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全球道路交通信号控制实践 | 单点定时信号控制

2020-09-07

来源 : 赛文交通网

作者 : 唐克双

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8月18日,在中国交通信号控制发展年会上,同济大学交通运输工程学院教授唐克双发表了《全球道路交通信号控制实践——单点定时信号控制》主题演讲,详细介绍了各国的道路交通控制系统在信号灯数量、控制模式、控制机及系统、信号灯显示等方面存在的异同。

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本文为唐克双的演讲实录,赛文交通网进行了不改变原意的整理(有删减)。

《全球道路交通信号控制实践——单点定时信号控制》是一本国际专著,由同济大学唐克双教授担任第一编辑和主要作者,与全世界16个国家的学者共同编写。

背景

《全球道路交通信号控制实践——单点定时信号控制》由世界交通学会(WCTRS)和荷兰爱思唯尔(Elsevier)出版集团共同出版。

这本书主要聚焦单点定时信号控制的配时流程、计算方法、参数选择和具体实施情况。

主要内容是全球信号控制实践的现状对比与差异分析;基本原则和成功实践的概括总结;配时流程、方法和参数的正确选取。

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该书总共15个章节,覆盖北美、欧洲、澳洲和亚洲的16个典型国家。

国际对比

这次主要介绍第15章内容。从12个方面,对比分析16个国家的单点定时信号控制现状和特点。

第一是信号灯数量。

信号灯数量其实很难统计,国内好像没有一个很权威的数字,真正有完整统计数量的就少数几个国家。

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第二是控制模式,也没有很严谨的统计。

美国绝大部分城市采用的都是感应控制,少部分是定时控制。

(下图)上半部分基本上是以感应和自适应控制为主,而日本很出乎意料,经济很发达,但实际上在信号控制方面非常保守,在日本想做一些信号控制创新是非常困难的事情。 下面国家绝大部分是以定时控制为主,包括中国,但这个数字是非完全统计。

最令人吃惊的是韩国, 99%都是定时控制。

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第三是信号控制机和控制系统。

我们统计了一些国内外著名的信号机和信号系统,结论是绝大部分国家(除卡塔尔、阿联酋之外)都有国产信号控制机和控制系统;西门子依然是全球应用国家最多的品牌,海外品牌信号机和控制系统在中国的市场份额逐年缩小。

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第四是信号灯显示顺序。

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在机动车方面,红灯切换到绿灯时,德国、奥地利、英国、瑞士等国家采用1-2秒的红黄灯过渡;绿灯切换到红灯时,奥地利、中国、卡塔尔、阿联酋等国家采用了绿闪。其中,中国很多城市采用红灯和绿灯倒计时。

在行人方面,绝大部分国家用绿闪和倒计时为主,但是有几个国家用红闪,例如英国和澳大利亚。除了红闪以外,欧洲、美国用橘色的方式有倒计时无倒计时两种形式显示,日本除了常规的倒计时以外,它还有两种应用,一种是语音式,服务老人和残障人士,还有一种是点减式。 

第五是信号灯安装位置。

信号灯安装位置大概有两种模式,一种是基于车道的近端安装(欧洲、澳洲、中东),还有一种是基于流向的远端安装(北美、亚洲)。

大部分亚洲国家用基于进口道+远灯布设的方式,但是也会根据实际情况,可能结合设计和驾驶员的视野也会有一些变化。

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第六是相位结构。

大体可分为三类常用表达方式:

  • 基于NEMA双环结构的表达(北美)

  • 基于灯组(Signal Group)的表达(欧洲、澳洲)

  • 基于阶段(Stage)的表达(亚洲)

第七是相序及转弯车流处理。

左转(右行交通):可前置(北美、欧洲、澳洲等感应控制应用较多国家)、一般不前置(亚洲国家)

右转:红灯期间右转许可(北美、中国等)。

还有一些有趣的特殊的转弯车流处理方式。比如澳大利亚的勾型右转。

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第八是饱和流率。

中国推荐值显著低于其他国家;印度是以道路宽度计算(混合交通流特征)。

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第九是信号周期。

北美、欧洲、澳洲:大部分路口介于60~120s;亚洲:大部分路口介于90~240s。

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第十是相位切换(绿间隔时间)。

黄灯时长一般按照速度、反应时间、加速度等参数计算确定。全红时长:至少存在五种不同的计算方法,主要涉及清空的定义和计算方式,德国方法最精细。

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十一是信号配时流程。

大体可分为四类:基于关键流向(有双环)、基于灯组、基于关键流向(无双环)、基于阶段。

十二是服务水平评价。

各国家服务水平评价大同小异,绝大部分国家采用车均延误作为运行阶段服务水平的评价指标,但在区间取值上存在一些差异。

德国引入了基于人均延误的综合评价指标,推行交叉口质量管理(Quality Management)。

日本在规划阶段可直接通过信号周期长度确定目标服务水平。

总结

各国在单点定时信号控制流程方法和规范方面的不同究其原因,在于交通流组成、驾驶行为、国家文化、交通工程技术发展程度的不同。

本书旨在通过各国现行的信号控制实践经验提供一个综合性的全球化视角,为规划设计或者改善现状的工程应用决策提供科学合理的参考依据,以期实现本书作者和潜在读者(交通工程师、信号控制软硬件工程师、维护人员、学者、学生等)的友好对话。

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