CN102881176B - 一种设公交专用道的三进口道交叉口渠化及信号配时方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种设公交专用道的三进口道交叉口渠化及信号配时方法，包括如下步骤：步骤10）判断左转车道与右转车道是否满足合并条件：当满足合并条件时，则左转车道与右转车道合并，进入步骤20）；当不满足合并条件时，则停止进行判断；步骤20）确定进口道各车道的位置；步骤30）对交叉口进行渠化设置；步骤40）确定各车道的饱和流量；步骤50）对道路进行韦伯斯特信号配时：在步骤10）获得的交叉口各转向流量和步骤40）确定的各车道饱和流量的基础上，进行韦伯斯特信号配时，并检验是否满足行人过街的最短绿灯时长。该方法解决了十字交叉口设置公交专用道引起的空间不足问题，减少公交专用道对社会车辆通行能力的折减。

Description

一种设公交专用道的三进口道交叉口渠化及信号配时方法

技术领域

本发明属于交通管理与控制领域，涉及城市道路交叉口渠化和交叉口信号控制技术，具体来说，涉及一种设公交专用道的三进口道交叉口渠化及信号配时方法。

背景技术

随着城市经济的迅猛发展、人口规模的不断扩大，作为大运力的公共交通越来越受到人们的青睐。为了保障公交车辆的专有路权，对于三车道以上的道路，往往会考虑设置公交专用道。然而公交专用道的设置，提高了公交通行能力的同时，也占用了社会车辆的道路资源，造成了社会车辆行驶不畅，尤其直行车辆通行能力大大降低。因此，如何合理利用交叉口资源设置公交专用道受到了国内外学者的广泛关注。

研究发现，对于三车道的进口道设置公交专用道时，空间矛盾最为突出。在城市十字交叉口的各转向车流中，直行的流量往往最大，占据了交叉口车流的主导。而在现有的道路渠化方法中，在不禁止转向的前提下，公交专用道的设置必然导致了直行社会车辆与其他转向车辆合用车道。

发明内容

技术问题：本发明所要解决的技术问题是：提供一种设公交专用道的三进口道交叉口渠化及信号配时方法，解决三进口道十字交叉口设置公交专用道引起的空间不足问题，减少公交专用道对社会车辆通行能力的折减，尤其是减少对直行车辆的干扰。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种设公交专用道的三进口道交叉口渠化及信号配时方法，该方法包括如下步骤：

步骤10）判断左转车道与右转车道是否满足合并条件：将十字交叉口进口道各转向流量作为车道合并的判断参数，通过实地调查获得十字交叉口东进口、南进口、西进口和北进口四个进口的左转流量、右转流量、社会车辆直行流量和公交车直行流量，判断左转车道与右转车道是否满足合并条件，当满足合并条件时，则左转车道与右转车道合并，进入步骤20）；当不满足合并条件时，则停止进行判断；

步骤20）确定进口道各车道的位置：首先根据公交站点设置的位置，确定直行公交专用道的位置；然后根据进口道左转流量和右转流量，确定左右转合用车道的位置；最后确定社会车辆直行车道的位置；

步骤30）对交叉口进行渠化设置：根据步骤20）确定的各车道的位置，使用彩色沥青层铺装直行公交专用道的表面；当左右转合用车道位于路边时，设置左转等待区；在位于道路中部的双黄线或道路中央分隔带的终端，设置行人二次过街等待区；

步骤40）确定各车道的饱和流量：社会车辆直行车道的饱和流量与常规直行车道的饱和流量一致，直行公交专用道的饱和流量通过实地测量车头时距并修正得到，左右转合用车道的饱和流量与三岔交叉口的左右转合用车道的饱和流量一致；

步骤50）对道路进行韦伯斯特信号配时：在步骤10）获得的交叉口各转向流量和步骤40）确定的各车道饱和流量的基础上，进行韦伯斯特信号配时，并检验是否满足行人过街的最短绿灯时长。

有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1.提高整个十字形交叉口的运行效率。本发明针对三进口道的城市道路十字交叉口，设置公交专用道的情况下，独立设置社会车辆直行车道，引入“左右转合用车道”对进口道车道重新划分及渠化设计，并结合车道渠化方法，设置了相应的信号配时，减少公交专用道对于直行社会车辆通行能力的影响，提高了整个交叉口的运行效率。

2.提高了行车安全性。本发明采用左右转车道合并，采用四相位的信号配时方法，大大减少了交叉口的交通冲突，提高了行车安全性。

3.提高了行人过街的通过率及安全性。本发明设置了行人二次过街等待区，利用社会车辆转向及直行信号时段过街，增加了过街时长，提高了行人过街的通过率及安全性。

4.确保公交车辆的专有线路。本发明确定直行公交专用道的位置：当交叉口相对两方向公交站点均设置在路边时，该方向直行公交专用道设置在最外侧车道；当交叉口相对两方向公交站点均设置在道路中间时，该方向直行公交专用道设置在最内侧车道；当交叉口相对两方向公交站点设置位置不一致时，该方向直行公交专用道设置在最外侧车道。该方法考虑了对向公交站台设置不一致等复杂情况，综合确定公交专用道设置位置，确保公交车辆的专有线路。

5.提高了公交车的通行效率。本发明的方法采用的信号配时，直行公交车辆只与直行社会车辆同时放行，打破了传统方法转向车辆对直行公交的影响，大大提高了公交车的通行效率。

附图说明

图1为本发明的流程图。

图2为本发明实施例的车道划分方法及渠化设计方案。

图3为本发明实施例的信号配时方案。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

如图1所示，本发明的一种设公交专用道的三进口道交叉口渠化及信号配时方法，该方法包括如下步骤：

步骤10）判断左转车道与右转车道是否满足合并条件：将十字交叉口进口道各转向流量作为车道合并的判断参数，通过实地调查获得十字交叉口东进口、南进口、西进口和北进口四个进口的左转流量、右转流量、社会车辆直行流量和公交车直行流量，判断左转车道与右转车道是否满足合并条件，当满足合并条件时，则左转车道与右转车道合并，进入步骤20）；当不满足合并条件时，则停止进行判断。

步骤10）具体包含以下步骤：

步骤101）采集交叉口各进口道的交通流量及流向信息：在交通高峰小时测量一小时时长，首先，采集各进口道除直行公交车外的各流向流量信息：东进口左转流量Q_东左、西进口左转流量Q_西左、南进口左转流量Q_南左、北进口左转流量Q_北左，东进口右转流量Q_东右、西进口右转流量Q_西右、南进口右转流量Q_南右、北进口右转流量Q_北右，东进口社会车辆的直行流量为Q_东直、西进口社会车辆的直行流量Q_西直、南进口社会车辆的直行流量Q_南直、北进口社会车辆的直行流量Q_北直，单位为：辆/小时；然后，采集各进口道直行公交车的流量：东进口直行公交流量Q_东直公、西进口直行公交流量Q_西直公、南进口直行公交流量Q_南直公、北进口直行公交流量Q_北直公，单位：台/小时；

步骤102）判断左转车道与右转车道合并条件：当同时满足式（1）至式（4）时，左转车道与右转车道合并，三进口道划分为左右转合用车道、社会车辆直行车道、直行公交专用道；当没有满足或者没有同时满足式（1）至式（4）时，则停止进行判断；

东进口：Q_东左+Q_东右<Q_东直  式（1）

西进口：Q_西左+Q_西右<Q_西直  式（2）

南进口：Q_南左+Q_南右<Q_南直  式（3）

北进口：Q_北左+Q_北右<Q_北直  式（4）。

步骤20）确定进口道各车道的位置：首先根据公交站点设置的位置，确定直行公交专用道的位置；然后根据进口道左转流量和右转流量，确定左右转合用车道的位置；最后确定社会车辆直行车道的位置。

步骤20）具体包含以下步骤：

步骤201）确定直行公交专用道的位置：当交叉口相对两方向公交站点均设置在路边时，该方向直行公交专用道设置在最外侧车道；当交叉口相对两方向公交站点均设置在道路中间时，该方向直行公交专用道设置在最内侧车道；当交叉口相对两方向公交站点设置位置不一致时，该方向直行公交专用道设置在最外侧车道；

步骤202）确定左右转合用车道的位置：当该进口道的左转流量大于等于右转流量时，左右转合用车道设置在除直行公交专用道之外的最内侧车道；当该进口道左转流量小于右转流量时，左右转合用车道设置在除直行公交专用道之外的最外侧车道；

步骤203）确定社会车辆直行车道的位置：在完成步骤201）和步骤202）之后，剩余的车道为社会车辆直行车道。

步骤30）对交叉口进行渠化设置：根据步骤20）确定的各车道的位置，使用彩色沥青层铺装直行公交专用道的表面；当左右转合用车道位于路边时，设置左转等待区；在位于道路中部的双黄线或道路中央分隔带的终端，设置行人二次过街等待区。

在步骤30）中，设置左转等待区，可以减少对右转车辆的干扰，提高交叉口的通行能力。设置行人二次过街等待区，确保行人有充裕的时间过街，减少交通事故的发生。

步骤40）确定各车道的饱和流量：社会车辆直行车道的饱和流量与常规直行车道的饱和流量一致，直行公交专用道的饱和流量通过实地测量车头时距并修正得到，左右转合用车道的饱和流量与三岔交叉口的左右转合用车道的饱和流量一致。

步骤40）具体包含以下步骤：

步骤401）确定社会车辆直行车道的饱和流量S_T：根据S_T=S_bT×f_w×f_g，确定社会车辆直行车道的饱和流量S_T，其中，S_bT表示直行基本饱和流量，f_w表示车道宽度校正，f_g表示坡度及大车校正。

在步骤401）中，社会车辆直行车道的饱和流量S_T采用吴兵、李晔编著的《交通管理与控制（第四版）》中第156页所述的直行车道的饱和流量确定方法，对直行基本饱和流量S_bT=1650辆/小时进行车道宽度校正f_w、坡度及大车校正f_g，但不考虑自行车影响校正。

步骤402）确定直行公交专用道的饱和流量S_B：在交通高峰小时，记录进口道直行公交车连续流通过停车线时，10组~15组的车头时距，并测算平均车头时距h，单位：秒；然后依据S_B=3600/h确定直行公交专用道的饱和流量；

步骤403）确定左右转合用车道的饱和流量S_LR：根据S_LR=S_bL×f_w×f_g×f_LR，确定左右转合用车道的饱和流量S_LR，其中，S_bL表示左转专用车道基本饱和流量，f_w表示车道宽度校正，f_g表示坡度及大车校正，f_LR表示左右合流校正。

在步骤403）中，左右转合用车道的饱和流量S_LR采用吴兵、李晔编著的《交通管理与控制（第四版）》中第159页所述的左右合用车道饱和流量（三岔交叉口）确定方法，在左转专用车道基本饱和流量S_bL=1550辆/小时基础上进行车道宽度校正f_w、坡度及大车校正f_g、左右合流校正f_LR，但不考虑自行车及行人影响。

步骤50）对道路进行韦伯斯特信号配时：在步骤10）获得的交叉口各转向流量和步骤40）确定的各车道饱和流量的基础上，进行韦伯斯特信号配时，并检验是否满足行人过街的最短绿灯时长。

韦伯斯特信号配时为现有技术，可参见罗霞、刘澜编著的《交通管理与控制》中第11章第3节的内容。

步骤50）具体包含以下步骤：

步骤501）采用四相位信号配时方案：第1相位为南北向左右转；第2相位为南北向直行，包括社会车辆直行和公交直行；第3相位为东西向左右转；第4相位为东西向直行，包括社会车辆直行和公交直行；根据步骤10）获得的各流向流量及步骤40）确定的各饱和流量，使用采用韦伯斯特方法进行信号配时；

步骤502）检验是否满足行人过街最短绿灯时长：依据式（5）判断步骤501）采用的信号配时方案是否满足行人过街最短绿灯时长，如果式（5）成立，则满足，如果式（5）不成立，则返回到步骤501），延长韦伯斯特方法中的周期时长，重新进行信号配时；

g_T+0.5×g_LR≥g_min=7+L_p/v_p-I    式（5）

其中，g_T表示同一方向显示的直行绿灯信号时长，g_LR表示左右转绿灯信号时长，g_min表示行人过街的最短绿灯时长，L_p表示行人过街道的长度，单位：米；v_p表示行人过街的步速，单位：米/秒；I为绿灯间隔时间，单位：秒。v_p可为1.0米/秒，I可为3秒。

下面例举一实施例，此实施例针对北京一个十字交叉口。

步骤10）判断左转车道与右转车道是否满足合并条件：调查员实地采集该交叉口信息，获得了高峰小时交叉口四个进口各车型各转向流量后，得到四个进口的左转流量、右转流量、社会车辆直行流量及公交车直行流量，如表1所示。

表1十字交叉口四个进口各转向流量表

通过步骤102）判断，东、西、南、北四个进口判断条件均满足，各进口道左转车道与右转车道合并，三进口道划分为左右转合用车道、社会车辆直行车道、直行公交专用道。

步骤20）确定进口道各车道的位置：如图2所示，南北向公交站点均设置在道路中间，东西向公交站点均设置在路边，因此，首先确定直行公交专用道位置：南北向直行公交专用道设置在最内侧车道，东西向直行公交专用道设置在最外侧车道。其次，东进口满足左转流量55辆/小时>右转流量35辆/小时，西进口也满足左转流量105辆/小时>右转流量20辆/小时，因此，东西向左右转合用车道均设置在最内侧车道；北进口满足左转流量60辆/小时<右转流量65辆/小时，南进口也满足左转流量45辆/小时<右转流量75辆/小时，因此，南北向左右转合用车道均设置在最外侧车道。最后，剩余的车道即为社会车辆直行车道。本实施例中均为中间的车道为社会车辆直行车道。

步骤30）对交叉口进行渠化设置：如图2所示，四个进口直行公交专用道均设置全时段直行公交专用道，使用彩色沥青层铺装直行公交专用道的表面。东西向左右转合用车道位于路边，设置左转等待区。四个进口无论是双黄线还是道路中央分隔带分隔，均设置行人二次过街等待区，例如隔离岛。

步骤40）确定各车道的饱和流量：本实施例中，交叉口各车道宽度均在3米~3.5米之间，道路平坦无坡度，大车率及交叉口几何尺寸均由实地测量获得。根据步骤40）的饱和流量确定方法，其中，步骤401）中，直行基本饱和流量S_bT=1650辆/小时，步骤403）中，左转专用车道基本饱和流量S_bL=1550辆/小时，得到各进口道各车道的饱和流量如表2所示：

表2各进口道各车道的饱和流量及相关参数表

步骤50）对道路进行韦伯斯特信号配时：按照步骤501）中的四相位信号配时方案，进行韦伯斯特信号配时，得到该交叉口的信号周期为109秒，黄灯时间均为3秒。具体的信号配时方案如图3所示。通过测量交叉口几何尺寸获得了行人过街道长度东西向为21米，南北向为24米。通过步骤502）中的式（5）计算得到东西向32+0.5×13≥g_min=7+21-3，南北向38+0.5×14≥g_min=7+24-3，均满足行人过街最短绿灯时长。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种设公交专用道的三进口道交叉口渠化及信号配时方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：

步骤10）判断左转车道与右转车道是否满足合并条件：将十字交叉口进口道各转向流量作为车道合并的判断参数，通过实地调查获得十字交叉口东进口、南进口、西进口和北进口四个进口的左转流量、右转流量、社会车辆直行流量和公交车直行流量，判断左转车道与右转车道是否满足合并条件，当满足合并条件时，则左转车道与右转车道合并，进入步骤20）；当不满足合并条件时，则停止进行判断；

所述的步骤10）包含以下步骤：

步骤101）采集交叉口各进口道的交通流量及流向信息：在交通高峰小时测量一小时时长，首先，采集各进口道除直行公交车外的各流向流量信息：东进口左转流量Q_东左、西进口左转流量Q_西左、南进口左转流量Q_南左、北进口左转流量Q_北左，东进口右转流量Q_东右、西进口右转流量Q_西右、南进口右转流量Q_南右、北进口右转流量Q_北右，东进口社会车辆的直行流量为Q_东直、西进口社会车辆的直行流量Q_西直、南进口社会车辆的直行流量Q_南直、北进口社会车辆的直行流量Q_北直，单位为：辆/小时；然后，采集各进口道直行公交车的流量：东进口直行公交流量Q_东直公、西进口直行公交流量Q_西直公、南进口直行公交流量Q_南直公、北进口直行公交流量Q_北直公，单位：台/小时；

步骤102）判断左转车道与右转车道合并条件：当同时满足式（1）至式（4）时，左转车道与右转车道合并，三进口道划分为左右转合用车道、社会车辆直行车道、直行公交专用道；当没有满足或者没有同时满足式（1）至式（4）时，则停止进行判断；

东进口：Q_东左+Q_东右<Q_东直  式（1）

西进口：Q_西左+Q_西右<Q_西直  式（2）

南进口：Q_南左+Q_南右<Q_南直  式（3）

北进口：Q_北左+Q_北右<Q_北直  式（4）；

步骤20）确定进口道各车道的位置：首先根据公交站点设置的位置，确定直行公交专用道的位置；然后根据进口道左转流量和右转流量，确定左右转合用车道的位置；最后确定社会车辆直行车道的位置；

所述的步骤20）包含以下步骤：

步骤201）确定直行公交专用道的位置：当交叉口相对两方向公交站点均设置在路边时，该方向直行公交专用道设置在最外侧车道；当交叉口相对两方向公交站点均设置在道路中间时，该方向直行公交专用道设置在最内侧车道；当交叉口相对两方向公交站点设置位置不一致时，该方向直行公交专用道设置在最外侧车道；

步骤202）确定左右转合用车道的位置：当该进口道的左转流量大于等于右转流量时，左右转合用车道设置在除直行公交专用道之外的最内侧车道；当该进口道左转流量小于右转流量时，左右转合用车道设置在除直行公交专用道之外的最外侧车道；

步骤203）确定社会车辆直行车道的位置：在完成步骤201）和步骤202）之后，剩余的车道为社会车辆直行车道；

步骤30）对交叉口进行渠化设置：根据步骤20）确定的各车道的位置，使用彩色沥青层铺装直行公交专用道的表面；当左右转合用车道位于路边时，设置左转等待区；在位于道路中部的双黄线或道路中央分隔带的终端，设置行人二次过街等待区；

步骤40）确定各车道的饱和流量：社会车辆直行车道的饱和流量与常规直行车道的饱和流量一致，直行公交专用道的饱和流量通过实地测量车头时距并修正得到，左右转合用车道的饱和流量与三岔交叉口的左右转合用车道的饱和流量一致；

步骤50）对道路进行韦伯斯特信号配时：在步骤10）获得的交叉口进口道各转向流量和步骤40）确定的各车道饱和流量的基础上，进行韦伯斯特信号配时，并检验是否满足行人过街的最短绿灯时长。

2.根据权利要求1所述的设公交专用道的三进口道交叉口渠化及信号配时方法，其特征在于：所述的步骤40）包含以下步骤：

步骤401）确定社会车辆直行车道的饱和流量S_T：根据S_T=S_bT×f_w×f_g，确定社会车辆直行车道的饱和流量S_T，其中，S_bT表示直行基本饱和流量，f_w表示车道宽度校正，f_g表示坡度及大车校正；

步骤402）确定直行公交专用道的饱和流量S_B：在交通高峰小时，记录进口道直行公交车连续流通过停车线时，10组～15组的车头时距，并测算平均车头时距h，单位：秒；然后依据S_B=3600/h确定直行公交专用道的饱和流量；

步骤403）确定左右转合用车道的饱和流量S_LR：根据S_LR=S_bL×f_w×f_g×f_LR，确定左右转合用车道的饱和流量S_LR，其中，S_bL表示左转专用车道基本饱和流量，f_w表示车道宽度校正，f_g表示坡度及大车校正，f_LR表示左右合流校正。

3.根据权利要求1所述的设公交专用道的三进口道交叉口渠化及信号配时方法，其特征在于：所述的步骤50）包含以下步骤：

步骤501）采用四相位信号配时方案：第1相位为南北向左右转；第2相位为南北向直行，包括社会车辆直行和公交直行；第3相位为东西向左右转；第4相位为东西向直行，包括社会车辆直行和公交直行；根据步骤10）获得的各流向流量及步骤40）确定的各饱和流量，使用采用韦伯斯特方法进行信号配时；

步骤502）检验是否满足行人过街最短绿灯时长：依据式（5）判断步骤501）采用的信号配时方案是否满足行人过街最短绿灯时长，如果式（5）成立，则满足，如果式（5）不成立，则返回到步骤501），延长韦伯斯特方法中的周期时长，重新进行信号配时；

g_T+0.5×g_LR≥g_min=7+L_p/v_p-I  式（5）

其中，g_T表示同一方向显示的直行绿灯信号时长，g_LR表示左右转绿灯信号时长，g_min表示行人过街的最短绿灯时长，L_p表示行人过街道的长度，单位：米；v_p表示行人过街的步速，单位：米/秒；I为绿灯间隔时间，单位：秒。

4.根据权利要求2所述的设公交专用道的三进口道交叉口渠化及信号配时方法，其特征在于：所述的步骤401）中，S_bT=1650辆/小时；所述的步骤403）中，S_bL=1550辆/小时。

5.根据权利要求3所述的设公交专用道的三进口道交叉口渠化及信号配时方法，其特征在于：所述的步骤502）中，v_p为1.0米/秒，I为3秒。