CN105825686B

CN105825686B - 道路交叉口路段提前左转通行控制方法

Info

Publication number: CN105825686B
Application number: CN201610185285.XA
Authority: CN
Inventors: 李爱增; 吴冰花; 宋向红; 魏艳楠; 杨国洲
Original assignee: Henan University of Urban Construction
Current assignee: HENAN YONG GRANVILLE EQUIPMENT Co.,Ltd.
Priority date: 2016-03-29
Filing date: 2016-03-29
Publication date: 2018-01-26
Anticipated expiration: 2036-03-29
Also published as: CN105825686A

Abstract

本发明涉及一种道路交叉口通行控制方法。一种道路交叉口路段提前左转通行控制方法，通过在路段上设置提前左转车道对交叉口的直、左冲突交通流进行控制，考虑非动车及行人的通行路线在交叉口内部设置X型斑马线，通过设置非机动车、行人与机动车间的相位相序以避免非机动车、行人与机动车间的交通冲突：当机动车通行时，非机动车和行人禁止通行，当非机动车和行人通行时，机动车禁止通行，此时直行的非机动车和行人可以直行通过交叉口，左转的非机动车和行人可以通过交叉口内部的X型斑马线直接左转。本发明在进行路段提前左转车道设计时，给出了交叉口内部非机动车和行人X型斑马线的通行方法及信号控制措施，能够提高交叉口内部非机动车和行人的通行效率。

Description

道路交叉口路段提前左转通行控制方法

技术领域

本发明涉及一种道路交叉口通行控制方法，尤其是涉及一种路段提前左转车道设计下道路交叉口机动车、非机动车及行人通行的协调控制方法。

背景技术

城市道路交叉口是城市道路网运行的瓶颈，也是城市道路交通拥堵的关键点所在。合理组织各交通流的通行空间及通行秩序能够有效提高交叉口的通行效率。在城市道路交叉口的各流向交通流中，左转车流所引起的冲突最为严重，也是当前广大学者研究的重点。广大学者对左转车道的设置条件、设置方法、交叉口内部左转弯提前等待区设置、交叉口进口道左转车道右置等进行了广泛的研究。

张野、袁振洲等对交叉口内侧出口车道设置为可变左转车道时可变左转车道长度及可变左转车道提前开启时间进行了研究（信号交叉口左转专用可变车道设置研究[J].交通信息与安全, 2014, 32(4): 26-301），张鹏、汪小渟、宋乐等对交叉口内侧出口车道设置为可逆左转短车道时的信号控制方法进行了研究（一种基于左转二次停车的可逆短车道信号控制方法[P]. 中国专利: CN104504914A, 2015-04-08.2），董文聪、汪涛等对出口车道中除了最外侧车道外其它全部出口车道均设置为左转待行区时的设置方法和信号控制方法进行了研究（可变展宽交叉路口车道[P]. 中国专利: CN103382695A, 2013-11-06），孙伟力、王云鹏、吴新开等提出了一种分离式左转车道设计及关联交叉口的路口渠化、信号相位和配时设置方法（一种分离式左转车道设计及关联交叉口的路口渠化、信号相位和配时设置方法[P]. 中国专利: CN104157153A, 2014-11-19），雍尚平提出了利用出口道外侧第二车道设置可逆左转车道的车道设置方法及其交通控制方式（在信号交叉口一种新型的车道设置方式及其交通控制组织[P]. 中国专利: CN1542225A, 2004-11-03）。上述文献从不同的方面对交叉口逆向左转车道的设置进行了研究。

和国外相比，我国城市道路交叉口的显著特征是交叉口处具有较多的非机动车和行人。对于城市道路交叉口逆向左转车道的设计如果不考虑非机动车和行人的通行需求，其设计的实用性和可行性会受到影响。上述文献均没有考虑交叉口内部非机动车和行人的交通组织及通行方法，也没有考虑交叉口内部考虑非机动车和行人通行时路段逆向左转相位的协调控制方法，不符合我国城市道路交叉口所具有的非机动车和行人多的特点。另外，现有技术对于左转车辆利用出口车道逆向左转时交叉口进出口道各部分长度的计算也没有进行系统的分析。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，考虑我国城市道路交叉口所具有的非机动车和行人多的特点，在信号交叉口提前左转车道设计方案基础上，提出了一种路段、进出口道、交叉口内部（包括非机动车和行人）的渠化设计技术及信号协调控制方法。

本发明所采用的技术方案：

一种道路交叉口路段提前左转通行控制方法，通过在路段上设置提前左转车道对交叉口的直、左冲突交通流进行控制，考虑非动车及行人的通行空间和通行路线在交叉口内部设置X型斑马线，通过设置非机动车、行人与机动车间的相位相序以避免非机动车、行人与机动车间的交通冲突：当机动车通行时，非机动车和行人禁止通行，当非机动车和行人通行时，机动车禁止通行，此时直行的非机动车和行人可以直行通过交叉口，左转的非机动车和行人可以通过交叉口内部的X型斑马线直接左转。

所述的道路交叉口路段提前左转通行控制方法，对于一般的城市道路交叉口，通过交叉口提前左转车道设置，变交叉口内部的机动车四相位为两相位，然后将另外两个机动车相位中的一个作为交叉口内部的非机动车和行人专用通行相位，并通过交叉口内部非动车和行人的X型斑马线设置，实现交叉口内部直行及左转非机动车和行人的直接快速通过；对于位于城市商业中心的交叉口，如果交叉口处具有大量的非动车和行人，也可以设置两个非机动车和行人专用相位。

所述的道路交叉口路段提前左转通行控制方法，对于位于城市商业中心并采用行人立体过街设施的交叉口，为保证大量的非机动车快速通过，将另外两个机动车相位中的一个或两个用于非机动车专用相位，并且实现左转的非机动车直接左转，可以保证非机动车快速通过交叉口。

所述的道路交叉口路段提前左转通行控制方法，在交叉口各入口引道的车道布局中，交叉口进口的左转车道外移至出口车道的外侧，直行和右转车道按照常规的布局方法位于进口道上，出口车道位于左转车道和直行车道之间；在交叉口前的路段部分，为了保证路段左转车辆不和出口车辆产生冲突，在交叉口前的路段上需设置路段左转车停车线并进行信号控制。

本发明的有益效果：

1、本发明道路交叉口路段提前左转通行控制方法，考虑我国城市道路交叉口所具有的非机动车和行人多的特点，提出与信号交叉口提前左转车道设计相一致的交叉口内部非机动车及行人交通组织模式。在进行路段提前左转车道设计时，给出了交叉口内部非机动车和行人X型斑马线的通行方法及信号控制措施，能够提高交叉口内部非机动车和行人的通行效率，体现以人为本的交通设计理念。

2、本发明道路交叉口路段提前左转通行控制方法，提出进行路段提前左转车道设计时，路段左转信号与交叉口内部非机动车及行人信号的协调控制技术，并提出路段左转信号相对于交叉口非机动车及行人信号的“迟启迟断”技术，并给出了“迟启”、“迟断”时间的计算方法。一方面提高了交叉口通行的安全性，另一方面又充分利用了交叉口的时间资源。

3、本发明道路交叉口路段提前左转通行控制方法，给出进行路段提前左转车道设计时，交叉口机动车信号与非机动车及行人信号的相位相序设计方法，提高了交叉口的通行秩序和安全性。

4、本发明道路交叉口路段提前左转通行控制方法，给出进行路段提前左转车道设计时，交叉口进出口道及路段各部分长度的详细确定方法，提高了本设计方案的可操作性。本设计思路清晰，可操作性强，效果明显，具有较大的应用价值。

5、本发明道路交叉口路段提前左转通行控制方法，减少了交叉口内部的交通冲突，提高了交叉口的通行效率。城市道路交叉口是城市道路网的咽喉，由于交叉口时空资源的限制，城市道路在交叉口处的通行能力不及路段的1/2。本发明对交叉口逆向左转车道的设置方法、交叉口内部非机动车和行人的通行组织方法以及与非动车和行人通行相位相协调的路段逆向左转相位设置方法进行系统研究，弥补现有逆向左转车道研究的不足。

附图说明

图1：常规的城市道路交叉口车道布局示意图；

图2：常规的城市道路交叉口信号相位图；

图3：本发明信号交叉口提前左转车道设计示意图；

图4：本发明信号交叉口提前左转车道通行控制方法交叉口信号相位图；

图5：本发明路段提前左转车道通行控制方法商业中心交叉口信号相位设计；

图6：具有行人立体过街设施的交叉口渠化设计；

图7a：路段提前左转车辆信号相位图：交叉口处一个非机动车及行人专用相位；

图7b：路段提前左转车辆信号相位图：交叉口处两个非机动车及行人专用相位。

具体实施方式

下面通过具体实施方式，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

实施例1

常规的城市道路交叉口车道布局状况如图1所示。当交叉口左转车流量较大时需设置左转专用车道和左转专用相位，从而构成四相位信号控制模式。在该控制模式下，交叉口各进口的非机动车和行人随本向直行和左转机动车相位通行。常规的城市道路交叉口信号相位图如图2所示。

本发明路段提前左转车道通行控制方法，通过在路段上设置提前左转车道并与交叉口信号进行协调控制，对交叉口的直、左冲突交通流进行控制，其与现有技术不同的是：考虑非动车及行人的通行空间和通行路线在交叉口内部设置X型斑马线,通过设置非机动车、行人与机动车间的相位相序以避免非机动车、行人与机动车间的交通冲突：当机动车通行时，非机动车和行人禁止通行，当非机动车和行人通行时，机动车禁止通行，此时直行的非机动车和行人可以直行通过交叉口，左转的非机动车和行人可以通过交叉口内部的X型斑马线直接左转，从而提高交叉口的通行能力和通行效率，体现以人为本的慢行交通设计思想。

本发明信号交叉口提前左转车道设计及交叉口内部非机动车和行人通行方式设计示意图如图3所示，与其相对应的信号相位图如图4所示。

该方法在交叉口上游路段上设置左转车停车线并进行信号控制，通过路段左转信号与交叉口信号协调控制，可使交叉口左转车辆在交叉口上游路段提前左转，到达下游交叉口时在交叉口出口道的外侧排队等待。以交叉口西进口为例，交叉口西进口的左转车辆在路段上通过信号控制（与交叉口信号相协调）由交叉口进口道的内侧车道逐渐外移至出口道的外侧车道，到达交叉口时在交叉口的出口道外侧车道排队等待，待本向绿灯放行时和本向直行车辆一起通过交叉口。交叉口四个进口的左转车辆通过该方式于本向绿灯放行前到达交叉口出口道的外侧车道，待本向绿灯放行时，本向和对向的左转和直行车辆同时放行，通过交叉口。

通过左转车辆路段外移可变交叉口内部的机动车四相位控制为两相位控制，从而提高交叉口的时空资源利用率，提高交叉口的通行效率。

实施例2

参见图3、图4，本实施例的道路交叉口路段提前左转通行控制方法，与实施例1的不同之处在于：对于一般的城市道路交叉口，首先通过交叉口提前左转车道设置，变交叉口内部的机动车四相位为两相位，然后将另外两个机动车相位中的一个作为交叉口内部的非机动车和行人专用通行相位，并通过交叉口内部非动车和行人的X型斑马线设置，实现交叉口内部直行及左转非机动车和行人的直接快速通过，该种情况下的交叉口渠化方式如图3所示，信号相位图如图4所示。

对于位于城市商业中心的交叉口，如果交叉口处具有大量的非动车和行人，为了减少大量的非机动车及行人过街对机动车通行的影响，提高交叉口的通行效率，也可以设置两个非机动车和行人专用相位，该种情况下的交叉口信号相位图如图5所示。

实施例3

参见图3、图4，本实施例的道路交叉口路段提前左转通行控制方法，与实施例1的不同之处在于：对于位于城市商业中心并采用行人立体过街设施（人行过街天桥或地道）的交叉口，为保证大量的非机动车快速通过，将另外两个机动车相位中的一个或两个用于非机动车专用相位，并且实现左转的非机动车直接左转，可以保证非机动车快速通过交叉口。该种情况下的交叉口渠化方式如图6所示。

采用本设计所提出的非动车和行人一次或两次专用相位设计，也可以避免建造行人立体过街设施，一方面减少了建造成本，另一方面也可以减少行人立体过街设施对城市景观的影响。

实施例4

本实施例的道路交叉口路段提前左转通行控制方法，与实施例1的不同之处在于：如图3所示，在交叉口各入口引道的车道布局中，交叉口进口的左转车道外移至出口车道的外侧，直行和右转车道按照常规的布局方法位于进口道上，出口车道位于左转车道和直行车道之间；在交叉口前的路段部分，为了保证路段左转车辆不和出口车辆产生冲突，在交叉口前的路段上需设置路段左转车停车线并进行信号控制。

进行路段及进出口道渠化设计，合理分布各流向的车道布局及合理确定各部分的长度，即合理确定路段及进出口道各流向的车道位置及L1、L2、L3、L4、L5、L6、L7各部分的长度。路段及进出口道各部分长度计算方法如下：

如图3所示，以交叉口西进口为例，确定L1、L2、L3、L4、L5、L6、L7各部分的长度：

（1）直行进口道实线长度L1

设一个信号周期内交叉口东西进口机动车相位的红灯时间为tr，s；直行机动车的到达率为qt，veh/s；交叉口进口道的直行车道数为nt；直行车辆停车时的停车间距为hts，m。则：

(1)

(2)

式中：h1、h2、h3为小型车、中型车、大型车停车时的停车间距，m；pt1、pt2、pt3为直行车道中小型车、中型车、大型车所占比例；

（2）直行车辆换车道长度L2

取车辆变换车道的换车道时间tc为2～3s，交叉口处车辆的车速为vi，m/s，根据《城市道路工程设计规范》，vi可取路段车速的0.5～0.7倍。则：

(3)

（3）路段左转车辆停车线前禁止变换车道的实线长度L3

为了保证路段车辆正常通行，采用本设计方法时，路段左转车道的车道数取1。假设左转机动车的到达率为ql，veh/s；左转车辆停车时的停车间距为hls，m。则：

(4)

(5)

式中：pl1、pl2、pl3为左转车中小型车、中型车、大型车所占比例；其它符号意义同前；

（4）交叉口停车线前左转车道实线长度L4

交叉口停车线前的左转车道数可根据左转交通需求确定，假设交叉口停车线前的左转车道数为nl，则：

(6)

式中：各符号意义同前；

（5）路段左转车辆变换车道距离L5

路段左转车辆可通过信号灯控制（与交叉口信号相协调）安全地变换车道。此时，在路段左转车辆停车线处设置左转信号灯，当左转信号灯绿灯时，左转车辆开始由进口道内侧车道变换车道至出口道外侧车道。通过路段左转信号与交叉口信号协调控制，可以保证路段左转车辆变换车道时，出口道上没有车辆通过。路段左转车辆变换车道距离：

(7)

式中：n为路段出口方向车道总数；其它符号意义同前；

（6）路段双向机动车间允许左转车变换车道的虚线长度L6

为了减少路段左转车辆的冲突距离，规整左转车辆的换车道轨迹，路段双向机动车间允许左转车辆变换车道的虚线长度L6可取与L3相等。即：

(8)

（7）路段左转车辆停车线至交叉口停车线间距离L7

路段左转车辆停车线至交叉口停车线间的距离L7是确定路段左转车辆停车线位置的控制性参数。该距离既要保证进口道直行车辆的安全顺畅通行，又要保证路段左转车辆的安全顺畅运行。该距离L7可取直行及路段左转车辆顺畅通行时所需距离的最大值，即：

(9)。

实施例5

本实施例的道路交叉口路段提前左转通行控制方法，与实施例4的不同之处在于：进一步对机动车信号进行相位设计。机动车信号相位设计包括交叉口信号相位设计及路段提前左转车辆信号相位设计两部分。

交叉口信号相位设计

按照前述分析，采取信号交叉口提前左转车道设计时，交叉口的机动车信号相位可由四相位减少为两相位。根据交叉口处非机动车和行人的多少，可增加一个或两个非机动车及行人专用相位，如果交叉口不是处于商业中心等非机动车和行人流量特别大的地方，增加一个非机动车及行人相位即可。具体的交叉口信号相位图如图4及图5所示。

路段信号协调控制设计

（1）路段提前左转信号相位设计

由前述分析，为了保证路段左转车辆安全地由进口道内侧车道转移至出口道外侧车道，在路段左转车辆停车线处需进行信号控制并与交叉口信号相协调。为了保证路段左转车辆安全地变换车道，路段左转信号可于交叉口非机动车及行人相位放行时（此时，交叉口内机动车相位禁止通行）绿灯，于非机动车及行人相位关闭时（此时，交叉口机动车相位放行）红灯。具体的路段左转信号相位设计如图7a、图7b所示；

（2）路段提前左转信号“迟启迟断”设计

为保证路段左转车辆和交叉口驶出车辆不发生冲突并充分利用可利用的时间，路段左转车辆放行信号除了和交叉口的非机动车和行人放行信号保持一致外，还需采取与非机动车和行人放行信号相比的“迟启迟断”技术。即路段提前左转放行信号需比交叉口非机动车和行人的放行信号“迟启”，以保证非机动车和行人放行前驶离交叉口的车辆能够安全地通过出口道冲突区域；并比交叉口非机动车和行人放行结束的信号“迟断”，以保证驶离交叉口的机动车到达冲突区域前路段左转车辆还可以通过冲突区域；

“迟启”时间tds可按下式计算：

(10)

式中：各符号意义同前；

考虑到交叉口内部机动车清空时间一般为3～5s，从安全角度考虑，本研究取非动车及行人通行相位结束后，机动车通过交叉口内部的时间为3s。则“迟断”时间tdc可按下式计算：

(11)

式中：各符号意义同前。

本发明道路交叉口路段提前左转通行控制方法，对于具有如下条件的交叉口进行交叉口提前左转车道设计将取得良好的效果。

（1）交叉口处具有较多的非机动车和行人；

（2）相邻交叉口间距大于等于L6+L7；

（3）交叉口左转车流量较大，原交叉口设计中具有左转专用车道和左转专用相位；

（4）路段双向机动车道条数大于等于6。

本发明道路交叉口路段提前左转通行控制方法，给出了路段、进出口道、交叉口内部的渠化设计技术。考虑非动车及行人的通行空间和通行路线在交叉口内部进行X型斑马线设计；考虑非机动车、行人与机动车间的交通冲突设置非机动车、行人与机动车间的相位相序；考虑路段提前左转车辆安全横穿及交叉口时间资源的充分利用提出路段提前左转信号与交叉口非机动车及行人信号的协调控制技术。将交叉口内部的直左冲突外移至路段，减少了交叉口内部的机动车通行相位，提高交叉口的通行效率。研究结果表明，本设计思路清晰，可操作性强，效果明显，具有较大的应用价值。

Claims

1.一种道路交叉口路段提前左转通行控制方法，通过在路段上设置提前左转车道对交叉口的直、左冲突交通流进行控制，考虑非动车及行人的通行空间和通行路线在交叉口内部设置X型斑马线，通过设置非机动车、行人与机动车间的相位相序以避免非机动车、行人与机动车间的交通冲突：当机动车通行时，非机动车和行人禁止通行，当非机动车和行人通行时，机动车禁止通行，此时直行的非机动车和行人直行通过交叉口，左转的非机动车和行人通过交叉口内部的X型斑马线直接左转；在交叉口各入口引道的车道布局中，交叉口进口的左转车道外移至出口车道的外侧，直行和右转车道按照常规的布局方法位于进口道上，出口车道位于左转车道和直行车道之间；在交叉口前的路段部分，为了保证路段左转车辆不和出口车辆产生冲突，在交叉口前的路段上需设置路段左转车停车线并进行信号控制；其特征在于：路段及进出口道各部分长度计算方法如下：

(1)直行进口道实线长度L₁

设一个信号周期内交叉口东西进口机动车相位的红灯时间为t_r，单位为s；直行机动车的到达率为q_t，单位为veh/s；交叉口进口道的直行车道数为n_t；直行车辆停车时的停车间距为h_ts，单位为m；则：

L₁＝t_rq_th_ts/n_t (1)

h_ts＝h₁p_t1+h₂p_t2+h₃p_t3 (2)

式中：h₁、h₂、h₃为小型车、中型车、大型车停车时的停车间距，单位为m；p_t1、p_t2、p_t3为直行车道中小型车、中型车、大型车所占比例；

(2)直行车辆换车道长度L₂

取车辆变换车道的换车道时间t_c为2～3s，交叉口处车辆的车速为v_i，单位为m/s，根据

《城市道路工程设计规范》，v_i取路段车速的0.5～0.7倍；则：

L₂＝t_cv_i (3)

(3)路段左转车辆停车线前禁止变换车道的实线长度L₃

为了保证路段车辆正常通行，路段左转车道的车道数取1；假设左转机动车的到达率为q_l，单位为veh/s；左转车辆停车时的停车间距为h_ls，单位为m；则：

L₃＝t_rq_lh_ls (4)

h_ls＝h₁p_l1+h₂p_l2+h₃p_l3 (5)

式中：p_l1、p_l2、p_l3为左转车中小型车、中型车、大型车所占比例；其它符号意义同前；

(4)交叉口停车线前左转车道实线长度L₄

交叉口停车线前的左转车道数根据左转交通需求确定，假设交叉口停车线前的左转车道数为n_l，则：

L₄＝t_rq_lh_ls/n_l (6)

式中：各符号意义同前；

(5)路段左转车辆变换车道距离L₅

路段左转车辆变换车道距离：

L₅＝t_cv_i(n-1) (7)

式中：n为路段出口方向车道总数；其它符号意义同前；

(6)路段双向机动车间允许左转车变换车道的虚线长度L₆

为了减少路段左转车辆的冲突距离，规整左转车辆的换车道轨迹，路段双向机动车间允许左转车辆变换车道的虚线长度L₆取与L₃相等；即：

L₆＝L₃ (8)

(7)路段左转车辆停车线至交叉口停车线间距离L₇

该距离L₇取直行及路段左转车辆顺畅通行时所需距离的最大值，即：

L₇＝max(L₁+L₂,L₄+L₅) (9)。

2.根据权利要求1所述的道路交叉口路段提前左转通行控制方法，其特征在于：机动车信号相位设计包括交叉口信号相位设计及路段提前左转车辆信号相位设计两部分：

1)交叉口信号相位设计

按照前述分析，采取信号交叉口提前左转车道设计时，交叉口的机动车信号相位由四相位减少为两相位；

2)路段信号协调控制设计

(1)路段提前左转信号相位设计

为了保证路段左转车辆安全地由进口道内侧车道转移至出口道外侧车道，在路段左转车辆停车线处进行信号控制并与交叉口信号相协调；

为了保证路段左转车辆安全地变换车道，路段左转信号于交叉口非机动车及行人相位放行时绿灯，于非机动车及行人相位关闭时红灯，此时，交叉口机动车相位放行；

(2)路段提前左转信号“迟启迟断”设计

为保证路段左转车辆和交叉口驶出车辆不发生冲突并充分利用可利用的时间，路段左转车辆放行信号除了和交叉口的非机动车和行人放行信号保持一致外，采取与非机动车和行人放行信号相比的“迟启迟断”技术：即路段提前左转放行信号需比交叉口非机动车和行人的放行信号“迟启”，以保证非机动车和行人放行前驶离交叉口的车辆能够安全地通过出口道冲突区域；并比交叉口非机动车和行人放行结束的信号“迟断”，以保证驶离交叉口的机动车到达冲突区域前路段左转车辆通过冲突区域。

3.根据权利要求2所述的道路交叉口路段提前左转通行控制方法，其特征在于：

“迟启”时间t_ds按下式计算

t_ds＝(L₇+L₆)/v_i (10)

式中：各符号意义同前；

考虑到交叉口内部机动车清空时间为3～5s，从安全角度考虑，取非动车及行人通行相位结束后，机动车通过交叉口内部的时间为3s，则“迟断”时间t_dc按下式计算：

t_dc＝3+L₄/v_i-t_c(n-1)＝L₄/v_i-t_c(n-1)+3 (11)

式中：各符号意义同前。