CN102044160A - 短车道上右转车通过信号交叉口的放行方法及其控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了混合交通下短车道上右转车辆通过信号交叉口的放行方法及其控制系统，这个控制系统包括交通标志标线、检测设备、渠化措施、信号控制设施，基于该系统的放行方法为：短车道上的右转车辆排满短车道后即给其一个绿灯时间让其通行，同侧的直行非机动车停止放行；短车道上排队的车辆清空后，放行直行非机动车，左转的非机动车道停驶于左转待驶区上；当检测器检测到短车道排满时，再次放行右转车辆，禁行直行非机动车。本技术方案可以①避免机非冲突、提高交叉口安全性，②提高绿灯时间和短车道的利用率，③减少了右转车辆和非机动车的延误、提高交叉口的通行能力，④使得交叉口的交通管理更加人性化。

Description

短车道上右转车通过信号交叉口的放行方法及其控制系统

技术领域

本发明涉及交通工程中交通管理与控制领域中的一种交叉口右转车的放行方法及其控制系统。

背景技术

一般情况下，传统的平面信号交叉口右转机动车流的放行方法有两种，一种是右转车流不受信号控制，在任何时段可以通行；采用这种方法对交叉口的时空资源利用率较高，但存在右转车和同侧的直行非机动车车产生冲突的情况，有很多的不安全因素。另一种方法是给右转车辆专用的绿灯信号相位，使得右转车和同侧非机动车在时间上分开放行，从而达到避免机非冲突的目的，但这种方法会使得绿灯时间的利用率降低。以上两种方法一种重视安全但是忽略了效率，另一种方法重视效率但是忽略了安全。

近些年来，一些城市的交叉口为提高通行能力，不断的对交叉口进口道进行拓宽，并形成短车道，如若仍使用对右转方向给予专用相位的放行方法，当直行方向有通行权时，右转方向禁止通行，在短车道上排队等候并溢出短车道的车辆会阻碍直行车的通行(如附图2)。这对于解决右转车在交叉口的放行问题增加了难度。

为有效利用绿灯时间，并考虑交叉口的通行安全，根据短车道车流运动规律和自行车流行驶特点，本专利提出了一种新的放行方法。在解决传统放行方法下效率和安全这一对矛盾的基础上，本发明还可以解决下列问题：

①交叉口拓宽后短车道长度不足，其它车道的车辆经过交织、冲突后行驶至短车道上，在绿灯开启前，短车道上排满车辆，只有在绿灯开启后的一段时间内，在短车道上排队的车辆可以以饱和流率通过交叉口，短车道可被充分利用，这段时间过后，短车道无法被完全利用，此时短车道以及绿灯时间的利用效率会降低。

②使用对右转方向给予专用相位的放行方法，当直行方向有通行权时，右转方向禁止通行，在短车道上排队等候并溢出短车道的车辆会阻碍直行车的通行。

发明内容

本发明为了解决右转车放行时的效率和安全问题，并结合右转车道是短车道的条件提出了一种新的放行方法及控制系统。具体技术方案如下：

一种短车道上右转车通过信号交叉口的放行方法，对于一个含右转短车道的平面信号交叉口，设置的控制系统包括信号控制机和四个路口对应的四组检测显示设备，每组检测显示设备包括视频检测器、直行信号灯A1、右转专用信号灯B1、左转专用信号灯C1和直行非机动车信号灯A2、停车线非机动车放行信号灯A3和可变情报板D1；

对于任一个路口：

视频检测设备安装在右转短车道的右侧，视频检测设备的摄像头对准交叉口拓宽过渡段；非机动车左转待驶区设在右转车道停车线前10～20米处；信号灯A1、信号灯B1、信号灯C1和信号灯A2布设在出口道处的相应位置；在交叉口非机动车进口道停车线处设信号灯A3；可变情报板D1设在右转车道和直行非机动车道间的分隔带或是非机动车车道右侧靠近停车线的位置；视频检测设备、信号灯B1和信号灯A2、A3以及可变情报板D1共同连接在信号控制机上；

放行步骤包括：

当某一进口直行方向机动车获得绿灯信号时，右转方向也随之获得通行权，本向直行和左转非机动车在停车线处等候，直至右转短车道上原先排队车辆释放完毕后，再释放直行非机动车，同时提示左转非机动车行驶至左转车待驶区；

当检测器检测到右转短车道再次排满车辆时，放行该方向；此时，本侧非机动车禁止通过停车线；直至右转短车道上排队车辆释放完毕后，再次释放直行非机动车；

上述步骤循环进行，直至本向直行机动车所剩余绿灯时间不足本向非机动车安全通过交叉口的最小时间时，不论右转机动车是否被放行，本向直行非机动车将被放行，直到本向直行机动车获得红灯信号。

放行过程中信号灯和可变情报板的显示方法是，

当交叉口某进口道直行机动车获得了绿灯时长为t1的信号时，信号灯A1由红变绿，本进口右转车同时获得绿灯信号，信号灯B1由红变绿，直行非机动车所获得信号仍为红灯，即信号灯A2和A3仍为红。

对于所述控制系统，包括信号控制机和与四个路口对应的四组监测显示设备，每组检测显示设备包括视频检测器、直行信号灯A1、右转专用信号灯B1、左转专用信号灯C1和直行非机动车信号灯A2、停车线非机动车放行信号灯A3和可变情报板D1；

对于任一个路口：

视频检测设备安装在右转短车道的右侧，视频检测设备的摄像头对准交叉口拓宽过渡段；非机动车左转待驶区设在右转车道停车线前10～20米处；信号灯A1、信号灯B1、信号灯C1和信号灯A2布设在出口道处的相应位置；在交叉口非机动车进口道停车线处设信号灯A3；可变情报板D1设在右转车道和直行非机动车道间的分隔带或是非机动车车道右侧靠近停车线的位置；视频检测设备、信号灯B1和信号灯A2、A3以及可变情报板D1共同连接在信号控制机上。

本技术方案的思路是短车道上的右转车辆排满短车道后即给其一个绿灯时间让其通行，此时为避免交通冲突，同侧的直行非机动车停止放行；短车道上排队的车辆清空后，放行直行非机动车，左转的非机动车道停驶于左转待驶区上；当检测器检测到短车道排满时，再次放行右转车辆，禁行直行非机动车。

与现有技术相比，本技术方案的优点有：

●大大减少了右转车和直行非机动车的冲突，提高了安全性

●右转机动车和直行非机动车总是分别以相对饱和的状态通过交叉口，提高了交叉口的时空资源利用率。

●短车道上排队车辆的及时清空减少了溢出车辆对直行车辆的影响。

●这种方法摒弃了传统的死板的长时间的绿灯专用相位放行方法，不论对于自行车驾驶员还是机动车驾驶员，都称得上是一个非常人性化的措施。

附图说明

图1是传统放行方法下，交叉口右转冲突区域交通组织示意图；

图2是传统放行方法下，右转短车道溢出车辆对直行车辆影响示意图；

图3是控制系统的组成模块示意图；

图4是本发明各种控制设施布设示意图。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本技术方案作进一步说明：

1、交通数据采集

调查含右转短车道的平面信号交叉口各进口道的车道划分情况，信号周期情况，各相位绿灯时间t_i、红灯时间r_i(i为相位编号)；清空短车道最大车辆排队长度的时间U；非机动车车道上的非机动车流量V₂辆/h；记录并测算不受右转机动车干扰时，非机动车道上自行车流通过停车线的饱和流率S₂。非机动车通过交叉口所需要的最小时间h。(注：本例中提到的车辆为小型车，非机动车为统一尺寸的自行车)

2、各种交通设施的布设(见图4)

将视频检测设备安装在右转短车道的右侧，摄像头对准交叉口拓宽过渡段(车道由短变宽的接头处)。

非机动车左转待驶区设在右转车道停车线前10-20米左右。

机动车直行信号灯A1，右转专用信号灯B1，左转专用信号灯C1，直行非机动车信号灯A2布设在出口道处的相应位置。在交叉口非机动车进口道停车线处另设一块信号灯A3，用于停车线处非机动车的放行。

可变情报版设在右转车和直行非机动车间的分隔带或是非机动车车道右侧靠近停车线的位置。

视频检测设备、右转专用信号灯B1和直行非机动车信号A3以及可变情报板共同连接在一台信号控制机上构成控制系统。

3、放行过程中信号灯和可变情报板的显示

当交叉口某进口道直行机动车获得了绿灯时长为t₁的信号时(A1由红变绿)，本进口右转车同时获得绿灯信号(B1由红变绿)，直行非机动车所获得信号仍为红灯(A2、A3仍为红)。

本放行方法分为如下三个阶段：

第一阶段：

右转方向绿灯时间长度为事先观测到的短车道上排队车辆的消散时间U，当U时间过后(B1由绿变红)，直行非机动车获得直行绿灯时间为F的信号(A2、A3由红变绿)(F是个变量，停车线处的信号灯(A3)首次亮绿灯时，绿灯时长F必须满足红灯期间到达交叉口的自行车能够通过停车线，即

F还应小于等于疏散红灯期间和放行期间到达的非机动车的时间，

此时可变情报板显示：请左转非机动车行驶至左转待驶区。

第二阶段：

视频检测设备检测到右转短车道再次排满时，非机动车信号变成红灯(A3由绿变红，A2绿灯闪烁)，右转机动车获得绿灯信号(B1由红变绿)，时间仍为U。U时间过后(B1由绿变红)，直行非机动车获得直行绿灯时间为F的信号(A2，A3变绿)(以后的F只要满足疏散U时间内到达的非机动车

但小于等于疏散(U+F)时间内到达的非机动车，

情报板显示：左转非机动车可行驶至左转待驶区。如此进行。

第三阶段：

当直行方向机动车绿灯时间(A1)不足h时，不论右转方向信号如何，停车线处信号灯自动显示绿灯(A3和A1、A2同步)，直至本方向直行绿灯时间结束。如若右转方向是绿灯则右转车应谨慎通过冲突区，可变情报板显示：请右转车辆注意避让直行非机动车。

上述第一阶段中，

直行非机动车红灯期间排队等候的最长时间为U+r₁，获得的绿灯时间为F；

首次绿灯时间的最小值应该满足红灯期间排队等候的车辆能顺利通过停车线

即：(r₁+U)V₂≤FS₂；得出： $F\≥\frac{(r_1+U)V_2}{S_2};$

首次绿灯时间的最大值小于等于疏散红灯期间和放行期间即F期间到达的非机动车的时间

即：FS₂≤(r₁+U+F)V₂；得出： $F\≤\frac{(r_1+U)V_2}{S_2-V_2};$

上述第二阶段中，

直行非机动车所获得的绿灯时间应满足U时间内到达的自行车可以顺利通过

即：FS₂≥UV₂；得出： $F\≥\frac{{\mathrm{UV}}_2}{S_2};$

直行非机动车所获得的绿灯时间小于等于疏散U和放行期间(F期间)到达的非机动车的时间

即：FS₂≤(U+F)V₂；得出： $F\≤\frac{(U+F)V_2}{S_2};$

上述式中，V₂——自行车的到达率、S₂——自行车通过交叉口的饱和流率、U——清空右转短车道排满队时的车辆的时间、R——本向红灯时间。

Claims (4)

1.一种短车道上右转车通过信号交叉口的放行方法，其特征是，对于一个含右转短车道的平面信号交叉口，设置的控制系统包括信号控制机和与四个路口对应的四组监测显示设备，每组检测显示设备包括视频检测器、直行信号灯A1、右转专用信号灯B1、左转专用信号灯C1和直行非机动车信号灯A2、停车线非机动车放行信号灯A3和可变情报板D1；

对于任一个路口：

视频检测设备安装在右转短车道的右侧，视频检测设备的摄像头对准交叉口拓宽过渡段；非机动车左转待驶区设在右转车道停车线前10～20米处；信号灯A1、信号灯B1、信号灯C1和信号灯A2布设在出口道处的相应位置；在交叉口非机动车进口道停车线处设信号灯A3；可变情报板D1设在右转车道和直行非机动车道间的分隔带或是非机动车车道右侧靠近停车线的位置；视频检测设备、信号灯B1和信号灯A3以及可变情报板D1共同连接在信号控制机上；

放行步骤包括：

当某一进口直行方向机动车获得绿灯信号时，右转方向也随之获得通行权，本向直行和左转非机动车在停车线处等候，直至右转短车道上原先排队车辆释放完毕后，再释放直行非机动车，同时提示左转非机动车行驶至左转车待驶区；

当检测器检测到右转短车道再次排满车辆时，放行该方向；此时，本侧非机动车禁止通过停车线；直至右转短车道上排队车辆释放完毕后，再次释放直行非机动车；

上述步骤循环进行，直至本向直行机动车所剩余绿灯时间不足本向非机动车安全通过交叉口的最小时间时，不论右转机动车是否被放行，本向直行非机动车将被放行，直到本向直行机动车获得红灯信号。

2.根据权利要求1所述的短车道上右转车通过信号交叉口的放行方法，其特征是放行过程中信号灯和可变情报板的显示方法包括三个阶段：

第一阶段：

右转方向绿灯时间长度为事先观测到的短车道上排队车辆的消散时间U，当U时间过后，B1由绿变红，直行非机动车获得直行绿灯时间为F的信号，A2、A3由红变绿；此时可变情报板D1显示：“请左转非机动车行驶至左转待驶区”；

第二阶段：

视频检测设备检测到右转短车道再次排满时，非机动车信号变成红灯，A3由绿变红，A2绿灯闪烁；右转机动车获得绿灯信号，B1由红变绿，时间仍为U；U时间过后，B1由绿变红，直行非机动车获得直行绿灯时间为F的信号，A2、A3变绿；可变情报板D1显示：“左转非机动车可行驶至左转待驶区”；

第三阶段：

当直行方向机动车绿灯时间A1不足h时，不论右转方向信号如何，停车线处信号灯自动显示绿灯，A3和A1、A2同步，直至本方向直行绿灯时间结束；如右转方向是绿灯则右转车应谨慎通过冲突区，可变情报板D1显示：“请右转车辆注意避让直行非机动车”；

h为非机动车通过交叉口所需要的最小时间。

3.根据权利要求2所述的短车道上右转车通过信号交叉口的放行方法，其特征是第一阶段中，对于所述变量F，信号灯A3首次亮绿灯时，绿灯时长F必须满足红灯期间到达交叉口的自行车能够通过停车线，即

F还应小于等于疏散红灯期间和放行期间到达的非机动车的时间，即 $F\≤\frac{(r_1+U)V_2}{S_2-V_2};$

第二阶段中，F只要满足疏散U时间内到达的非机动车，即

但小于等于疏散(U+F)时间内到达的非机动车，即 $F\≤\frac{(U+F)V_2}{S_2};$

V₂——自行车的到达率、S₂——自行车通过交叉口的饱和流率、U——清空右转短车道排满队时的车辆的时间、R——本向红灯时间。

4.一种应用本方法的控制系统，包括信号控制机和与四个路口对应的四组监测显示设备，每组检测显示设备包括视频检测器、直行信号灯A1、右转专用信号灯B1、左转专用信号灯C1和直行非机动车信号灯A2、停车线非机动车放行信号灯A3和可变情报板D1；

对于任一个路口：

视频检测设备安装在右转短车道的右侧，视频检测设备的摄像头对准交叉口拓宽过渡段；非机动车左转待驶区设在右转车道停车线前10～20米处；信号灯A1、信号灯B1、信号灯C1和信号灯A2布设在出口道处的相应位置；在交叉口非机动车进口道停车线处设信号灯A3；可变情报板D1设在右转车道和直行非机动车道间的分隔带或是非机动车车道右侧靠近停车线的位置；视频检测设备、信号灯B1和信号灯A2、A3以及可变情报板D1共同连接在信号控制机上。

Images