CN105389973B - 道路交叉口综合待行区车流通行增容控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种道路交叉口综合待行区车流通行增容控制方法，包括：S1、增设综合待行区，并在综合待行区的末端设置一次停车线及二次停车线；设定一次停车线与二次停车线之间的距离为综合待行区的长度；S2、在综合待行区对向的道路中央分隔带上增加可变信息板、预信号灯及埋于道路地面下方的感应线圈；所述预信号灯包括预信号红灯和预信号绿灯，预信号红灯提前于交叉口处原有的直行或左转交通信号绿灯结束前10秒～12秒。采用本发明，大大提高了交叉口的通行能力，避免了交叉口空间资源的闲置。

Description

道路交叉口综合待行区车流通行增容控制方法

技术领域

本发明涉及一种城市交叉口的车辆控制方法，特别涉及一种道路交叉口综合待行区车流通行增容控制方法。

背景技术

在城市道路中，单向4车道道路在交叉口处一般渠化为进口5车道，2个左转车道，2个直行车道，1个右转专用道，通常设有左转待行区，如图1所示。“十”字交叉口一般采取四相位信号控制。

相位一为南北直行，南北左转进入左转待行区；相位二为南北左转；相位三为东西直行，东西左转进入左转待行区；相位四为东西左转。因此，现有的道路交叉口车流渠化现状存在以下方面的问题：

1.直行、左转通行能力有限

由于受道路宽度的限制，交叉口已无法拓出更多的机动车道。当交叉口交通流量较大时，现有的交叉口的通行能力难以满足车辆的通行需求，车辆排队长，延误大。单从信号优化的角度难以提高交叉口的通行能力。

以某市某十字交叉口为例，交叉口为四相位配时，单一相位的绿信比(绿信比是指：绿灯占整个交通信号灯时长的比例)一般在0.25左右。交叉口西进口车道布置为直行车道2条，左转车道2条，右转车道1条。调查数据显示，高峰期西进口直行流量为1000pcu/h(pcu/h指：每小时通过的小汽车车流量)，左转流量为700pcu/h，右转流量为456pcu/h。

在现状四相位信号控制条件下，直行、左转车道的通行能力约为400pcu/h 左右，直行车道饱和度>1。西进口服务水平为F级；其中，左转车辆排队车数为14辆，车辆延误为99s；直行车辆排队车数为18辆，车辆延误为126s。因此，交叉口拥堵现象严重，现有的通行能力难以满足交通需求。

2.交叉口存在着空间浪费

现状交叉口，直行和左转车辆均在自属的车道上排队和通行。当直行车辆放行时，左转车道上车辆很少，同样，左转车辆放行时，直行车道上车辆很少，交叉口空间资源未得到充分的利用。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明提供一种能够充分利用交叉口空间资源的道路交叉口综合待行区车流通行增容控制方法，包括以下步骤：

S1、增设供直行车辆、左转车辆共用的综合待行区，并在所述综合待行区的末端(这里的综合待行区末端，即进入交叉口遇见的第一根停车线)设置用于控制直行或左转车辆停车的一次停车线、及满足非机动车辆通行需求的二次停车线(二次停车线所在延长线位于相邻进口路沿石边缘线上)；所述一次停车线与所述二次停车线之间的距离为综合待行区的长度；其中，

直行车辆停车长度(指位于综合待行区内的直行车辆长度)：

L_直＝ε*(l₁+l₂)*n_直*(1-λ_直)；

左转车辆停车长度(指位于综合待行区内的左转车辆长度)：

L_左＝ε*(l₁+l₂)*n_左*(1-λ_左)；

则综合待行区长度：

其中，ε为随机到达系数，取1.25；

l₁为计算车身长度，标准小汽车为5m；

l₂为车辆排队间隙，取值为2m；

n_直、n_左为综合待行区内直行、左转车道每道每周期的平均到车数；

λ_直、λ_左为直行、左转车道的绿信比；

W_直、W_左为直行、左转车道数；

S2、在所述综合待行区对向的道路中央分隔带上增设可变信息板、预信号灯及埋于道路地面下方的感应线圈；所述预信号灯为左转和直行指示性信号灯，用于控制位于综合待行区内的左转或直行车辆的进入；所述可变信息板中显示的内容用于提示左转或直行车辆允许进入综合待行区；其中，所述预信号灯包括预信号红灯和预信号绿灯，所述预信号红灯提前于所述交叉口处原有的直行或左转交通信号绿灯结束前10秒～12秒(所述预信号红灯提前于所述交叉口处原有的直行或左转交通信号绿灯结束前的时间，可根据直行和左转车流实际情况调整)；

S3、所述交叉口采取四相位信号灯控制，同一个进口的左转预信号灯和直行预信号灯之间相隔一个相位，当左转车辆相位结束后(即当原有的交叉口的左转交通信号绿灯结束后)，直行车辆进入综合待行区停车等待；当直行车辆相位结束后(即为当原有的交叉口的直行交通信号绿灯结束后)，左转车辆进入综合待行区停车等待，依次循环更迭交替。

在一些实施例中，步骤S2中根据所述感应线圈测量经过交叉口的各车道的车流量，进而精确获得综合待行区的长度的步骤如下：

测得的综合待行区内的直行车道流量分别为n_直1，n_直2，n_直3…，左转车道流量分别为n_左1，n_左2，n_左3…，则：

得出实际所需的综合待行区长度：

其中，ε为随机到达系数，取1.25；

l₁为计算车身长度，标准小汽车为5m；

l₂为车辆排队间隙，取值为2m；

n_直、n_左为感应线圈测得的综合待行区内的直行、左转车道每道每周期的实际到车数；

λ_直、λ_左为综合待行区内的直行、左转车道的绿信比；

W_直、W_左为综合待行区内的直行、左转车道数。

在一些实施例中，步骤S2中所述感应线圈还用于同时根据实测流量，实时调整交叉口各相位的绿信比分布。这样可以进一步优化交叉口的车流增容方案的调整。

在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实施例。

本发明的有益效果：

1、采用本发明的控制方法，在通行能力上，大大提高了交叉口的通行能力。以前文某市某一十字交叉口为例，该交叉口西进口高峰期直行流量为 1000pcu/h，左转流量为700pcu/h，交叉口信号周期为210s，单一相位的绿信比为0.25，根据本发明设置的综合待行区长度L＝68m，这样，一条直行或左转车道上1个相位排队蓄车约20辆，增设68m综合待行区长度，可蓄约10辆车，提升了50％的道路蓄车能力。

2、降低了车道饱和度、车辆延误

在饱和度和车辆延误上，交叉口车道饱和度由1.09降低为0.54，交叉口平均每辆车延误由78.3s降低为44.7s，延误降低了33.6s。以车均载客2人，则该交叉口高峰小时共为出行者节省的时间160.9h，高峰系数取0.1，则一年为出行者节省时间合计58.8万小时。

3、本发明还设置了直行、左转车辆红灯提前通知的控制方法。本发明通过新增预信号灯(预信号灯仅用于提示综合待行区内的车辆左转或直行，不影响正常交通的直行和左转，预信号灯包括预信号红灯、预信号绿灯和预信号黄灯)，提前该交叉口直行左转信号相位预信号绿灯结束启动10秒，禁止车辆进入综合待行区，防止车辆进入待行区后无法在此周期通过，因此进一步保证了交叉口通行能力及行车安全。

以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

附图说明

图1为现有的道路交叉口车流渠化示意图。

图2为本发明的增设综合待行区后的车流渠化示意图。

图3为以东进口为例下的本发明的预信号灯及可变信息板分布示意图。

图4为本发明的预信号灯及可变信息板样式结构示意图。

图5为本发明处于相位一时的车辆控制排布图。

图6为本发明处于相位二时的车辆控制排布图。

图7为本发明处于相位三时的车辆控制排布图。

图8为本发明处于相位四时的车辆控制排布图。

附图标记说明：综合待行区1、一次停车线2、二次停车线3、预信号灯4、可变信息板5、交叉口6

具体实施方式

下面举几个较佳实施例，并结合附图来更清楚完整地说明本发明。

实施例1

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：如图2～图4所示，本实施例提供的道路交叉口综合待行区车流通行增容控制方法，包括以下步骤：

S1、增加综合待行区1及停车线

在直行车道和左转车道前方增设综合待行区1(直行、左转共用待行区)，在待行区末端增加一次停车线2，控制综合待行区内直行车辆或左转车辆停车。

增加二次停车线3。如图2～图4所示，以西进口为例，二次停车线3所在延长线位于南北进口路沿石边缘线上(即西进口处二次停车线的延长线与南北进口路沿石边缘线重合)，以满足非机动车辆通行需求。一次停车线2与二次停车线3之间的距离即为综合待行区1的长度。

综合待行区内直行车辆停车长度：

L_直＝ε*(l₁+l₂)*n_直*(1-λ_直) (公式1)

综合待行区内左转车辆停车长度：

L_左＝ε*(l₁+l₂)*n_左*(1-λ_左) (公式2)

综合待行区长度：

（公式3）

其中，ε为随机到达系数，一般取1.25；

l₁为计算车身长度，标准小汽车(pcu)为5m；

l₂为车辆排队间隙，一般考虑取值为2m；

n_直、n_左为综合待行区内直行、左转车道每道每周期的到车数；

λ_直、λ_左为直行、左转车道的绿信比；

W_直、W_左为直行、左转车道数；

综合公式1、公式2、公式3，精确设定综合待行区长度为：

S2、增加可变信息板5、预信号灯4及埋于道路地面下方的感应线圈。

再如图2～图4所示，在综合待行区1对向的道路中央分隔带上，增设预信号灯4和可变信息板5，预信号灯4为左转和直行指示性信号灯，可变信息板 5中固定显示的内容为“车辆允许进入待行区”，可变内容为“直行”或“左转”。其中，“直行”或“左转”可用LED灯饰的亮或灭来实现。设定预信号红灯提前于该交叉口6原有的直行或左转交能信号绿灯结束前约10秒，可根据直行和左转实际情况调整，以防车辆进入综合待行区后无法在此周期通过；同时，保证综合待行区空间上的充分利用。

新增感应线圈，通过测量通过交叉口6各车道的车流量，合理确定综合待行区1的长度L；同时，根据实测流量，可实时调整交叉口6各相位的绿信比分布，进一步提高交叉口6的通行能力。根据感应线圈感应的实际车流量，得到实际需要的综合待行区的长度的步骤如下：

假设感应线圈实际测得位于综合待行区内直行车道流量分别为n_直1，n_直2， n_直3…，左转车道流量分别为n_左1，n_左2，n_左3…，则设定：

代入上述公式4中，得出实际的综合待行区长度为：

S3、本发明的交叉口6采取四相位信号灯控制；其中，同一个进口的左转和直行相隔一个相位。当左转车辆绿灯(这里的绿灯是指原有交叉口的交通信号灯，也可以把这里的左转车辆绿灯理解为左转车辆相位)结束后，直行车辆进入综合待行区1；当直行车辆绿灯(这里的绿灯是指原有交叉口的交通信号灯，也可以把这里的直行车辆绿灯理解为直行车辆相位)结束后，左转车辆进入综合待行区1，依次更迭交替。

本发明中预信号灯的布设与一次停车线、二次停车线及埋于地面下的感应线圈的布设均可通过现有技术中已有的布设方案来实现。该各部分的具体布设本身非本发明的改进点所在，故在此不作赘述。

下面以交叉口6处的西进口为例，结合图5～图8，具体说明如何利用本发明的综合待行区通过本发明的控制方法，来实现不同相位时的车流增容：

在此，为了方便说明，将城市道路交叉口分为四相位信号控制。其中，

相位一：南北直行；相位二：东西左转；相位三：南北左转；相位四：东西直行(本实施例中的南、北、东、西的确定为：以人正对附图时，上为北，下为南，左为西，右为东)。

(1)、相位一：南北直行，西进口直行、左转车辆均为红灯。

图5为相位一时车辆示意图。此时，在该相位下，允许左转车辆进入综合待行区，直行车辆在停车线后排队。

(2)、相位二：东西左转，西进口左转车辆为绿灯，直行车辆为红灯。

图6为相位二时车辆示意图。在该相位二下，左转车辆放行，直行车辆在停车线后排队。在左转绿灯相位剩余不足10s时，车辆均不可再进入待行区，以防左转车辆进入待行区后在此周期无法通过，保证在该相位清空待行区。

(3)、相位三：南北左转，西进口直行、左转车辆均为红灯。

图7为相位三时车辆示意图。在该相位下，允许直行车辆进入综合待行区，左转车辆在停车线后排队。

(4)、相位四：东西直行，西进口直行车辆为绿灯，左转车辆为红灯。

图8为相位四时车辆示意图。在该相位下，直行车辆放行，左转车辆在停车线后排队。在直行绿灯相位剩余不足10s时，车辆均不可再进入待行区，以防直行车辆进入待行区后在此周期无法通过，保证在该相位清空待行区。

效果对比实施例2

以某市某一十字交叉口为例，假设该交叉口西进口高峰期直行流量为 1000pcu/h，左转流量为700pcu/h，交叉口信号周期为210s，单一相位的绿信比为0.25，根据本发明的公式7可计算出综合待行区长度L＝68m。而一条直行或左转车道上1个相位排队蓄车约20辆，这样，通过增设68m综合待行区长度，可蓄车约10辆车，提升了50％的道路蓄车能力。

相比之下，在通行能力上，现状交叉口通行能力12696pcu/h，而采取本方法4个进口道分别设综合待行区，为1个周期1个方向直行左转，共多通过40 辆标准车，按照210s一个周期，综合待行区90％的利用率计算，则1个小时整个交叉口大约共多通过2468辆标准车。交叉口通行能力提高了19.4％，其中，左转、直行车道通行能力共提高38.9％。因此，采用本发明的控制方法，大大提高了交叉口的通行能力。

此外，在饱和度和车辆延误上，交叉口车道饱和度由1.09降低为0.54，交叉口平均每辆车延误由78.3s降低为44.7s，延误降低了33.6s。

以车均载客2人，则该交叉口高峰小时共为出行者节省的时间160.9h，高峰系数取0.1，则一年为出行者节省时间合计58.8万小时。因此，采用本发明，还大大降低了车道饱和度、车辆延误。

以上详细描述了本发明的各较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (3)

1.一种道路交叉口综合待行区车流通行增容控制方法，其特征在于，其包括以下步骤：

S1、增设供直行车辆、左转车辆共用的综合待行区，并在所述综合待行区的末端设置用于控制直行或左转车辆停车的一次停车线、及满足非机动车辆通行需求的二次停车线；所述一次停车线与所述二次停车线之间的距离为综合待行区的长度；其中，

直行车辆停车长度：L_直＝ε*(l₁+l₂)*n_直*(1-λ_直)；

左转车辆停车长度：L_左＝ε*(l₁+l₂)*n_左*(1-λ_左)；

则综合待行区长度：

其中，ε为随机到达系数，取1.25；

l₁为计算车身长度，标准小汽车为5m；

l₂为车辆排队间隙，取值为2m；

n_直、n_左为综合待行区内直行、左转车道每道每周期的平均到车数；

λ_直、λ_左为直行、左转车道的绿信比；

W_直、W_左为直行、左转车道数；

S2、在所述综合待行区对向的道路中央分隔带上增设可变信息板、预信号灯及埋于道路地面下方的感应线圈；所述预信号灯为左转和直行指示性信号灯，用于控制位于综合待行区内的左转或直行车辆的进入；所述可变信息板中显示的内容用于提示左转或直行车辆允许进入综合待行区；其中，所述预信号灯包括预信号红灯和预信号绿灯，所述预信号红灯提前于所述交叉口处原有的直行或左转交通信号绿灯结束前10秒～12秒；

S3、所述交叉口采取四相位信号灯控制，同一个进口的左转预信号灯和直行预信号灯之间相隔一个相位，当左转车辆相位结束后，直行车辆进入综合待行区停车等待；当直行车辆相位结束后，左转车辆进入综合待行区停车等待，依次循环更迭交替。

2.如权利要求1所述的道路交叉口综合待行区车流通行增容控制方法，其特征在于，步骤S2中根据所述感应线圈测量经过交叉口的各车道的车流量，进而精确获得综合待行区的长度L的步骤如下：

测得的综合待行区内的直行车道流量分别为n_直1，n_直2，n_直3…，左转车道流量分别为n_左1，n_左2，n_左3…，则：

得出实际所需的综合待行区长度：

其中，ε为随机到达系数，取1.25；

l₁为计算车身长度，标准小汽车为5m；

l₂为车辆排队间隙，取值为2m；

n_直、n_左为感应线圈测得的综合待行区内的直行、左转车道每道每周期的实际到车数；

λ_直、λ_左为综合待行区内的直行、左转车道的绿信比；

W_直、W_左为综合待行区内的直行、左转车道数。

3.如权利要求1或2所述的道路交叉口综合待行区车流通行增容控制方法，其特征在于，步骤S2中所述感应线圈还用于同时根据实测流量，实时调整交叉口各相位的绿信比分布。