城市交通信号控制

2015年清华大学出版社出版的图书
《城市交通信号控制》是清华大学出版社出版的图书。
内容简介
本书在介绍城市交通信号控制经典理论的基础上，从提高整书的系统性和先进性的角度出发，设置以下主要内容信号控制设置方法、基础交通流理论、交叉口设计、交通流检测器、信号相位优化、单点配时设计、干线协调配时设计、公交信号优先、城市快速路控制、信号控制系统介绍、交通信号配时优化软件介绍、交通信号控制的实施及应用等方面.本书定位为较系统的城市交通信号控制参考书，可以作为相关课程的教材，亦可作为高等院校、科研机构、交通管理部门及企业单位中从事交通管理与控制相关工作的各类人员的参考读本。
前言
秦治驰道，汉通西域，历经数千年，道路交通系统已成为“衣食住行”中“行”的最主要方式。近代的工业化发展彻底改变了生产力水平，也极大地推进了城镇化进程，目前中国生活在城市中的人口已经过半，且城镇化建设规模仍在不断扩大。与此同时，华夏神州车轮滚滚，九州大地之上小汽车已进入寻常百姓家。人口密集、经济发达的“城市”，更是聚集了高密度的机动车，机动车在为居民出行带来便利、舒适的同时，也导致了道路运行压力的不断增加，进而产生了困扰全体道路交通出行者的交通拥堵、交通事故、环境恶化等问题。
当前中国城市道路绝大部分为平面道路，由此产生了成千上万个平面交叉口。作为管理平面交叉口的最主要手段，信号控制近年来在中国城市中的应用发展迅猛。据估计，目前全中国年均增设、更新信号控制交叉口的数量已经过万，信号控制的优劣已经成为影响中国城市道路交通系统运行效率的重要因素。
从诞生之日起，城市道路交通信号控制在百余年的发展历程中不断革新，技术水平、控制理念不断进步，且随着城市道路交通系统的不断发展仍将不断改革更新，而近年来迅速发展的智能交通系统、多源交通信息采集技术等，也将为城市道路交通信号控制水平的不断提高提供强有力的支撑。
城市道路交通信号控制涉及众多方面的内容，除信号控制本身，信号控制运行的效率与交通组织、道路设计等方面密切相关。就信号控制内部而言也很复杂，既需要考虑基本的交通流模型、检测器设计等内容，也要能够从点、线、面等不同层面去优化相位方案、配时参数等；既需要考虑不断出现的新的控制内容如公交优先、快速路信号控制等，也要兼顾信息通信技术的发展而不断改进交通信号控制系统；更为重要的是交通信号控制运行的效果很大程度上依赖于科学合理的信号控制设计、建设及维护工作等。本书从上述的多个方面入手编写，以期能够为信号控制相关人员提供较为全面的知识体系，如科研人员、在校学生、交通管理人员、企业研发及工程人员等。
本书第1~3、5~8、10、11、13、14章由李瑞敏执笔完成，第4、9、12章由章立辉执笔完成。在本书成稿过程中，编者向国内外领域专家进行了咨询并得到了众多宝贵意见，主要包括北京工业大学李振龙、华南理工大学卢凯、中国城市规划设计研究院交通专业分院戴继锋、北京易华录信息技术股份有限公司栗红强、中国人民公安大学朱茵、合肥工业大学张卫华、同济大学马万经、precisionsystem,inc王建伟等。在此表示诚挚的感谢。
感谢清华大学出版社的秦娜编辑对本书的关注、支持、完善、建议以及辛苦的编校工作。本书的部分成果来自国家自然科学青年基金、国家自然科学基金等项目，本书的出版得到了国家科技支撑计划课题的部分支持。
信号控制的研究成果用浩如烟海来形容恐怕也不为过，本书的内容只是作者多年来学习、研究、教学、实践中的一些所得，无法涵盖更多的范围。我国的城市交通信号控制所面临的状况又由于不同的发展阶段、不同的机动化程度、不同的城市特性而千差万别，仅期望本书能够为我国城市交通信号控制系统的改善略尽绵薄之力。
考虑到知识点的分布，本书编译了国外的一些研究成果，但由于国内外城市道路交通系统特性方面的差异，一些规则、参数未必能够直接适用于我国的城市道路交通信号控制，仅供学习时参考。
由于时间、学识所限，本书难免存有局限，希冀本书的读者能够给出完善的建议，如需要与本书配套的课程ppt，也可通过邮箱与作者联系。
目录
第1章概述
1.1城市交通信号控制概述
1.1.1交通控制类型
1.1.2城市交通信号控制的目的
1.1.3城市交通信号控制的作用
1.1.4城市交通信号控制的历史与发展
1.2交通信号控制分类
1.2.1按控制范围划分
1.2.2按控制方式划分
1.2.3特殊的信号控制
1.3设置交通信号控制的分析方法
1.3.1概述
1.3.2美国交通信号控制设置依据
1.3.3德国交通信号控制设置依据
1.3.4我国交通信号控制设置依据
1.3.5其他
1.4交通控制参数与概念
1.4.1定时控制相关参数
1.4.2感应控制相关参数
1.4.3协调控制相关参数
1.4.4其他相关概念及参数
思考题
参考文献
第2章信号控制交通流基础理论
2.1信号控制交叉口车辆运行基本规律
2.1.1车辆行驶轨迹及排队
2.1.2交通流量图
2.1.3累积车辆图
2.1.4排队累积图
2.2饱和流率
2.2.1饱和流率的测量与分析
2.2.2饱和流率估算方法
2.2.3饱和流率的其他影响因素
2.3通行能力及饱和度
2.3.1车道通行能力及饱和度
2.3.2相位通行能力及饱和度
2.3.3交叉口通行能力及饱和度
2.3.4通行能力分析
2.4关键车道
2.4.1关键车道的基本概念
2.4.2转弯流量等效因子
2.4.3关键车道的识别
2.4.4关键车道流量和最大值
2.4.5确定恰当的周期长
2.4.6案例
2.5延误
2.5.1延误类型
2.5.2基本分析
2.5.3信号控制延误的组成要素
2.5.4稳态理论
2.5.5定数理论
2.5.6过渡函数曲线
2.5.7HCM中的延误模型
2.6停车次数
2.6.1基本分析
2.6.2稳态理论
2.6.3定数理论
2.6.4过渡函数
2.7排队长度
2.7.1稳态理论
2.7.2定数理论
2.7.3过渡函数
2.7.4绿灯开始时的平均排队长度
2.8信号控制评价指标
2.8.1概述
2.8.2典型评价指标
2.8.3行人评价指标
2.8.4自行车评价指标
2.8.5信号控制交叉口服务水平
2.8.6交通控制评价方法
2.9过饱和交通流状态
思考题
参考文献
第3章交叉口渠化设计
3.1交叉口渠化设计的基本规定
3.1.1交叉口渠化设计的范围与内容
3.1.2交叉口渠化设计的原则与要求
3.2交叉口形状
3.2.1交叉口进口方向数
3.2.2道路夹角
3.2.3视距
3.2.4路缘石转弯半径
3.2.5Y形交叉口
3.3机动车交通组织设计
3.3.1机动车道设计总体要求
3.3.2左转交通设计
3.3.3右转车道的设计
3.3.4可变车道
3.3.5可变进口道
3.4自行车交通组织设计
3.4.1基本原则
3.4.2设计方法
3.5行人交通组织设计
3.5.1设计原则
3.5.2行人过街横道设计
3.5.3交叉口范围内的行人设施处理措施
3.5.4路缘石坡道设计
3.6交叉口内部空间交通组织设计
3.7案例分析
3.7.1典型交叉口案例
3.7.2右转渠化案例
3.7.3交叉口中的特殊情况
思考题
参考文献
第4章交通流检测器
4.1检测器类型
4.1.1基本功能分类
4.1.2检测原理分类
4.1.3交通流检测器的性能
4.2基本概念
4.2.1单交叉口检测器布设
4.2.2检测器运行模式
4.2.3信号控制机内存模式
4.2.4检测配置及参数
4.3检测器布设
4.3.1布设目标
4.3.2布设内容及基本概念
4.3.3低速交通流的线圈检测器设置
4.3.4为高速直行交通流服务的检测器设置
4.4不同控制方式的检测器设计
4.4.1单点感应信号控制
4.4.2城市干道及路网系统控制
4.4.3路网检测器的典型布设
4.5应用情景设计
4.5.1基本的全感应控制检测器布设
4.5.2流量密度控制检测设计
4.5.3行人检测
思考题
参考文献
第5章交通信号相位设计
5.1概述
5.1.1基本概念
5.1.2信号相位图
5.1.3“环隔离线”图
5.1.4相位搭接
5.2基本相位方案设计
5.2.1影响因素
5.2.2相位数量的选择
5.2.3信号相位顺序
5.2.4几种典型相位方案
5.3左转相位设置
5.3.1许可型左转相位
5.3.2保护型左转相位
5.3.3保护型许可型左转相位
5.3.4一个周期内两次左转
5.3.5左转相位设置条件
5.4行人相位
5.5右转相位
5.6T形交叉口
5.75岔或6岔交叉口
思考题
参考文献
第6章单点信号控制
6.1定时信号控制方案设计概述
6.1.1所需数据
6.1.2设计内容
6.1.3设计流程
6.2定时信号配时参数计算
6.2.1周期长
6.2.2绿信比
6.2.3黄灯时间及全红时间
6.2.4行人相位
6.2.5损失时间计算
6.2.6组合信号配时
6.3感应控制
6.3.1交通感应信号控制的基本原理
6.3.2交通感应信号控制的基本参数
6.3.3检测器位置
6.3.4感应控制类型
6.3.5流量密度控制
6.4信号交叉口分析
思考题
参考文献
第7章干线协调控制
7.1干线协调控制目标与类型
7.1.1干线协调控制目标
7.1.2干线协调控制类型
7.2干线协调控制基础
7.2.1时距图
7.2.2左转相位的影响
7.2.3干线控制的主要参数
7.2.4交通流协调联动类型
7.3协调条件
7.3.1影响因素
7.3.2子区划分方法
7.4干线协调控制基本类型
7.4.1单向协调
7.4.2双向协调
7.4.3案例分析
7.4.4配时方案转换模式
7.5干线协调控制参数计算方法
7.5.1干线协调控制配时所需的数据
7.5.2干线协调控制配时步骤
7.5.3干线协调控制相位差基本计算方法
7.6影响干线信号协调控制效果的因素
7.7干线协调控制的联结方法
思考题
参考文献
第8章公交优先信号控制
8.1概述
8.1.1交通信号优先类型
8.1.2公交信号优先的目标
8.1.3公交信号优先的影响因素
8.1.4公交信号优先控制所需要的信息
8.1.5公交信号优先控制可能的局限性
8.2公交信号优先方法
8.2.1被动优先
8.2.2主动优先
8.2.3实时自适应优先控制
8.2.4信号的恢复与转换
8.2.5无条件/有条件优先
8.3系统构成与系统类型
8.3.1系统总体构成
8.3.2系统类型
8.4公交信号优先系统结构
8.4.1分布式系统结构
8.4.2集中式系统
8.5优先策略
8.5.1基于运行时刻表
8.5.2基于车头时距
8.5.3基于配时方法
8.6公交信号优先项目的实施
8.6.1实施步骤
8.6.2实施事项
8.6.3辅助措施
8.7信号控制系统中公交信号优先模块发展情况
8.8应用情况
思考题
参考文献
第9章城市快速路控制
9.1匝道控制
9.1.1匝道信号控制
9.1.2其他匝道控制方法
9.2主线控制
9.2.1快速路主线的交通流特征
9.2.2限速控制方法
思考题
参考文献
第10章交通信号控制系统基本原理
10.1发展历程
10.2信号控制系统组成
10.3交通信号控制系统结构
10.3.1分布式系统
10.3.2集中式系统
10.3.3多层分布式控制系统
10.4交通信号控制系统分类
10.5自适应交通控制系统的特性对比
10.6信号控制系统的发展方向
10.6.1信号控制系统的发展特点
10.6.2信号控制系统的发展趋势
10.6.3信号控制系统的适应性问题
思考题
参考文献
第11章典型交通信号控制系统
11.1SCOOT系统
11.1.1SCOOT基本原理
11.1.2系统架构
11.1.3SCOOT优化过程
11.1.4SCOOT的扩展功能
11.1.5SCOOT系统的特点
11.2SCATS系统
11.2.1SCATS系统的结构
11.2.2SCATS的子系统及关键参数
11.2.3SCATS的参数优化
11.2.4SCATS的特点
11.2.5SCOOT系统与SCATS系统的分析与比较
11.3SPOT/UTOPIA系统
11.3.1SPOT
11.3.2UTOPIA
11.3.3中心软件
11.3.4交互和监视工具
11.3.5SPOT/UTOPIA系统特点
11.4MOVA
11.4.1MOVA概述
11.4.2MOVA控制原理
11.4.3过饱和控制原理
参考文献
第12章交通信号优化软件
12.1SynchroStudio
12.1.1主要模块
12.1.2Synchro的主要功能
12.1.3SimTraffic的主要功能及特点
12.2PASSER
12.2.1PASSERⅡ02
12.2.2PASSERⅢ98
12.2.3PASSERⅣ96
12.2.4PASSERⅤ09
12.3OSCADYPRO
12.3.1简介
12.3.2OSCADYPRO的功能
12.3.3关键模块及模型
12.3.4数据输入
12.4TRANSYT
12.4.1概述
12.4.2仿真模型
12.4.3优化原理与方法
12.4.4TRANSYT15
12.4.5TRANSYT7F10
12.5CROSSIG
12.5.1CROSSIG的功能与特点
12.5.2CROSSIG优化的简要流程
12.5.3CROSSIG中信号配时参数的确定方法
12.5.4CROSSIG信号配时设计流程
12.6信号控制优化软件选择
12.6.1各软件对比分析
12.6.2软件选择
12.7微观交通仿真软件
参考文献
第13章交通信号控制机
13.1交通信号控制机构成及功能
13.1.1交通信号控制机的构成
13.1.2交通信号控制机的基本功能
13.2信号机类型
13.2.1基本类型
13.2.2国外信号机类型
13.2.3NEMA标准
13.2.4Model170型信号控制机
13.2.5ATC标准
13.3我国的交通信号控制机发展及现状
13.3.1发展历程
13.3.2相关标准
13.3.3现状
思考题
参考文献
第14章交通信号控制的实施及应用
14.1影响因素
14.1.1地点位置
14.1.2路网特点
14.1.3交叉口几何特征
14.1.4出行需求特点
14.2信号控制类型的选择
14.2.1国内的原则
14.2.2国外经验
14.2.3信号控制系统的选择
14.3自适应交通信号控制系统的实施
14.4交通信号配时优化的实施
14.4.1信号配时优化的宏观思路
14.4.2信号配时优化的工作流程
14.4.3信号配时优化流程实例
14.5交通信号控制的维护
14.5.1交通信号运行维护
14.5.2日常维护
思考题
参考文献