CN102169636A - 信号交叉口自行车相位配时方法 - Google Patents

Abstract

本方法应用于信号交叉口的自行车相位配时，属于交通控制领域。针对目前没有单纯考虑自行车配时方法的问题，根据自行车流集群性的特性，利用聚类分析法，将自行车群通行阶段划分为三个阶段：逐渐扩散阶段；膨胀阶段；逐渐收缩阶段。再利用群集中心理论，将自行车群的通行过程看作是群集中心的移动。红灯时，自行车群在停车线等待，群之间排列紧凑。绿灯放行时，自行车群集中心通过停车线，进入交叉口，到达对面最后一个车道。把自行车绿灯时间分为最大排队消散时间和通过时间两部分，分别给出了相应的计算公式，并以天津市大沽南路交叉口调查数据对配时方法进行验证，结果表明用该公式算出的绿灯时间基本上保证自行车通过交叉口。

Description

信号交叉口自行车相位配时方法

技术领域

本方法应用于信号交叉口的自行车信号配时，属于交通控制领域。

背景技术

目前，所有信号控制交叉口的信号配时几乎都是以机动车交通流为关键车流，即使是在自行车交通占有很大比例的发展中国家，信号配时方案的设计也多数是以机动车交通流参数为基础，对于自行车仅仅是作为影响因素来修正信号配时方法或配时参数。中国大量自行车集群性突出，对机动车的通行能力形成干扰。因此，需要针对自行车群的特性，研究以自行车流为关键车流的信号配时算法，合理分配自行车相位绿灯时间，减少交叉口自行车群对机动车的通行能力形成干扰，同时也为以后的信号相位相序、策略组合做基础。

发明内容

本方法所采取的技术方案是自行车绿灯时间应该保证红灯期间到达的自行车离开停车线通过交叉口，自行车通过交叉口示意图如图1所示。其中：L₀为等候自行车群群集中心到停车线距离；L为行驶距离，即停车线到对面最后一个车道的距离。根据自行车流集群性的特性，利用聚类分析法，将自行车群通行阶段划分为三个阶段：逐渐扩散阶段；膨胀阶段；逐渐收缩阶段。再利用群集中心理论，自行车群的通行过程可以看作是群集中心的移动。红灯时，自行车群在停车线等待，自行车群之间排列紧凑。当绿灯开始放行时，自行车群集中心通过停车线，进入交叉口，直到自行车群中心通过对面最后一个车道。

信号交叉口自行车信号相位配时方法，其特征在于：

将自行车绿灯时间分为最大排队消散时间和通过时间两部分，其绿灯时间计算公式为：

t_min＝t₁+t₂  (1)

式中：

t₁——自行车最大排队消散时间；

t₂——自行车群中心到对面最后一个车道线的时间；

最大排队消散时间：

其中：L₀为等候自行车群群集中心到停车线距离；

自行车群中心到对面最后一个车道的时间

$t_2=\frac{L}{\frac{1}{3}(V_1+V_2+V_3)}---\left(3\right)$

L为行驶距离，即停车线到对面最后一个车道的距离。

自行车绿灯时间为：

式中：

N——自行车群中包含的自行车数(辆)；

W——自行车道宽度(m)；

W_自——自行车的宽度(m)；一般取1m；

V₀——自行车消散速度(m/s)，一般取V₀＝1/2V₁；

L₁——自行车长度(m)，一般取1.65——1.8(m)；

V₁，V₂，V₃为通行过程中不同阶段的速度(m/s)，一般V₁取2.3——2.6(m/s)，V₂取2.7——3(m/s)，V₃取3——2.5(m/s)。

本方法的有益效果是可以通过此计算公式得出以自行车为关键车流的自行车绿灯时间，基本保证红灯期间到达的自行车通过交叉口。

附图说明

自行车通过交叉口示意图。

具体实施方式

以天津市大沽南路与奉化路自南向北的实际调查数据为例，调查自行车群包含的自行车数为10，自行车道宽度为3.5m，道路宽度为40m，则通过公式(4)计算得出自行车绿灯时间为：

$t=\frac{10*1.8}{\frac{1}{2}*2.4*3.5}+\frac{40}{\frac{1}{3}(2.4+3.1+2.6)}=20\left(s\right)$

为了验证此方法的有效性，取速度两边的端值进行计算，得到最小的绿灯时间为：

$t=\frac{10*1.8}{\frac{1}{2}*2.4*3.5}+\frac{40}{\frac{1}{3}(2.6+3+3)}=19\left(s\right)$

最长的绿灯时间为：

$t=\frac{10*1.8}{\frac{1}{2}*2.3*3.5}+\frac{40}{\frac{1}{3}(2.3+2.7+2.5)}=21\left(s\right)$

从拍摄的视频中观测的红灯期间到达的自行车群中心到达对面最后一个车道线的时间是19s，以此可见，通过此自行车最小绿灯时间公式算出的配时时间，能够保证红灯期间排队的自行车通过交叉口。

Claims (1)

1.信号交叉口自行车信号相位配时方法，其特征在于：

将自行车绿灯时间分为最大排队消散时间和通过时间两部分，其绿灯时间计算公式为：

t_min＝t₁+t₂           (1)

式中：

t₁——自行车最大排队消散时间；

t₂——自行车群中心到对面最后一个车道线的时间；

最大排队消散时间：

其中：L₀为等候自行车群群集中心到停车线距离；

自行车群中心到对面最后一个车道的时间

$t_2=\frac{L}{\frac{1}{3}(V_1+V_2+V_3)}---\left(3\right)$

L为行驶距离，即停车线到对面最后一个车道的距离。

自行车绿灯时间为：

式中：

N——自行车群中包含的自行车数(辆)；

W——自行车道宽度(m)；

W_自——自行车的宽度(m)；取1m；

V₀——自行车消散速度(m/s)，取V₀＝1/2V₁；

L₁——自行车长度(m)，取1.65——1.8(m)；

V₁，V₂，V₃为通行过程中不同阶段的速度(m/s)，V₁取2.3——2.6(m/s)，V₂取2.7——3(m/s)，V₃取3——2.5(m/s)。

Images