CN104269065B - 双向道路与带有逆向公交专用道的单行路交叉口优化方法 - Google Patents

Abstract

本发明是双向道路与带有逆向公交专用道的单行路交叉口优化方法，对交叉口进口道及检测设施进行优化布局。同时优化交通信号灯的相位配时，所述信号配时在公交专用道上无车辆到达时，则不分配绿灯信号给公交专用道，当公交专用道有车辆到达时，能够保证在一个周期内可以有两个时段可供公交车选择通过交叉口，最大限度的保证了公交优先，同时也能够充分利用交叉口绿灯时间，提高其他进口道通行能力。车辆检测器将车辆的到达信息传递给信号控制机或智能通讯终端利用通信技术将公交车转向信息传递给信号控制机，进而改变信号灯配时，优化信号时间分配。

Description

双向道路与带有逆向公交专用道的单行路交叉口优化方法

技术领域

本发明涉及交通道路技术领域，尤其涉及双向道路与带有逆向公交专用道的单行路交叉口优化方法。

本发明还涉及智能通讯技术领域，尤其是车辆与交叉口信号控制机的通信。

背景技术

随着各大城市机动车的不断增长，为保证交通的有序，提高道路通行能力，许多城市设置有单行道。同时各城市在发展公共交通的过程中，为保证公交的路权，在单行道逆向开辟单独的一条公交专用道，保证公交可在此道路上双向运行，减少单行道对公交线路设置造成的不便。一般这种双向道路与带有逆向公交专用道的单行路的交叉口采用的为一般的十字交叉口固定配时信号控制。

一般的十字交叉口固定配时信号控制对于本专利所述交叉口来说重要存在以下几个缺点：1)这种信号控制采用固定信号周期和配时，不能保证公交优先通行；2)当公交专用道上车流量较小时，造成分配给公交专用道的绿灯时间浪费，进而造成其他进口道的延误增大；3)单行道交通量较大时容易造成部分小汽车占用公交专用道行驶，从而影响公交车通过交叉口的能力。

因此本领域人员致力于研究一种既能保证公交优先权同时又能最大的发挥交叉口通行能力的方法。

发明内容

技术问题：本发明提供一种可行的、高效利用双向道路与带有逆向公交专用道的单行路交叉口优化方法：在进口道3无公交到达时，交叉口信号配时不再分配绿灯给公交专用道；在进口道3有公交车到达时，能够保证一个周期内有两个信号时段可供公交车通行，保证公交优先通行。

技术方案：本发明的双向道路与带有逆向公交专用道的单行路交叉口优化方法，适用场景为双向道路与带有逆向公交专用道的单行路的十字交叉路口，所述双向道路中不与逆向公交专用道相邻的进口道禁止左转，而双向道路中与逆向公交专用道相邻的进口道左转流量较小，公交专用道上公交车禁止左转，公交专用道按照以下任一种方式设置：a)公交专用道划分为直行车道和右转车道，在所述的直行车道上布设有车辆检测器；b)公交专用道不区分直行车道和右转车道，公交专用道上设置车辆与信号控制机通信区域，所述车辆与信号控制器通信区域接收车辆的转向信息并发送给信号控制机；

该方法按照以下步骤进行周期性的信号控制：

1)信号周期T开始时，按照两相位交通信号配时，并检测公交专用道上的车辆信息，当检测到直行公交车时，进入步骤2)；

2)根据检测到直行公交车的时间，增加一个交通信号灯相位，并按照得到的三相位交通信号配时方案进行交通控制；

3)继续检测公交专用道上的车辆信息，当在最小绿灯时长T₁内检测到后续公交车到达，则进入步骤4)，否则进入步骤5)；

4)如果(n·Δt_b+T₁)<T₂，则按绿灯延时时间Δt_b对公交相位的绿灯延时，否则停止公交相位的绿灯并进入步骤5)，n为后续公交车的序号，也为公交相位的绿灯延时次数，Δt_b为公交相位单位绿灯延时时间，T₂为最大绿灯时长；

5)结束本周期流程，并进入下一周期。

本发明方法的优选方案中，公交专用道的进口道处设置有隔离一般机动车道的隔离栏，隔离栏长度从公交专用道停止线开始一直延伸到车辆检测器。

本发明方法的优选方案中，车辆检测器与交叉口停止线的间距L或车辆与信号控制机通信区域与交叉口停止线的间距L的最小值按照下式计算确定：

$L_{min}=S_b{t}_1+S_b{t}_2-\frac{1}{2}{\mathrm{at}}_2^2+\frac{L_d}{2}$

其中：

S_b——公交车行驶速度，m/s；

t₁——司机从认识到要刹车到做出刹车动作的反映时间，s；

t₂——车辆从开始制动到完全停止的时间，s；

a——车辆平均的减速度，m/s²；

L_d——检测器或通讯区域的长度，m。

有益效果：本发明与现有技术相比，具有以下优点：

现有方法中有的采用的是固定信号配时，在一个周期固定一个时段供公交专用道上车辆进入交叉口，既无法保证公交优先，又造成了可用绿灯时长的浪费，增加了交叉口延误。有的虽然设置了车辆检测器，但由于不能区别公交车辆的转向信息而造成有些周内可用绿灯时长的浪费。

与现有方法相比，本发明在交叉口布局方面，同样在公交车专用道进口道处布设有车辆检测器，但同时设有公交车右转专用车道，使得右转公交车不对检测器产生影响，或者在公交专用道进口道处设置有车辆与信号控制机的通讯区域，车辆在到达此区域时，车载智能通讯终端能够将车辆的转向信息传递给信号控制机。这样的设置能够保证信号控制机只对公交专用道上进入交叉口的直行公交车进行信号配时调整，避免了右转车辆对信号配时的干扰。与此同时，在公交专用道设置方式a)中，公交专用道进口道处设有隔离栏，可以有效避免其他车辆进入公交专用道的直行车道，保证了车辆检测器只检测公交专用道上直行车辆的信息。

根据本发明所述交叉口布局形式，配有可变相位信号灯配时，当一个信号周期内公交专用道无公交车到达，信号控制机不再分配给公交专用道绿灯信号，而是将此绿灯信号按照预先设定的规则分配给其他进口道，以减小进口道车辆延误；当一个信号周期内有公交车到达时，能够保证在一个周期内有两个时段可供公交车通行，保证了公交车的优先通行。

附图说明

图1是采用检测器的交叉口布局图(方案一)。

图2是采用智能通讯终端的交叉口布局图(方案二)。

图3是在不考虑公交专用道的情况下采取的两相位信号控制图。

图4是进口道3上公交车在T_a时段到达时的信号配时设计。

图5是进口道3上公交车在T_c时段到达时的信号配时设计。

图中有：1-4为进口道编号，D为车辆检测器，R为专用右转车道，W为隔离栏，L为检测器或通讯区距停车线的最短距离，C为公交车辆与信号控制机的通讯区；T_a-T_c为一个信号周期里的三个时段，t_min为T_a时段的最小绿灯时长，t_max为时段T_a的最大绿灯时长，为T_c时段最短绿灯时长，为时段T_c最大绿灯时长。T₁为公交相位最短绿灯时间，Δt_b为公交相位绿灯单位延时时间，T₂为公交相位最大绿灯时长。

具体实施方式

下面结合实施例和说明书附图，对本发明的技术方案进行详细的说明。

本发明中，初始信号配时采用两相位信号控制，两相位的设置方式如图3，单行路进口道左转、直行、右转为一个相位，与之相交的双向道路进口道各转向为一个相位。公交专用道在距停止线上游L处有车辆检测装置D(C)，车辆检测装置将检测到的公交车到达及转向信息传递给信号控制机。本发明方法按照以下步骤进行周期性的信号控制：

1)若检测到公交专用道上无直行公交车到达时，维持原来的两相位控制，否则进入步骤2)。

2)公交专用道上有直行公交车辆到达信号配时方案如下：

根据公交车的到达时刻，分以下几种情况：

a)进口道3上公交车在时段T_a到达，此时直行公交车与进口道1的左转车辆有冲突；

b)进口道3上公交车在时段T_b到达，此时直行公交车与进口道1的左转车辆和进口道4的直行车辆有冲突；

c)进口道3上公交车在时段T_c到达，此时直行公交车与进口道2的直行、左转车辆和进口道4的直行车辆有冲突；

针对以上情形，分别制定如下的信号控制方案：

对于情况a)(图4)，主要考虑如何避免进口道1左转与直行公交车的冲突，其中右转车辆可以通过右转专用车道实现转向或通过智能通讯终端提前将信息传递给信号控制机，可对进口道1的左转信号时长进行弹性控制，即给定一个最小绿灯时长t_min和一个绿灯时长t_max，如图3所示。当进口道3上的直行公交车的到达在t_min范围内，则信号控制机将信号转为图3所示三相位信号控制，公交车停车等待，待t_min结束后，运行增加的公交信号相位：进口道1停止左转，进口道3直行公交车放行。同时检测器检测后续公交车辆的到达情况(或信号控制机接收后续公交车行驶信息情况)，若在公交相位最短绿灯时长T₁无其他公交车到达，则公交相位信号结束，进入步骤5)中的两相位信号控制。否则，进入步骤3)。

对于情况b)，公交车在此时段内停车等待，保持其他进口道车辆的正常通行。

对于情况c)(图5)，同样的给定进口道1直行和进口道4直行一个最短绿灯时长若公交车在内到达，信号控制机将信号转为图4所示三相位信号控制，公交车停车等待，待结束后，运行增加的公交信号相位：进口道3上直行公交放行，同时进口道1可进行直行和右转，进口道2停止直行和左转，进口道4停止直行；若在公交相位最短绿灯时长T₁无其他公交车到达，则公交相位信号结束，进入步骤5)中的两相位信号控制。否则，进入步骤3)。

3)继续检测公交专用道上的车辆信息，当在最小绿灯时长T₁内检测到后续公交车到达，则进入步骤4)，否则进入步骤5)；

4)在公交相位的最短绿灯时间T₁内有后续直行公交车辆到达，则公交相位的绿灯时间进行延时处理，设定单位绿灯延时时间其中MAH_b为允许公交专用道上直行公交车间的最大车头时距，单位为s；L_vb为公交车车身长度，单位为m；L_d为检测器或通讯区域的长度，单位为m；S_b为公交车到达交叉口前行驶速度，单位为m/s。后续直行公交车辆可以触动检测装置，检测装置将车辆到达及转向信息传输给信号控制机，信号控制机对公交相位的绿灯延时Δt_b，若仍有后续直行公交车辆到达，则继续延时Δt_b，否则公交信号终止，继续两相位信号配时。假设第一辆直行公交车后续有n辆直行公交车满足延时条件，则延时n·Δt_b。判断(T₁+n·Δt_b)<T₂是否成立，若成立，可继续采取延时措施。否则，即使后续仍有公交车辆到达，公交相位绿灯信号也要终止，进入步骤5)。

5)判断公交相位所处的时段，若处在时段T_a，则继续执行后续的相位信号配时，若公交相位处在时段T_c，则本信号周期结束，返回步骤1)。

方案一采取的是在公交专用道进口道处设置车辆检测器，由于车辆检测器无法检测到车辆的转向信息，在方案实施过程中，为保证检测器只检测进口道3上的直行公交车，对进口道3进行扩宽处理，右行公交车在检测器前驶入右转车道R。在进口道3公交专用道与普通车道之间设置护栏，避免一般机动车道车辆误驶入公交专用道对检测器产生影响。

方案二采取的是在公交专用道进口道处设置车辆与信号控制机的通讯区域，在公交车上装用智能通讯终端，其能够将车辆的转向信息传输给信号控制机。在方案实施过程中，直行公交车驾驶员需要在到达交叉口前一定距离处将车辆运行信息通过车载智能通讯设备传输给信号控制机，而右转公交车可以不进行相应的操作，信号控制机在没有接收到信号的情况下默认不分配给公交专用道绿灯时间。

方案比较：

如上所述两种交叉口布置方案其各有优缺点，可根据交叉口实际及投资情况进行选择。

方案一(图1)：只需要布设简单的线圈检测器即可进行联动控制，后期运营维护成本较低，但是需要在公交专用道外设置单独的右转车道来避免右转车辆通过检测器，从而对土地资源要求高，初始建设成本较高。

方案二(图2)：不需要对道路进行扩建，可利用现有道路资源进行改进，但是需要公交专用道上的每辆公交车都安装只能通信设备以便能够及时将公交车的转向信息传递给信号控制机，对技术要求高，后期设备维护费用高。另外还需要公交车驾驶员进行相应的操作，增加了驾驶员的工作量。

部分参数计算方法：

1.最短绿灯时长：

$t_{min}\left({\stackrel{\&OverBar;}{t}}_{min}\right)=l_1+d\&CenterDot;n$

其中：

l₁——交叉口一般进口道车辆的启动损失时间，一般取3s；

d——交叉口一般进口道的车头时距；

n——对应车道的排队车辆数。

2.最大绿灯时长：

$t_{max}\left({\stackrel{\&OverBar;}{t}}_{max}\right)=\frac{t_L}{1-\&lsqb;\frac{V_c}{1615\&CenterDot;PHF(v/c)}\&rsqb;}$

其中：

t_L——一个信号周期内的总损失时间

$t_L=\underset{i}{\&Sigma;}(l_{i1}+y_i+{\mathrm{ar}}_i-e_i)$

l_i1为第i相位启动损失时间，按三相位计算，s；

y_i为第i相位的黄灯时间，按三相位计算，s；

ar_i为第i相位的全红时间，按三相位计算，s；

e_i为黄灯利用时间，s；

V_c——t_max所对应的关键车道车流量；

PHF——高峰小时系数；

v/c——期望的v/c比。

3.公交相位最短绿灯时长：

$T_1=\frac{L_{vb}+L_w}{S_b}+l_{bl}+\mathrm{\&delta;}$

其中：

L_w——交叉口宽度，从公交专用道停车线到对向的出口车道开始位置的距离，m；

L_vb——公交车车身长度，m；

L——检测器或公交车通讯区最远端与交叉口停止线的间距，m；

l_bl——公交车启动损失时间，s；

S_b——公交专用道上公交车到达交叉口是的速度，m/s。

δ——第一辆公交车驶过交叉口后允许后续车辆触动检测装置的时间，可取3s-5s。

4.公交相位的最大绿灯时长

T₂＝T₁+n_max·Δt_b

其中：

T₁——公交相位最短绿灯时长，s；

n_max——允许后续可连续通过交叉口的最大公交车数，一般不大于3；

Δt_b——公交相位的单位绿灯延时时间，s。

应理解上述实施例仅用于说明本发明技术方案的具体实施方式，而不用于限制本发明的范围。在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等同形式的修改和替换均落于本申请权利要求所限定的保护范围。

Claims (3)

1.一种双向道路与带有逆向公交专用道的单行路交叉口优化方法，其特征在于，该方法适用场景为双向道路与带有逆向公交专用道的单行路的十字交叉路口，所述双向道路中不与逆向公交专用道相邻的进口道禁止左转，公交专用道上公交车禁止左转，公交专用道按照以下任一种方式设置：a)公交专用道划分为直行车道和右转车道，在所述的直行车道上布设有车辆检测器；b)公交专用道不区分直行车道和右转车道，公交专用道上设置车辆与信号控制机通信区域，所述车辆与信号控制机通信区域接收车辆的转向信息并发送给信号控制机；

该方法按照以下步骤进行周期性的信号控制：

1)信号周期T开始时，按照两相位交通信号配时，并检测公交专用道上的车辆信息，当检测到直行公交车时，进入步骤2)；

2)根据检测到直行公交车的时间，增加一个交通信号灯相位，并按照得到的三相位交通信号配时方案进行交通控制；

3)继续检测公交专用道上的车辆信息，当在最小绿灯时长T₁内检测到后续公交车到达，则进入步骤4)，否则进入步骤5)；

4)如果(n·Δt_b+T₁)<T₂，则按单位绿灯延时时间Δt_b对公交相位的绿灯延时，否则停止公交相位的绿灯并进入步骤5)，n为后续公交车的序号，也为公交相位的绿灯延时次数，Δt_b为单位绿灯延时时间，T₂为最大绿灯时长；

5)结束本周期流程，并进入下一周期。

2.如权利要求1所述的双向道路与带有逆向公交专用道的单行路交叉口优化方法，其特征在于，所述公交专用道的进口道处设置有隔离一般机动车道的隔离栏，所述隔离栏长度从停止线开始一直延伸到车辆检测器。

3.如权利要求1或2所述的双向道路与带有逆向公交专用道的单行路交叉口优化方法，其特征在于，所述车辆检测器与交叉口停止线的间距L或车辆与信号控制机通信区域与交叉口停止线的间距L的最小值按照下式计算确定：

$L_{\min }=S_b{t}_1+S_b{t}_2-\frac{1}{2}{\mathrm{at}}_2^2+\frac{L_d}{2}$

其中：S_b——公交车行驶速度，单位为m/s；t₁——司机从认识到要刹车到做出刹车动作的反映时间，单位为s；t₂——车辆从开始制动到完全停止的时间，单位为s；a——车辆平均的减速度，单位为m/s²，L_d——检测器或通讯区域的长度，单位为m。