CN105489026B - “风车式”交叉口设计方法 - Google Patents

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Abstract

本发明一种城市道路交叉口渠化方法,具体的说是一种“风车式”交叉口设计方法。具体方法为：1、交叉口信息采集；2、判断所调查交叉口是否适合采用“风车式”信号控制交叉口；3、左转分流区的设计；4、左转待行区的设计；5、左转导向车道的设计；6、行人过街斑马线及直行车辆停车线的设计；7、对左转车辆进入左转待行区进行感应信号的设计。本发明通过“风车式”交叉口的新型渠化方案和左转车辆的感应控制，最终实现将左转车辆与对向直行车辆的交叉冲突转变为与侧向直行车辆的合流交织，减少车辆平均延误，提高交叉口通行效率，减少交通冲突，提高交叉口安全性。

Description

“风车式”交叉口设计方法
技术领域
本发明一种城市道路交叉口渠化方法,具体的说是一种“风车式”交叉口设计方法。
背景技术
目前，我国城市交通拥堵问题日趋严重，而大型的平面交叉口又正是交通网络中的瓶颈节点。这些交叉口控制效率的高低将直接关系到整个城市的交通是否畅通。对于大型平面交叉口来说，左转机动车的通行一直是控制的难点。左转车辆的通行给直行车流造成了很大的影响，是产生冲突的主要因素。在现有控制技术中，这些交叉口的左转车辆大多会单独给予左转专用相位，但会造成信号相位增加、信号周期增长、相位过渡时的绿灯损失增大等问题。
发明内容
本发明提供了一种“风车式”交叉口设计方法，对传统交叉口的渠化和控制方式进行改进，解决了由于左转车辆造成的绿灯损失，提升机动车的出行效率，发挥城市已有道路的实际通行能力与总体承载能力，克服了现有交叉口的上述不足。
本发明技术方案结合附图说明如下：一种“风车式”交叉口设计方法，该设计方法的步骤如下：
步骤一、交叉口信息采集；
(11)采集交叉口相关几何参数信息，包括：各向进口道车道数Lj，其中j代表东，西，南，北四个方向；
(12)采集交叉口高峰期交通流量参数信息，包括：
a、高峰小时各进口道每个信号周期的左转车辆到达当量交通量NLji，其中i为周期序列号，单位是pcu/周期，周期为100个；
b、各进口道左转车流的高峰小时当量交通量QLj，单位是pcu/周期；
c、各进口道右转车流的高峰小时当量交通量QRj，单位是pcu/周期；
步骤二、判断所调查交叉口是否适合采用“风车式”信号控制交叉口；
(21)计算左转待行区最大容纳量nmax，利用公式(1)求得
nmax＝2Lj+1 (1)
其中，Lj为需要设置左转待行区的j进口道的车道数，左转待行区最大容纳车辆数nmax的单位是pcu/周期；
(22)取高峰期100个周期的NLji，将NLji≤nmax的周期个数记为M；
(23)如果M≥80，则说明该交叉口非常适合采用“风车式”信号控制交叉口；否则，不推荐该交叉口采用“风车式”信号控制交叉口；
步骤三、左转分流区的设计；
为了使得左转车辆与右转车辆分散，减小交织区冲突，将左转车辆左转分流区的设计的具体步骤如下：
(31)计算的值；
(32)当时，需要将进口道最外侧车道进行展宽作为左转分流区，并在左转分流区分别设置左转专用车道和右转专用车道；当时，不需要对进口道最外侧车道进行展宽，直接将进口道最外侧车道作为左转分流区，并左转分流区设置为左转右转共用车道；
步骤四、左转待行区的设计；
将左转待行区设置在左转车辆驶入方向侧向的道路进口道；为了保证待行区内左转车辆不会对冲突方向直行车辆的行驶造成影响，待行区内左转车辆和冲突方向的直行车辆要保持一个安全距离，根据确定的左转待行区最大容量设计左转待行区的车道的尺寸；
步骤五、左转导向车道的设计；
为了引导车辆驶入左转待行区内不同的停车位，在交叉口地面标线渠化上，用白实线连接左转分流区与左转待行区停车线两侧端点从而形成左转导向车道，并在左转导向车道内施画左转引导线；
步骤六、行人过街斑马线及直行车辆停车线的设计；
为了保证行人过马路的安全，在左转导向车道后方设置行人过街斑马线；在行人过街斑马线的后方设置直行车辆停车线；
步骤七、对左转车辆进入左转待行区进行感应信号的设计；
为了使得进入左转待行区内的车辆数不超过待行区最大容纳车辆数，避免欲进入待转区的左转车辆与直行车辆发生冲突，在左转车辆停车线前1米处布置检测线圈，在左转分流区左侧安全岛内设置立柱式信号灯。
所述步骤四中左转待行区内左转车辆和冲突方向的直行车辆保持的安全距离至少为1米；所述步骤四中按照车道数为Lj，每条车道长9米、宽3.25米的标准设计左转待行区。
所述步骤六中斑马线距左转导向车道的最小距离不小于1m；所述的步骤六中停车线距行人过街斑马线的最小距离不小于0.5m。
所述步骤七中信号灯感应控制方法如下：
(a)初始化，进入(b)；
(b)判断本向道路直行绿灯相位是否开始，如果是，进入(c)；否则，进入(h)；
(c)左转分流区信号灯显示为绿灯，进入(d)；
(d)判断本向道路绿灯相位是否结束，如果是进入(h)，否则进入(e)；
(e)判断通过感应线圈检测到的进入左转待行区的左转车辆数是否达到最大容量值，如果是进入(h)，否则进入(f)；
(f)判断距离本向道路绿灯相位结束是否还有3秒，如果是进入(g)，否则回到(c)；
(g)左转分流区信号灯显示为黄灯，黄灯显示3秒后进入(h)；
(h)左转分流区信号灯显示为红灯，进入(b)。
本发明的有益效果为：
1、与设有左转保护相位的交叉口相比，本发明中的“风车式”交叉口能够减少相位数量，缩短信号周期，进而减少了相位转换过程中造成的时间损失，提高了交叉口的通行效率；
2、与设有左转许可相位的交叉口相比，本发明中的“风车式”交叉口有效的避免了直行车流与对向左转车流之间的冲突，提高了交叉口的安全性。
3、本发明中的“风车式”交叉口主要是通过道路标线渠化和信号控制实现的，与改造成立体交叉的模式相比，具有成本低，便于施工的优点。
附图说明
图1为本发明方法的流程框图；
图2为本发明方法的风车式平面交叉口渠化图；
图3为本发明方法的左转分流区感应信号控制流程图。
图中，A1、A2区域为左转分流区；B区域为左转待行区；C区域为左转导向车道；1为立柱式信号灯；2为感应线圈；3为左转车辆停车线。
具体实施方式
一种“风车式”交叉口设计方法，该设计方法的步骤如下：
步骤一、交叉口信息采集；
(11)采集交叉口相关几何参数信息，包括：各向进口道车道数Lj，其中j代表东，西，南，北四个方向；
(12)采集交叉口高峰期交通流量参数信息，包括：
a、高峰小时各进口道每个信号周期的左转车辆到达当量交通量NLji，其中
i为周期序列号，单位是pcu/周期，周期为100个；
b、各进口道左转车流的高峰小时当量交通量QLj，单位是pcu/周期；
c、各进口道右转车流的高峰小时当量交通量QRj，单位是pcu/周期；
以上交通数据的采集需要通过调查人员在交叉口实地调查得到。采集数据时，将一辆大型车换算成两辆小型车来计算当量交通量。
步骤二、判断所调查交叉口是否适合采用“风车式”信号控制交叉口；
(21)计算左转待行区最大容纳量nmax，利用公式(1)求得
nmax＝2Lj+1 (1)
其中，Lj为需要设置左转待行区的j进口道的车道数，左转待行区最大容纳车辆数nmax的单位是pcu/周期；
(22)取高峰期100个周期的NLji，将NLji≤nmax的周期个数记为M；
(23)如果M≥80，则说明该交叉口非常适合采用“风车式”信号控制交叉口；
否则，不推荐该交叉口采用“风车式”信号控制交叉口。
步骤三、左转分流区的设计；
为了使得左转车辆与右转车辆分散，减小交织区冲突，将左转车辆左转分流区的设计的具体步骤如下：
(31)计算的值；
(32)当时，参阅图2中A1区域所示，需要将进口道最外侧车道进行展宽作为左转分流区，并在左转分流区分别设置左转专用车道和右转专用车道；当时，参阅图2中A2区域所示，不需要对进口道最外侧车道进行展宽，直接将进口道最外侧车道作为左转分流区，并左转分流区设置为左转右转共用车道。
步骤四、左转待行区的设计；
为了保证待行区内左转车辆不会对冲突方向直行车辆的行驶造成影响，待行区内左转车辆和冲突方向的直行车辆要保持一个安全距离。另外，还需要根据确定的左转待行区最大容量设计左转待行区的车道的尺寸；参阅图2，左转待行区设计如图中B区域所示。设计具体步骤如下：
(41)参阅图2，将左转待行区设置在左转车辆驶入方向侧向的道路进口道；
(42)根据确定的左转待行区最大容量，按照车道数为Lj，每条车道长9米、宽3.25米的标准设计左转待行区。
(43)左转待行区的设计要保证待行区内左转车辆与冲突方向的直行车辆保持至少1米的安全距离。
步骤五、左转导向车道的设计；
为了引导车辆驶入左转待行区内不同的停车位，在左转分流区和左转待行区之间要渠化设置左转导向车道，并在左转导向车道内施画左转引导线；参阅图2，左转导向车道设计如图中C区域所示，设计具体步骤如下：
(51)在交叉口地面标线渠化上，用白实线连接左转分流区与左转待行区停车线两侧端点，连接线弧度应能保证车辆顺利驶入待行区等待；
(52)在左转导向车道内部施画左转引导线，引导车辆驶入左转待行区内不同的停车位，弧度应能保证车辆顺利驶入待行区等待。
步骤六、行人过街斑马线及直行车辆停车线的设计；
为了保证行人过马路的安全，在左转导向车道后方设置行人过街斑马线；在行人过街斑马线的后方设置直行车辆停车线；参阅图2，行人过街斑马线及直行车辆停车线设计如图中所示。本发明所述的行人过街斑马线及直行车辆停车线布置方法针对的是左转待行区所在进口道，设计具体步骤如下：
(61)行人过街斑马线设计在左转导向车道后方，保证斑马线距左转导向车道的最小距离不小于1m；
(62)直行车辆停车线设计在行人斑马线后方，保证停车线距行人过街斑马线的最小距离不小于0.5m。
步骤七、对左转车辆进入左转待行区进行感应信号的设计；
为了使得进入左转待行区内的车辆数不超过待行区最大容纳车辆数，避免欲进入待转区的左转车辆与直行车辆发生冲突，在左转车辆停车线前1米处布置感应线圈2，在左转分流区左侧安全岛内设置立柱式信号灯1。其中信号设计如下：
(71)参阅图2，在左转分流区内的3位置设置左转车辆停车线3；
(72)在左转车辆停车线前1米处布置感应线圈2；
(73)在左转分流区左侧安全岛内设置立柱式信号灯1；
(74)参阅图3，设置左转分流区信号灯感应控制逻辑，具体流程如下：
(a)初始化，进入(b)；
(b)判断本向道路直行绿灯相位是否开始，如果是，进入(c)；否则，进入(h)；
(c)左转分流区信号灯显示为绿灯，进入(d)；
(d)判断本向道路绿灯相位是否结束，如果是进入(h)，否则进入(e)；
(e)判断通过感应线圈2检测到的进入左转待行区的左转车辆数是否达到最大容量值，如果是进入(h)，否则进入(f)；
(f)判断距离本向道路绿灯相位结束是否还有3秒，如果是进入(g)，否则回到(c)；
(g)左转分流区信号灯显示为黄灯，黄灯显示3秒后进入(h)；
(h)左转分流区信号灯显示为红灯，进入(b)。
下面结合实例对本发明做进一步的说明。
步骤一、交叉口信息采集
本实例中，交叉口所有交通流数据均可通过摄像法采集，在有条件的交叉口，可以利用车辆视频识别系统或者环形车辆检测线圈进行数据采集，所需数据则可自动识别与获取。本实例中的“风车式”交叉口设计主要是针对东、西进口道设计。
(1)各向进口道车道数L东＝2，L西＝2，L南＝4，L北＝4；
(2)东、西进口道左转车流的高峰小时当量交通量QL东＝260pcu/周期，QL西＝270pcu/周期；
(3)东、西进口道右转车流的高峰小时当量交通量QR东＝424pcu/周期，QR西＝216pcu/周期；
(4)交叉口高峰小时东、西进口道100个信号周期的左转车到达当量交通量NLji(pcu/周期)如表1所示。
表1高峰小时东、西进口道每个信号周期的左转车到达当量交通量
步骤二、判断所调查交叉口是否适合采用“风车式”信号控制交叉口；
(21)计算左转待行区最大容纳量nmax
本实例中，东进口道左转车辆会驶入北进口道，西进口道左转车辆会驶入南进口道，通过计算可以得到北进口道nmax,北＝2L北+1＝9pcu/周期，nmax,南＝2L南+1＝9pcu/周期；
(22)取高峰期100个周期的NLj东和NLj东，计数NLj东≤nmax，北的个数M1＝88，NLj西≤nmax，南的个数M2＝90；
(23)由于M1≥80，M2≥80，说明该交叉口适合采用“风车式”信号控制交叉口。
步骤三、左转分流区的设计；
本实例中，东进口道西进口道因此需要将东进口道最外侧车道进行展宽并在左转分流区内分别设置左转专用车道和右转专用车道，而西进口道可以将左转分流区设置为左转右转共用车道。
步骤四、左转待行区的设计；
(41)将东进口道左转车辆的左转待行区设置在北进口道，将西进口道左转车辆的左转待行区设置在南进口道；
(42)本实例中，根据步骤二中确定的左转待行区最大容量，采取4条车道，每条车道长9米、宽3.25米的标准设计左转待行区；
(43)左转待行区的设计要保证待行区内左转车辆与冲突方向的直行车辆保持至少1米的安全距离。
步骤五、左转导向车道的设计；
(51)在交叉口地面标线渠化上，用白实线连接左转分流区与左转待行区停车线两侧端点，连接线弧度应能保证车辆顺利驶入待行区等待；
(52)在左转导向车道内部施画左转引导线，引导车辆驶入左转待行区内不同的停车位，弧度应能保证车辆顺利驶入待行区等待；
步骤六、行人过街斑马线及直行车辆停车线的设计；
(61)本实例中，行人过街斑马线设计在南、北进口道左转导向车道后方，保证斑马线距左转导向车道最小距离不小于1m。
(62)直行车辆停车线设计在行人斑马线后方，保证停车线距行人过街斑马线的最小距离不小于0.5m。
步骤七、对左转车辆进入左转待行区进行感应信号的设计；
(71)在左转分流区内设置左转车辆停车线3；
(72)在左转车辆停车线前1米处布置感应线圈2；
(73)在左转分流区左侧安全岛内设置立柱式信号灯1；
(74)设置左转分流区信号灯感应控制逻辑，具体流程如下：
对于东进口道左转分流区信号灯：
(a)初始化，进入(b)；
(b)判断东进口道直行绿灯相位是否开始，如果是，进入(c)；否则，进入(h)；
(c)左转分流区信号灯显示为绿灯，进入(d)；
(d)判断东进口道直行绿灯相位是否结束，如果是进入(h)，否则进入(e)；
(e)判断通过感应线圈2检测到的进入北进口道左转待行区的左转车辆数是否达到最大容量值，如果是进入(h)，否则进入(f)；
(f)判断距离东进口道直行绿灯相位结束是否还有3秒，如果是进入(g)，否则回到(c)；
(g)左转分流区信号灯显示为黄灯，黄灯显示3秒后进入(h)；
(h)左转分流区信号灯显示为红灯，进入(b)；
对于西进口道左转分流区信号灯：
(a)初始化，进入(b)；
(b)判断西进口道直行绿灯相位是否开始，如果是，进入(c)；否则，进入(h)；
(c)左转分流区信号灯显示为绿灯，进入(d)；
(d)判断西进口道直行绿灯相位是否结束，如果是进入(h)，否则进入(e)；
(e)判断通过感应线圈2检测到的进入南进口道左转待行区的左转车辆数是否达到最大容量值，如果是进入(h)，否则进入(f)；
(f)判断距离西进口道直行绿灯相位结束是否还有3秒，如果是进入(g)，否则回到(c)；
(g)左转分流区信号灯显示为黄灯，黄灯显示3秒后进入(h)；
(h)左转分流区信号灯显示为红灯，进入(b)；
“风车式”交叉口将原有交叉口直行车辆停止线后移并在交叉口内部设置左转待行区，使得左转车辆能够在本向直行车辆绿灯相位时进入侧向直行车辆停车线前的左转待行区等待，在侧向直行绿灯相位时，左转待行区内的左转车辆将与直行车辆一同放行。这种方式可以降低交叉口的相位数并将左转车辆与对向直行车辆的交叉冲突转变为与侧向直行车辆的合流交织，不仅减少了车辆平均延误，提高交叉口通行效率，还能够减少交通冲突，提高交叉口安全性。

Claims (4)

1.一种“风车式”交叉口设计方法，其特征在于，所述的“风车式”交叉口设计方法的步骤如下：
步骤一、交叉口信息采集；
(11)采集交叉口相关几何参数信息，包括：各向进口道车道数Lj，其中j代表东，西，南，北四个方向；
(12)采集交叉口高峰期交通流量参数信息，包括：
a、高峰小时各进口道每个信号周期的左转车辆到达当量交通量NLji，其中i为周期序列号，单位是pcu/周期，周期为100个；
b、各进口道左转车流的高峰小时当量交通量QLj，单位是pcu/周期；
c、各进口道右转车流的高峰小时当量交通量QRj，单位是pcu/周期；
步骤二、判断所调查交叉口是否适合采用“风车式”信号控制交叉口；
(21)计算左转待行区最大容纳量nmax，利用公式(1)求得
nmax＝2Lj+1(1)
其中，Lj为需要设置左转待行区的j进口道的车道数，左转待行区最大容纳车辆数nmax的单位是pcu/周期；
(22)取高峰期100个周期的NLji，将NLji≤nmax的周期个数记为M；
(23)如果M≥80，则说明该交叉口非常适合采用“风车式”信号控制交叉口；
否则，不推荐该交叉口采用“风车式”信号控制交叉口；
步骤三、左转分流区的设计；
为了使得左转车辆与右转车辆分散，减小交织区冲突，将左转车辆左转分流区的设计的具体步骤如下：
(31)计算的值；
(32)当时，需要将进口道最外侧车道进行展宽作为左转分流区，并在左转分流区分别设置左转专用车道和右转专用车道；当时，不需要对进口道最外侧车道进行展宽，直接将进口道最外侧车道作为左转分流区，并左转分流区设置为左转右转共用车道；
步骤四、左转待行区的设计；
将左转待行区设置在左转车辆驶入方向侧向的道路进口道；为了保证待行区内左转车辆不会对冲突方向直行车辆的行驶造成影响，待行区内左转车辆和冲突方向的直行车辆要保持一个安全距离，根据确定的左转待行区最大容量设计左转待行区的车道的尺寸；
步骤五、左转导向车道的设计；
为了引导车辆驶入左转待行区内不同的停车位，在交叉口地面标线渠化上，用白实线连接左转分流区与左转待行区停车线两侧端点从而形成左转导向车道，并在左转导向车道内施画左转引导线；
步骤六、行人过街斑马线及直行车辆停车线的设计；
为了保证行人过马路的安全，在左转导向车道后方设置行人过街斑马线；在行人过街斑马线的后方设置直行车辆停车线；
“风车式”交叉口将原有交叉口直行车辆停止线后移并在交叉口内部设置左转待行区，使得左转车辆能够在本向直行车辆绿灯相位时进入侧向直行车辆停车线前的左转待行区等待，在侧向直行绿灯相位时，左转待行区内的左转车辆将与直行车辆一同放行；
步骤七、对左转车辆进入左转待行区进行感应信号的设计；
为了使得进入左转待行区内的车辆数不超过待行区最大容纳车辆数，避免欲进入待转区的左转车辆与直行车辆发生冲突，在左转车辆停车线前1米处布置检测线圈，在左转分流区左侧安全岛内设置立柱式信号灯。
2.根据权利要求1所述的一种“风车式”交叉口设计方法，其特征在于，所述步骤四中左转待行区内左转车辆和冲突方向的直行车辆保持的安全距离至少为1米；所述步骤四中按照车道数为Lj，每条车道长9米、宽3.25米的标准设计左转待行区。
3.根据权利要求1所述的一种“风车式”交叉口设计方法，其特征在于，所述步骤六中斑马线距左转导向车道的最小距离不小于1m；所述的步骤六中停车线距行人过街斑马线的最小距离不小于0.5m。
4.根据权利要求1所述的一种“风车式”交叉口设计方法，其特征在于，所述步骤七中信号灯感应控制方法如下：
(a)初始化，进入(b)；
(b)判断本向道路直行绿灯相位是否开始，如果是，进入(c)；否则，进入(h)；
(c)左转分流区信号灯显示为绿灯，进入(d)；
(d)判断本向道路绿灯相位是否结束，如果是进入(h)，否则进入(e)；
(e)判断通过感应线圈检测到的进入左转待行区的左转车辆数是否达到最大容量值，如果是进入(h)，否则进入(f)；
(f)判断距离本向道路绿灯相位结束是否还有3秒，如果是进入(g)，否则回到(c)；
(g)左转分流区信号灯显示为黄灯，黄灯显示3秒后进入(h)；
(h)左转分流区信号灯显示为红灯，进入(b)。
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