达率为q，则小时车辆延误D等于周期车辆延误d乘以小时周期数K。 小时车辆延误 D 周期车辆延误d单位为辆•秒，当用单位辆•时来表示时，改写为 d/3600（辆•时），又小时周期数K=3600/C，则得小时车辆延误D。 比较小时车辆延误D与平均排队长度 𝑸 可见，两者单位不同，其数值相等。

67 4.2 车辆延误计算 特点 3.临界饱和（饱和）状况 车辆受阻过程分析 到达车流率q等于通行能力N，
周期来车数qC等于绿灯最大放行车辆数SG， 车队消散时间𝝉等于绿灯时间G。 特点 3.临界饱和（饱和）状况 车辆受阻过程分析 临界饱和车辆受阻图 G—相位i绿灯时间 R—相位i红灯时间 N辆 t秒 GS,qC,Sτ N q S τ G R C Qm 分析车辆受阻图可知，在饱和状况下，车流到达率q、饱和流率S和相位流量比y均有其临界值： 1)在S和𝝀一定的情况下,q达到其最大值，即𝒒= 𝒒 𝒎𝒂𝒙 =𝑵； 2)在q和𝝀一定的情况下，q为其最小值，即𝑺= 𝑺 𝒎𝒊𝒏 ； 3)在q和S一定的情况下，𝝀为其最小值，即𝝀= 𝝀 𝒎𝒊𝒏 ； 在实际中，饱和状况是极不稳定的，只要q接近 𝒒 𝒎𝒊𝒏 ，即q接近N，或S接近 𝑺 𝒎𝒊𝒏 ，或𝝀接近 𝝀 𝒎𝒊𝒏 ，进口道交通状况就会由欠饱和变为过饱和，几乎无法维持在饱和状况。

68 4.2 车辆延误计算 (2)车辆延误 周期车辆延误d 平均车辆延误 𝒅
在持续时间内，车流到达率为q=N，则平均车辆延误 𝒅 等于周期车辆延误d除以周期放行车辆数qC，即： 平均车辆延误 𝒅

69 4.2 车辆延误计算 (2)车辆延误 平均排队长度 𝑸 小时车辆延误D
在持续时间内，车流到达率q=N，则平均排队长度 𝑸 等于周期车辆延误d除以信号周期C，可视为延误三角形的平均高度即： 平均排队长度 𝑸 小时车辆延误D与平均排队长度 𝑸 数值相同，只是两者单位不同，即： 小时车辆延误D

70 4.2 车辆延误计算 4.过饱和状况 特点 导致𝒒>𝑵的原因是多方面的，主要是： 到达车流率q大于通过能力N，
周期来车数qC大于绿灯最大放行车辆数SG， 车队所需消散时间𝝀大于绿灯时间G。 特点 到达率q增加，𝒒> 𝑵 𝒎𝒂𝒙 ,从而使𝒒>𝑵； 饱和流率S降低，𝑺< 𝑺 𝒎𝒊𝒏 ，通行能力𝑵=𝑺𝝀随之减小，出现𝒒>𝑵； 绿信比𝝀减小，𝝀= 𝝀 𝒎𝒊𝒏 ，通行能力𝑵=𝑺𝝀随之减小，出现𝒒>𝑵； 导致𝒒>𝑵的原因是多方面的，主要是：

71 4.2 车辆延误计算 车辆受阻过程分析 在过饱和持续时间内，车流到达率q，且𝒒>𝑵 ，致使进口道上出现滞留车队。
设第一个信号周期内的过饱和车辆受阻过程如图所示。 R N (1) (2) 信号周期I Q1 qC NC 信号周期车辆受阻图(I) N辆 t秒 q S C (1)-正常相位延误 (2)-过饱和延误 G 在绿灯时间G结束时，在进口道处存在滞留车队，其长度为 𝑸 𝟏 ，即： 式中： 𝑸 𝟏 ----信号周期I的滞留车队，单位：辆

72 4.2 车辆延误计算 车辆受阻过程分析 第二个信号周期的过饱和车辆受阻图
(1) (2) 信号周期Ⅱ Q2 NC (1)-正常相位延误 (2)-过饱和延误 N 辆 t秒 q S C Q1 信号周期车辆受阻图(Ⅱ) G—相位i绿灯时间 R—相位i红灯时间 R G 信号周期I滞留车队 𝐐 𝟏 是信号周期Ⅱ的初始车队长度；信号周期Ⅱ绿灯时间G结束时，进口道滞留车队为 𝐐 𝟐 。 式中： 𝑸 𝟐 ----信号周期Ⅱ的滞留车队，单位：辆

73 4.2 车辆延误计算 车辆受阻过程分析 若上述过饱和过程延续至第三个信号周期，并记延续持续时间为T，则过饱和车辆受阻过程如图，滞留车队长度为： NT qT N(veh) t(s) G R S Q3 Q2 Q1 N q 持续时间T车辆受阻图 T C 取 T=3C，则得： 在延续时间T内，滞留车队Q的变化如图： (q-N)T Ⅲ Ⅱ I t(s) Q（veh） Q3 Q2 Q1 持续时段T滞留车队图 T 𝑸

74 4.2 车辆延误计算 (2)车辆延误 在过饱和延续时间T内，车辆延误等于正常相位延误 𝑫 𝟏 和过饱和延误 𝑫 𝟐 两部分之和，即：
已知正常相位延误 𝑫 𝟏 是由于红灯期间车辆受阻排队而导致的车辆延误，对应饱和状况下的小时车辆延误： 过饱和延误 𝑫 𝟐 是由于车流到达率q大于通行能力N而出现的车辆延误，其值与饱和度x和持续时间T有关，即： 将饱和度𝒙= 𝒒 𝑵 代入上式，得： 在过饱和延续时间T内，车辆延误等于正常相位延误 𝑫 𝟏 和过饱和延误 𝑫 𝟐 两部分之和，即：

75 4.2 车辆延误计算 (2)车辆延误 由以上分析可见，正常相位延误 𝑫 𝟏 是在𝒙=𝟏情况下求得的，与饱和度x和持续时间T无关；而过饱和延误 𝑫 𝟐 则与饱和度x、持续时间T密切相关，饱和度越高，持续时间越长，过饱和延误部分就越大。 此外，上式表明，当𝒙=𝟏时，过饱和延误 𝑫 𝟐 =𝟎 。但在实际中，存在过饱和延误，即 𝑫 𝟐 ≠𝟎。为此，对过饱和状况下的车辆延误尚需作进一步讨论。

76 4.2 车辆延误计算 F·韦伯斯特运用排队论，并通过计算机模拟与试验研究，建立了韦伯斯特延误模型。此模型只适用于欠饱和状况下车辆延误的估计，韦伯斯特延误曲线如图所示。 1.正常相位延误 𝐷 1 已知欠饱和车辆延误，即正常通行状态下周期延误表达式： D q x D2 D1 1.0 0.9 0.8 0.7 韦伯斯特延误曲线 车辆延误 组成 随机延误 将𝒚=𝒒/𝑺代入式中，经整理后得周期延误： 正常相位延误 则一个周期内车辆平均延误时间 近似地𝝀= 𝑮 𝑪 =(𝑪−𝑹)/𝑪，可推得𝑹=𝑪(𝟏−𝝀)， 代入上式，可写为：

77 4.2 车辆延误计算 2.随机延误 𝐷 2 𝒅 𝟏 和 𝑫 𝟏 表示了交通流均匀到达引起的 车辆平均延误时间，这是基于q为常量的 基本假定，实际车流到达率存在波动， 故需考虑附加的随机延误。 由于车辆随机达到引起的延误时间有多 种不同的表达方式，韦伯斯特在假定交 通流的到达为泊松分布时，先求出理论 公式，再用模拟方法加以修正，得出随 机延误模型。 D q x D2 D1 1.0 0.9 0.8 0.7 韦伯斯特延误曲线 正常相位延误 随机延误 车辆延误 组成 车辆平均延误 式中，第一项表示考虑随机波动的泊松分布到达，第二项表示由模拟方法求出的修正项，因此， 𝑫 𝟐 代表车辆到达率随机波动产生的附加延误时间，包括个别周期出现过饱和情况而产生的附加延误时间。

78 4.2 车辆延误计算 3.韦伯斯特延误模型 综合 𝑫 𝟏 和 𝑫 𝟐 ，韦伯斯特延误模型可表达为：
综合 𝑫 𝟏 和 𝑫 𝟐 ，韦伯斯特延误模型可表达为： 上式中，第一项表示均匀到达；第二项表示考虑随机波动的泊松分布到达；第三项表示由模拟方法求出的修正项。 小时车辆延误模型 4.模型特性分析 在信号配时参数一定的情况下，由韦伯斯特延误模型可求得不同饱和度 （或流量 ）下的正常相位延误 𝑫 𝟏 和随机延误 𝑫 𝟐 。 韦伯斯特延误模型只适用于欠饱和状况下车辆延误的估计。 当饱和度较低时，计算结果比较符合实际； 当饱和度偏高，特别是接近1时，计算结果与实际相差较大； 当饱和度等于1和大于1时，该模型的结果显然是不符合实际的。 鉴于韦伯斯特延误模型的不足之处，为此有必要寻求既适用于欠饱和，又适用于过饱和状况下的延误模型。

79 4.2 车辆延误计算 在韦伯斯特延误模型的基础上，给出综合延误模型。此模型描述两部分车辆延误：正常相位延误 𝑫 𝟏 和随机延误与过饱和延误 𝑫 𝟐 。 综合延误模型可表示为𝐃= 𝑫 𝟏 + 𝑫 𝟐 ，即： D2 Ds D1 1.1 1.0 0.9 0.8 0.7 q x D 综合延误曲线 其中，第一项为正常相位延误 𝑫 𝟏 ，与韦伯斯特延误模型的相同。 第二项考虑了随机与过饱和交通延误 𝑫 𝟐 ，用平均过剩滞留车辆数（或过饱和时溢出车辆数） 𝑵 𝟎 与饱和度x的乘积表达式描述，即： 当x> 𝑥 0 时 当x≤ 𝑥 0 时 式中： 式中： 𝒙 𝟎 =𝟎.𝟔𝟕+ 𝑺∙ 𝑮 𝒆 𝟔𝟎𝟎 ,S为饱和流量， 𝑮 𝒆 为有效绿灯时间

80 4.2 车辆延误计算 由综合延误模型可绘制延误曲线，与韦伯斯特延误模型比较，可见： （1） 此模型既适用于欠饱和，又适用于过饱和状况；
（2）当饱和度较低时，计算结果与韦伯斯特延误模型相近； （3） 该模型能描述在饱和度x =1及其附近时的交通状况； （4） 当x >>1时，随机与过饱和延误 𝑫 𝟐 趋近与过饱和延误 𝑫 𝒔 。 D2 Ds D1 1.1 1.0 0.9 0.8 0.7 q x D 综合延误曲线

81 4.3 饱和流量的确定 饱和流量值可通过现场实地观测求得，但在某些情况下，尤其是在设计一个新的交叉口时，无法用实测的方法求得饱和流量值。
需建立一种计算方法，以运用一些简便易行的公式或图表来求得饱和流量值。 须首先找出所有影响饱和流量的因素，并确定它们与饱和流量之间的数学关系。 1. 车道宽度与饱和流量的关系 假设把通过交叉口的所有车辆都视为标准小客车，而且不存在转弯车流，这时饱和流量与车道宽度有如下的线性关系式： 式中： W----进口车道总宽，以米计。 该式仅适用于车道宽度为5.2～18米的情况。当车道宽度在3～5.1米时，饱和流量与车道宽度不再呈现线性关系，为此，我们给出建议值。 车道宽度W(m) 3.0 3.3 3.6 3.9 4.2 4.5 4.8 5.1 饱和流量S(pcu/h) 1850 1875 1900 1950 2075 2250 2475 2700

82 4.3 饱和流量的确定 随着交通的发展，以上反映二十世纪五十年代国外交通状况的公式和建议值不再适用，人们开始利用非线性关系表示道宽与饱和流量关系。 到八十年代，R·金伯建立了一个饱和流量与车道宽度的非线性关系式： 国内研究人员也曾根据在北京的观测结果，提出了一个按车道宽度计算直行车道饱和流量的公式：

83 4.3 饱和流量的确定 2.车辆类型的影响 在计算饱和流量时，不同类型车辆混合行驶的车道中，每一种车辆对饱和流量影响程度是不同的，韦伯斯特根据英国的交通状况，提出采用“折算标准小客车单位”（pcu）作为计算车道饱和流量的标准单位。其折算系数如下： 1辆中型或重型载货卡车＝1.75辆标准小客车（即1.75 pcu） 1辆公共汽车＝2.25辆标准小客车（即2.25pcu ） 1辆轻型载货卡车＝1.00辆标准小客车（即1.00pcu ） 1辆有轨电车＝2.50辆标准小客车（即2.50pcu ） 1辆摩托车＝1/3辆标准小客车（即1/3 pcu） 1辆自行车＝0.20辆标准小客车（即0.20 pcu） 这些折算系数在应用中可根据实际情况进行修正。

84 4.3 饱和流量的确定 3.左转车流的影响 左转车流对饱和流量的影响，是指交叉口处于正常运行状态时，左转车流的存在对车道饱和流量的影响。
通常，左转车流的影响取决于是否为左转车流设置了专用信号相位，以及有没有与左转车流相对行驶的直行车流存在，左转车的饱和流量可按下列四种情况来考虑。 未单独设置左转车专用车道，也不存在该左转车流的对向车流，此时一般不考虑左转车的影响； 设有专用左转车道，但没有对向车流的情况，它主要取决与转弯半径大小； 未设置专用左转车道，有对向车流存在的情况，我们可将混合车道上每一辆左转车折合为1.75辆直行车； 设置有专用左转车道，有对向车流存在的情况，通常通过计算方式得出饱和流量与左转流量。

85 4.3 饱和流量的确定 4.右转车流的影响 右转车流对饱和流量的影响，主要取决于转弯半径和过街行人交通量。
右转车专用车道的饱和流量与转弯半径的关系，与左转弯车道的情况类似。 但是，对于右转与直行车混合行驶车道，当右转车数量很少时，右转车的 影响微乎其微，不必对直行车道饱和流量作任何修正。 当混合车道上的右转车数量超过总数10％，对于超出的部分，可按每辆右 转车折为1.25辆直行车考虑。

86 4.3 饱和流量的确定 5.在进口道上停放车辆的影响 根据实际观测的结果，在进口道上停放车辆造成饱和流量的下降值恰好等于停车线处损失的那一部分车道宽度所具有的饱和流量值。因此，只要求出车道宽度的损失值，就可根据下式求出饱和流量的减少值： 车道有效宽度的损失值 𝑾 𝟎 ，可用下面的公式计算： 式中： Z----离停车线最近的一辆停靠车辆距停车线的距离。Z值不应小于7.62。 如果Z<7.62m，则取Z=7.62m； G---绿灯时间 (s)。 若上式的计算结果为负值，则应取 𝑾 𝟎 =0，表明停放在进口道上的车辆不影响车道饱和流量，上式只适用于车道上停放小客车的情况，如果停放的是卡车或较宽的面包车，则应按上式计算出的 𝑾 𝟎 值应再乘以1.5。

87 4.3 饱和流量的确定 过街行人对机动车道饱和流量的影响比较复杂，需要根据实际情况进行修正，一般没有统一的估算这种影响的方法。
6.过街行人的影响 过街行人对机动车道饱和流量的影响比较复杂，需要根据实际情况进行修正，一般没有统一的估算这种影响的方法。

88 谢谢！ 交通控制概论的学习实际上是为同学们打下基础，让同学们对交通控制有一个基本的认识，之后，我们将一同探索交通控制具体知识。 谢谢大家。