內容簡介
本書在介紹城市交通信號控制經典理論的基礎上,從提高整書的系統性和先進性的角度出發,設定以下主要內容信號控制設定方法、基礎交通流理論、交叉口設計、交通流檢測器、信號相位最佳化、單點配時設計、幹線協調配時設計、公交信號優先、城市快速路控制、信號控制系統介紹、交通信號配時最佳化軟體介紹、交通信號控制的實施及套用等方面.本書定位為較系統的城市交通信號控制參考書,可以作為相關課程的教材,亦可作為高等院校、科研機構、交通管理部門及企業單位中從事交通管理與控制相關工作的各類人員的參考讀本。
前言
秦治馳道,漢通西域,歷經數千年,道路交通系統已成為“衣食住行”中“行”的最主要方式。近代的工業化發展徹底改變了生產力水平,也極大地推進了城鎮化進程,目前中國生活在城市中的人口已經過半,且城鎮化建設規模仍在不斷擴大。與此同時,華夏神州車輪滾滾,九州大地之上小汽車已進入尋常百姓家。人口密集、經濟發達的“城市”,更是聚集了高密度的機動車,機動車在為居民出行帶來便利、舒適的同時,也導致了道路運行壓力的不斷增加,進而產生了困擾全體道路交通出行者的交通擁堵、交通事故、環境惡化等問題。
當前中國城市道路絕大部分為平面道路,由此產生了成千上萬個平面交叉口。作為管理平面交叉口的最主要手段,信號控制近年來在中國城市中的套用發展迅猛。據估計,目前全中國年均增設、更新信號控制交叉口的數量已經過萬,信號控制的優劣已經成為影響中國城市道路交通系統運行效率的重要因素。
從誕生之日起,城市道路交通信號控制在百餘年的發展歷程中不斷革新,技術水平、控制理念不斷進步,且隨著城市道路交通系統的不斷發展仍將不斷改革更新,而近年來迅速發展的智慧型交通系統、多源交通信息採集技術等,也將為城市道路交通信號控制水平的不斷提高提供強有力的支撐。
城市道路交通信號控制涉及眾多方面的內容,除信號控制本身,信號控制運行的效率與交通組織、道路設計等方面密切相關。就信號控制內部而言也很複雜,既需要考慮基本的交通流模型、檢測器設計等內容,也要能夠從點、線、面等不同層面去最佳化相位方案、配時參數等;既需要考慮不斷出現的新的控制內容如公交優先、快速路信號控制等,也要兼顧信息通信技術的發展而不斷改進交通信號控制系統;更為重要的是交通信號控制運行的效果很大程度上依賴於科學合理的信號控制設計、建設及維護工作等。本書從上述的多個方面入手編寫,以期能夠為信號控制相關人員提供較為全面的知識體系,如科研人員、在校學生、交通管理人員、企業研發及工程人員等。
本書第1~3、5~8、10、11、13、14章由李瑞敏執筆完成,第4、9、12章由章立輝執筆完成。在本書成稿過程中,編者向國內外領域專家進行了諮詢並得到了眾多寶貴意見,主要包括北京工業大學李振龍、華南理工大學盧凱、中國城市規劃設計研究院交通專業分院戴繼鋒、北京易華錄信息技術股份有限公司栗紅強、中國人民公安大學朱茵、合肥工業大學張衛華、同濟大學馬萬經、precisionsystem,inc王建偉等。在此表示誠摯的感謝。
感謝清華大學出版社的秦娜編輯對本書的關注、支持、完善、建議以及辛苦的編校工作。本書的部分成果來自國家自然科學青年基金、國家自然科學基金等項目,本書的出版得到了國家科技支撐計畫課題的部分支持。
信號控制的研究成果用浩如煙海來形容恐怕也不為過,本書的內容只是作者多年來學習、研究、教學、實踐中的一些所得,無法涵蓋更多的範圍。我國的城市交通信號控制所面臨的狀況又由於不同的發展階段、不同的機動化程度、不同的城市特性而千差萬別,僅期望本書能夠為我國城市交通信號控制系統的改善略盡綿薄之力。
考慮到知識點的分布,本書編譯了國外的一些研究成果,但由於國內外城市道路交通系統特性方面的差異,一些規則、參數未必能夠直接適用於我國的城市道路交通信號控制,僅供學習時參考。
由於時間、學識所限,本書難免存有局限,希冀本書的讀者能夠給出完善的建議,如需要與本書配套的課程ppt,也可通過信箱與作者聯繫。
目錄
第1章概述
1.1城市交通信號控制概述
1.1.1交通控制類型
1.1.2城市交通信號控制的目的
1.1.3城市交通信號控制的作用
1.1.4城市交通信號控制的歷史與發展
1.2交通信號控制分類
1.2.1按控制範圍劃分
1.2.2按控制方式劃分
1.2.3特殊的信號控制
1.3設定交通信號控制的分析方法
1.3.1概述
1.3.2美國交通信號控制設定依據
1.3.3德國交通信號控制設定依據
1.3.4我國交通信號控制設定依據
1.3.5其他
1.4交通控制參數與概念
1.4.1定時控制相關參數
1.4.2感應控制相關參數
1.4.3協調控制相關參數
1.4.4其他相關概念及參數
思考題
參考文獻
第2章信號控制交通流基礎理論
2.1信號控制交叉口車輛運行基本規律
2.1.1車輛行駛軌跡及排隊
2.1.2交通流量圖
2.1.3累積車輛圖
2.1.4排隊累積圖
2.2飽和流率
2.2.1飽和流率的測量與分析
2.2.2飽和流率估算方法
2.2.3飽和流率的其他影響因素
2.3通行能力及飽和度
2.3.1車道通行能力及飽和度
2.3.2相位通行能力及飽和度
2.3.3交叉口通行能力及飽和度
2.3.4通行能力分析
2.4關鍵車道
2.4.1關鍵車道的基本概念
2.4.2轉彎流量等效因子
2.4.3關鍵車道的識別
2.4.4關鍵車道流量和最大值
2.4.5確定恰當的周期長
2.4.6案例
2.5延誤
2.5.1延誤類型
2.5.2基本分析
2.5.3信號控制延誤的組成要素
2.5.4穩態理論
2.5.5定數理論
2.5.6過渡函式曲線
2.5.7HCM中的延誤模型
2.6停車次數
2.6.1基本分析
2.6.2穩態理論
2.6.3定數理論
2.6.4過渡函式
2.7排隊長度
2.7.1穩態理論
2.7.2定數理論
8.4.2集中式系統
8.5優先策略
8.5.1基於運行時刻表
8.5.2基於車頭時距
8.5.3基於配時方法
8.6公交信號優先項目的實施
8.6.1實施步驟
8.6.2實施事項
8.6.3輔助措施
8.7信號控制系統中公交信號優先模組發展情況
8.8套用情況
思考題
參考文獻
第9章城市快速路控制
9.1匝道控制
9.1.1匝道信號控制
9.1.2其他匝道控制方法
9.2主線控制
9.2.1快速路主線的交通流特徵
9.2.2限速控制方法
思考題
參考文獻
第10章交通信號控制系統基本原理
10.1發展歷程
10.2信號控制系統組成
10.3交通信號控制系統結構
10.3.1分散式系統
10.3.2集中式系統
10.3.3多層分散式控制系統
10.4交通信號控制系統分類
10.5自適應交通控制系統的特性對比
10.6信號控制系統的發展方向
10.6.1信號控制系統的發展特點
10.6.2信號控制系統的發展趨勢
10.6.3信號控制系統的適應性問題
思考題
參考文獻
第11章典型交通信號控制系統
11.1SCOOT系統
11.1.1SCOOT基本原理
11.1.2系統架構
11.1.3SCOOT最佳化過程
11.1.4SCOOT的擴展功能
11.1.5SCOOT系統的特點
11.2SCATS系統
11.2.1SCATS系統的結構
11.2.2SCATS的子系統及關鍵參數
11.2.3SCATS的參數最佳化
11.2.4SCATS的特點
11.2.5SCOOT系統與SCATS系統的分析與比較
11.3SPOT/UTOPIA系統
11.3.1SPOT
11.3.2UTOPIA
11.3.3中心軟體
11.3.4互動和監視工具
11.3.5SPOT/UTOPIA系統特點
11.4MOVA
11.4.1MOVA概述
11.4.2MOVA控制原理
11.4.3過飽和控制原理
參考文獻
第12章交通信號最佳化軟體
12.1SynchroStudio
12.1.1主要模組
12.1.2Synchro的主要功能
12.1.3SimTraffic的主要功能及特點
12.2PASSER
12.2.1PASSERⅡ02
12.2.2PASSERⅢ98
12.2.3PASSERⅣ96
12.2.4PASSERⅤ09
12.3OSCADYPRO
12.3.1簡介
12.3.2OSCADYPRO的功能
12.3.3關鍵模組及模型
12.3.4數據輸入
12.4TRANSYT
12.4.1概述
12.4.2仿真模型
12.4.3最佳化原理與方法
12.4.4TRANSYT15
12.4.5TRANSYT7F10
12.5CROSSIG
12.5.1CROSSIG的功能與特點
12.5.2CROSSIG最佳化的簡要流程
12.5.3CROSSIG中信號配時參數的確定方法
12.5.4CROSSIG信號配時設計流程
12.6信號控制最佳化軟體選擇
12.6.1各軟體對比分析
12.6.2軟體選擇
12.7微觀交通仿真軟體
參考文獻
第13章交通信號控制機
13.1交通信號控制機構成及功能
13.1.1交通信號控制機的構成
13.1.2交通信號控制機的基本功能
13.2信號機類型
13.2.1基本類型
13.2.2國外信號機類型
13.2.3NEMA標準
13.2.4Model170型信號控制機
13.2.5ATC標準
13.3我國的交通信號控制機發展及現狀
13.3.1發展歷程
13.3.2相關標準
13.3.3現狀
思考題
參考文獻
第14章交通信號控制的實施及套用
14.1影響因素
14.1.1地點位置
14.1.2路網特點
14.1.3交叉口幾何特徵
14.1.4出行需求特點
14.2信號控制類型的選擇
14.2.1國內的原則
14.2.2國外經驗
14.2.3信號控制系統的選擇
14.3自適應交通信號控制系統的實施
14.4交通信號配時最佳化的實施
14.4.1信號配時最佳化的巨觀思路
14.4.2信號配時最佳化的工作流程
14.4.3信號配時最佳化流程實例
14.5交通信號控制的維護
14.5.1交通信號運行維護
14.5.2日常維護
思考題
參考文獻