CN104504915A - 一种基于交叉口车辆轮放的可逆短车道信号控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种基于交叉口车辆轮放的可逆短车道信号控制方法，在交叉口的东、南、西、北方向四个进口分别利用对向车道设置一段可逆短车道，在四个出口道处各设置一组可逆短车道指示灯，在四个进口停车线右侧各设一组左转预信号灯，主信号灯在交叉口处采用各进口道所有车辆顺时针或逆时针轮放的四相位方式，设置主信号灯和左转预信号灯之间的相位差，可逆短车道指示灯和左转预信号灯同步转换；协调主信号与左转预信号之间的相位差，计算公用周期时长和分配绿灯时间，从时间上控制左转车流与出口道车流的冲突，避免配时不当引起的左转车流堵塞，充分利用进出口的土地资源，增加了进口道车道数，增加了交叉口的通行能力。

Description

一种基于交叉口车辆轮放的可逆短车道信号控制方法

技术领域

本发明属于城市道路交通控制领域，具有涉及平面交叉口进口左转机动车利用逆向车道通行的一种信号控制方法。

背景技术

随着城市经济快速发展，有限的城市道路用地已无法满足日益剧增的汽车保有量，交叉口拥堵情况愈加频繁，造成交叉口处多次停车、交叉口通行质量下降、噪声污染、汽车尾气排放量增加等各种交通问题。交叉口处经常发生出口道车辆较少，而进口道上车辆排队过长，造成多次停车情况。如何在有限的几何空间内设计不仅能保存现有的建筑而不进行大量的拆除改造工程又能满足日益剧增的交通需求的交叉口是个亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是为克服十字交叉口空间有限而无法满足交通需求的不足，提出一种基于车辆轮放的可逆短车道信号控制方法，设置方向可逆短车道，并结合车辆轮放的放行方式使左转车辆能够安全利用可逆短车道通行，提高信号交叉口通行能力和车道使用效率。

本发明采用的技术方案是具有以下步骤：

（1）在十字交叉口中间位置设主信号灯，在交叉口的东、南、西、北方向四个进口分别利用对向车道设置一段可逆短车道，可逆短车道的前侧线与进口停车线的横向延长线重合；在四个出口道处各设置一组可逆短车道指示灯，以提示出口车辆是否可通行其前方的可逆短车道；在四个进口停车线右侧各设一组左转预信号灯，以控制相应的左转车辆变道进入可逆短车道通行，而直行和右转车辆不受控制；

 （2）主信号灯在交叉口处采用各进口道所有车辆顺时针或逆时针轮放的四相位方式，设置主信号灯和左转预信号灯之间的相位差；

（3）当西进口车辆开始放行并且北进口直行车辆的尾车完全通过南出口的可逆短车道时，南进口的左转预信号灯显示为绿灯，提示南进口的左转车辆可进入可逆短车道行驶，可逆短车道指示灯显示为红色信号；当南进口车辆开始放行时，南进口的左转车辆利用可逆短车道通行；南进口的左转预信号灯比南进口车辆放行提前结束，进入可逆短车道的左转车辆完全通过停车线，此时可逆短车道指示灯显示为绿色信号；其余进口的左转预信号灯和可逆短车道指示灯显示方法与此雷同。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

本发明设置了左转预信号灯、可逆短车道指示灯，并且协调主信号与左转预信号之间的相位差，科学计算公用周期时长和分配绿灯时间，从时间上控制左转车流与出口道车流的冲突，避免配时不当引起的左转车流堵塞，利用交叉口有限的几何空间，合理利用紧张的城市道路用地，充分利用进出口的土地资源，增加了进口道车道数，增加了交叉口的通行能力，减少了车辆的延误和停车次数。

附图说明

图1是本发明基于交叉口车辆轮放的可逆短车道信号控制方法的十字交叉口的信号控制及通行示意的俯视图；

图2是图1中南方向的可逆短车道的放大的标线设置图；

图3是交叉口主信号、左转机动车预信号的相位设置图，图中：白色表示绿灯，灰色表示黄灯，黑色表示红灯；

图4是本发明的控制流程图；

 图中：1.主信号灯；2、5、8、11.左转预信号灯；3、6、9、12.可逆短车道指示灯；4、7、10、13.可逆短车道的末端。

具体实施方式

 如图1所示的十字交叉口，在十字交叉口中间位置设的信号灯为主信号灯1，将十字交叉道路分为N（北）方向进口、E（东）方向进口、S（南）方向进口和W（西）方向进口这四个进口。在十字交叉口分别利用对向车道设置如图2所示的一段可逆短车道。可逆短车道的前侧线是与进口停车线的横向延长线重合的双黄虚线a，提示左转进口车辆在此处按照主信号的控制灯行驶，出口车辆按照可逆短车道指示灯的指示行驶。可逆短车道的右侧线是外虚内实黄线b，外虚内实黄线b的内侧是实黄线、外侧是虚黄线，提示直左车道内的左转车辆可以按照前方的左转预信号灯变道进入可逆短车道，而可逆短车道中的车辆不可以跨越此线行驶。可逆短车道的左侧是双黄实线c，提示车道内的车辆均不可跨越此处双黄实线c进行变道。可逆短车道的后侧是内虚外实黄线d，内虚外实黄线d的内侧是虚黄线、外侧是实黄线，内虚外实黄线d提示车道内的出口道车辆可跨越此线继续行驶，未进入此车道的出口道车辆不可跨越此线行驶。

可逆短车道的前后距离长为l _i ，即前侧的双黄虚线a与可逆短车道后端e之间的距离或者可逆短车道的外虚内实黄线b的距离，可逆短车道的长度l _i 大于30m并且小于60m。

在交叉口的四个进口道停车线右侧设置一组信号灯，称为左转预信号灯，控制相应的左转车流变道进入可逆短车道通行，而直行和右转车辆不受该信号控制。具体是：在东方向进口道停车线右侧设置一组左转预信号灯5，在南方向进口道停车线右侧设置一组左转预信号灯8，在西方向进口道停车线右侧设置一组左转预信号灯11，在北方向进口道停车线右侧设置一组左转预信号灯2。当左转预信号灯2、5、8、11显示为绿灯时，左转车辆通过观测后方来车情况进行变道进入相应的可逆短车道，当左转预信号灯2、5、8、11显示为红灯时，左转车辆不能变道进入可逆短车道。

在各出口道处设置一组道路通行指示灯，为可逆短车道指示灯（此车道指示灯可使用主信号灯的信号杆），提示出口车辆前方的可逆短车道是否通行。具体是：在东出口道处设置一组可逆短车道指示灯6，在南出口道处设置一组可逆短车道指示灯9，在西出口道处设置一组可逆短车道指示灯12，在北出口道处设置一组道可逆短车道指示灯3。可逆短车道指示灯3、6、9、12采用2种信号指示： 显示绿色箭头“↓”信号，表示该车道通行；显示红色“×”信号，表示车道处于封闭状态，禁止通行。

本发明适用于出口车道至少要大于1条、右转进口车道数少于出口道的车道数的交叉口。当进口道左转车流进入可逆短车道时，该进口道的车道组的车道功能不发生改变。

以图1所示南（s）进口的左转预信号灯8和可逆短车道指示灯9为例说明左转预信号灯8与可逆短车道指示灯9工作原理，其它进口的左转预信号灯和可逆短车道指示灯的工作原理与南进口的雷同，不再赘述。交叉口各进口车辆放行次序为逆时针次序：南进口、东进口、北进口、西进口。当交叉口的西进口车辆开始放行并且北进口直行车辆的尾车完全通过南出口的可逆短车道时，南进口的左转预信号灯8显示为绿灯，提示南进口的左转车辆进入可逆短车道行驶，可逆短车道指示灯9显示为红色“×”信号；当交叉口的南进口车辆开始放行时，南进口的左转车辆利用可逆短车道通行；南进口左转预信号灯8要比南进口车辆放行提前结束，以确保进入可逆短车道的左转车辆能够完全通过停车线，此时，可逆短车道指示灯9显示为绿色箭头“↓”信号。

此外，左转预信号灯8和可逆短车道指示灯9需要同步转换，以确保车辆可以安全进入和通过可逆短车道。

主信号灯1的相位是：在交叉口处采用各进口道所有车辆（即直行机动车、左转机动车、右转机动车）轮放的四相位方式：南（S）信号、东（E）信号、北（N）信号、西（W）信号（顺时针或逆时针放行，下文以逆时针放行为例）。

为了避免左转机动车进入可逆短车道时与出口道其他通行车辆发生冲突，需要科学设置主信号和左转信号之间的相位差。参见图3，北方向的左转预信号灯2要分别比主信号的东信号绿灯开始时刻晚开始，比主信号北信号绿灯结束时刻早结束；东方向的左转预信号灯5要分别比主信号的南信号绿灯开始时刻晚开始，比主信号东信号绿灯结束时刻早结束；南方向的左转预信号灯8要分别比主信号的西信号绿灯开始时刻晚开始，比主信号南信号绿灯结束时刻早结束；西方向的左转预信号灯11要分别比主信号的北信号绿灯开始时刻晚开始，比主信号西信号绿灯结束时刻早结束。

设交叉口东（E）、西（W）、南（S）、北（N）四个进口的直行机动车通过交叉口的速度分别为：V _E、 V _W、V _S、V _N，单位m/s；左转机动车进入进口道的速度分别为：v _e 、v _w 、v _s 、v _n ，单位m/s。设东进口直行车停车线和西出口可逆短车道的末端13之间的距离为L _E，，单位m，西进口直行车停车线和东出口可逆短车道的末端7之间的距离为L _W，南进口直行车停车线和北出口可逆短车道的末端4之间的距离为L _S，北进口直行车停车线和南出口可逆短车道的末端10之间的距离为L _N。东进口可逆短车道长度为l _e ，西进口可逆短车道长度为l _w ，南进口可逆短车道长度为l _s ，北进口可逆短车道长度为l _n 。则东方向左转预信号灯5与主信号的南信号的相位差（左转预信号绿灯晚于主信号绿灯）为：

    （1）                                                        

式中：2表示相位转换的安全时间，单位是s，确保车辆在相位结束时候可以安全通过，不发生事故。以下所有式中的2的意义相同。

东方向左转预信号灯5与主信号的东信号的相位差（左转预信号绿灯早于主信号东信号绿灯结束）为：

   （2）                                                                     

则西方向左转预信号灯11与主信号的北信号的相位差（左转预信号绿灯晚于主信号绿灯）为：

     （3）                                                               

西方向左转预信号灯11与主信号的西信号的相位差（左转预信号绿灯早于主信号西信号绿灯结束）为：

   （4）                                                                  

则南方向左转预信号灯8与主信号的西信号的相位差（左转预信号绿灯晚于主信号绿灯）为：

  （5）                                                                  

南方向左转预信号灯8与主信号的南信号的相位差（左转预信号绿灯早于主信号南信号绿灯结束）为：

       （6）                                                             

北方向左转预信号灯2与主信号的东信号的相位差（左转预信号绿灯晚于主信号绿灯）为：

 （7）                                                                   

北方向左转预信号灯2与主信号的北信号的相位差（左转预信号绿灯早于主信号北信号绿灯结束）为：

  （8）                          

详细的相位设置参见图3所示。白色表示绿灯，灰色表示黄灯，黑色表示红灯。

下面提供本发明的一个实施例。

实施例

参见图1、2、3、4。设置可逆短车道。在图1所示的交叉口内，S、N方向各设置一条l _i =50m长的可逆短车道，E、W方向各设置一条l _i =40m长的可逆短车道。

设置可逆短车道指示灯、左转机动车预信号灯。在图1所示的交叉口内，S方向的停车线右侧设置左转预信号灯8，E方向的停车线右侧设置左转预信号灯5，N方向的停车线右侧设置左转预信号灯2，W方向的停车线右侧设置左转预信号灯11。

S方向的出口道处设置可逆短车道指示灯9，E方向的出口道设置可逆短车道指示灯6，N方向的出口道设置可逆短车道指示灯3，W方向的出口道设置可逆短车道指示灯12。

设置主信号、预信号之间的相位差如下：

1、主信号相位

主信号采用图3所示的车辆轮放的交通控制方式，交叉口主信号周期C=120s，每个相位绿灯时间g _ei =27s，黄灯时间A=3s。左转预信号的信号周期C_左=120s。

2、主信号和左转预信号的相位差

各个方向的可逆短车道长度l _i ，以及各停车线与可逆短车道末端的距离L _I ，左转车辆进入交叉口的速度v _i ，直行车辆通过交叉口的速度V _I 如下表所示：

根据下表各种数据，以及上述的公式（1）至公式（8）可计算得到：

，南进口的车辆放行结束前，左转车队的尾车通过可逆短车道的时间；

，取整得T _S =8s，西进口车辆放行时，北进口直行车辆的尾车完全通过南出口可逆短车道的时间；

，东进口的车辆放行结束前，左转车队的尾车通过可逆短车道的时间；

，取整得T _E =8s，南进口车辆放行时，西进口直行车辆的尾车完全通过东出口可逆短车道的时间；

，取整得t _n =6s，北进口的车辆放行结束前，左转车队的尾车通过可逆短车道的时间；

，取整得T _N =9s，东进口车辆放行时，南进口直行车辆的尾车完全通过北出口可逆短车道的时间；

，取整得t _w =6s，西进口的车辆放行结束前，左转车队的尾车通过可逆短车道的时间；

，取整得T _W =9s，北进口放行时，东进口直行车辆的尾车完全通过西出口可逆短车道的时间。

表1 交叉口参考数据汇总表

。

根据图1所示，以南进口的左转预信号灯8和可逆短车道指示灯9为例：交叉口各进口车辆放行次序为：南进口、东进口、北进口、西进口。当交叉口的西进口车辆开始放行后的T _S =8s（北进口直行车辆的尾车完全通过可逆短车道），南进口的左转预信号灯8显示为绿灯，提示南进口的左转车辆进入可逆短车道行驶，可逆短车道指示灯显示为红色“×”信号；当交叉口的南进口车辆开始放行，左转车辆利用可逆短车道行驶；在南进口车辆放行结束前的=7s（左转车队的尾车能够放行结束前完全通过可逆短车道），左转预信号灯8变成红灯，可逆短车道指示灯9显示为绿色箭头“↓”信号。

Claims (5)

1.一种基于交叉口车辆轮放的可逆短车道信号控制方法，其特征是具有以下步骤：

（1）在十字交叉口中间位置设主信号灯，在交叉口的东、南、西、北方向四个进口分别利用对向车道设置一段可逆短车道，可逆短车道的前侧线与进口停车线的横向延长线重合；在四个出口道处各设置一组可逆短车道指示灯，以提示出口车辆是否可通行其前方的可逆短车道；在四个进口停车线右侧各设一组左转预信号灯，以控制相应的左转车辆变道进入可逆短车道通行，而直行和右转车辆不受控制；

 （2）主信号灯在交叉口处采用各进口道所有车辆顺时针或逆时针轮放的四相位方式，设置主信号灯和左转预信号灯之间的相位差；

（3）当西进口车辆开始放行并且北进口直行车辆的尾车完全通过南出口的可逆短车道时，南进口的左转预信号灯显示为绿灯，提示南进口的左转车辆可进入可逆短车道行驶，可逆短车道指示灯显示为红色信号；当南进口车辆开始放行时，南进口的左转车辆利用可逆短车道通行；南进口的左转预信号灯比南进口车辆放行提前结束，进入可逆短车道的左转车辆完全通过停车线，此时可逆短车道指示灯显示为绿色信号；其余进口的左转预信号灯和可逆短车道指示灯显示方法与此雷同。

2.根据权利要求1所述可逆短车道信号控制方法，其特征是：步骤（2）中，东方向左转预信号灯与主信号的南信号的相位差 ，东方向左转预信号灯与主信号的东信号的相位差， 西方向左转预信号灯与主信号的北信号的相位差，西方向左转预信号灯与主信号的西信号的相位差，南方向左转预信号灯与主信号的西信号的相位差，南方向左转预信号灯与主信号的南信号的相位差，北方向左转预信号灯与主信号的东信号的相位差， 北方向左转预信号灯与主信号的北信号的相位差；V _E、V _W、V _S、V _N分别是东、南、西、北四个进口的直行车辆通过交叉口的速度，v _e 、v _w 、v _s 、v _n 分别是东、南、西、北四个进口的左转车辆进入进口道的速度，L _W是西进口直行车停车线和东出口可逆短车道的末端之间的距离，L _E是东进口直行车停车线和西出口可逆短车道的末端之间的距离，L _S是南进口直行车停车线和北出口可逆短车道的末端之间的距离，L _N是北进口直行车停车线和南出口可逆短车道的末端之间的距离，l _e 、l _s 、l _w 、l _n 分别是东、南、西、北进口可逆短车道长度。

3.根据权利要求1所述可逆短车道信号控制方法，其特征是：可逆短车道指示灯采用2种信号指示，显示绿色箭头“↓”信号表示该车道通行，显示红色“×”信号表示该车道禁止通行。

4.根据权利要求1所述可逆短车道信号控制方法，其特征是：可逆短车道的前侧线是与进口停车线的横向延长线重合的双黄虚线a，提示左转进口车辆在此处按照主信号的控制灯行驶，出口车辆按照可逆短车道指示灯的指示行驶；可逆短车道的右侧线是外虚内实黄线b，提示直左车道内的左转车辆可按照前方的左转预信号灯变道进入可逆短车道，而可逆短车道中的车辆不可以跨越此线行驶；可逆短车道的左侧是双黄实线c，提示车道内的车辆均不可跨越此处进行变道；可逆短车道的后侧是内虚外实黄线d，提示车道内的出口道车辆可跨越此线继续行驶，未进入此车道的出口道车辆不可跨越此线行驶。

5.根据权利要求4所述可逆短车道信号控制方法，其特征是：可逆短车道的长度l _i 大于30m且小于60m。