CN106935040A - 一种十字型交叉口交通信号灯设置的判别方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种十字型交叉口交通信号灯设置的判别方法，依次包括无交通信号控制十字型交叉口交通特征数据集搭建，交叉口各进口方向编号，交叉口当量交通流特征参数计算，无交通信号控制十字型交叉口乘客总延误模型建立与标定，十字型交叉口信号配时方案确定，该信号配时条件下交叉口乘客总延误模型建立与标定，主‑支路当量车流计算模型建立、主‑支路当量车流阈值图确定，并判断交叉口是否需要设置交通信号灯。与传统主观判别方法相比，本发明提供的判别方法较为客观精准，且具有较强的可操作性，从而进一步提升城市道路交通管控精细化水平，为城市交通管理者的科学决策提供有益参考。

Description

一种十字型交叉口交通信号灯设置的判别方法

技术领域

本发明属于城市交通技术领域，特别涉及了一种十字型交叉口交通信号灯设置的判别方法。

背景技术

道路交叉口是交通拥堵、交通事故及交通污染等交通问题的主要发生区域。交叉口的这些交通问题，归根到底是交叉口交通控制方式不合理，控制方法不得当的问题。其中，交叉口是否需要设置信号灯是能否缓解前述交通问题所面临的首要难题：如果对不需要设置信号灯的交叉口设置信号灯，将大大增加车辆在交叉口范围内的交通延误，降低交叉口交通运行效率；反之，如不对需要设置信号灯的交叉口设置信号灯，将导致该交叉口交通运行混乱，造成较为严重的交通安全隐患。而对于道路交叉口来说，十字型交叉口数量最大，问题最多，对十字型交叉口开展研究将最具代表性，并能够更好的缓解道路交叉口的交通问题。因此，如何更加准确、直观的判断十字型交叉口信号灯设置条件是缓解交叉口交通拥堵、减少交通事故、降低交通污染的当务之急。

发明内容

为了解决上述背景技术提出的技术问题，本发明旨在提供一种十字型交叉口交通信号灯设置的判别方法，利用交叉口主-支路当量车流定量确定交叉口设置交通信号灯的阈值条件，可为城市交通管理部门精细化判别交叉口控制方式提供有效的参考依据。

为了实现上述技术目的，本发明的技术方案为：

一种十字型交叉口交通信号灯设置的判别方法，包括以下步骤：

(1)选取无交通信号灯控制的十字型交叉口作为判别对象；

(2)获取该十字型交叉口的交通特征数据集，包括交叉口几何特征、车流量特征以及车辆载客特征，根据该数据集对交叉口的各进口方向进行编号，并计算交叉口当量交通流特征参数，包括各进口方向各转向车道日均高峰小时当量交通流量，主、支路当量交通流不均衡系数以及各进口方向当量交通流左、右转比例；

(3)根据交叉口当量交通流特征，建立无交通信号灯控制十字型交叉口乘客总延误计算模型，并对模型中各参数指标进行标定，该模型中的延误由低优先级车辆等待高优先级车辆通过无交通信号灯控制的十字型交叉口而产生；

(4)根据交叉口当量交通流量特征，确定该十字型交叉口信号配时方案，包括交叉口信号相位结构和相序、初始信号周期以及各信号相位绿灯时间，并建立该信号配时方案条件下交叉口乘客总延误计算模型；

(5)建立主-支路当量车流计算模型，并确定主-支路当量车流阈值图，从而判断该十字型交叉口是否需要设置交通信号灯。

进一步地，步骤(2)的具体过程如下：

(21)连续采集n天该十字型交叉口的车流量特征和车辆载客特征，每天的采集时段为交通高峰时段；所述交叉口几何特征包括该交叉口各进口方向的各转向车道的数量和几何尺寸；所述车流量特征为单位时间内各进口方向各转向车道通过的车辆数，且需按照车辆类型进行分类统计；所述车辆载客特征为单位时间内各进口方向各转向车道通过每辆车的载客人数；

(22)交叉口各进口方向按照车流量特征进行编号，将各进口方向左转、直行和右转车流量之和最大的进口方向编为#1进口方向，其对向进口方向编号为#2，剩余两个进口方向中左转、直行和右转车流量之和较大的编为#3进口方向，其对向进口方向编号为#4；#1、#2进口方向对应的道路为该交叉口的主路，#3、#4进口方向对应的道路为该交叉口的支路；

(23)先计算交叉口各进口方向各转向车道在高峰小时的日均车流量，然后根据日均车流量计算交叉口各进口方向各转向车道日均高峰小时当量交通流量：

上式中，为#i进口方向M转向车道的当量车流量，i＝1,2,3,4，表示4个进口方向，M＝L,T,R，依次表示左转车道、直行车道、右转车道；分别为#i进口方向M转向车道在高峰小时的小型车、中型车和大型车的日均车流量；PCE^(小)、PCE^(中)、PCE^(大)分别为小型车、中型车和大型车的当量换算系数；

(24)主、支路当量交通流不均衡系数是交叉口主路、支路流量较大进口方向的当量交通流量与主路、支路总当量交通流量的比值，计算公式如下；

上式中，U_m、U_n分别为交叉口主路和支路当量交通流不均衡系数；分别为交叉口主、支路日均高峰小时当量交通流量；分别为交叉口#1进口方向左转、直行、右转日均高峰小时当量交通流量；分别为交叉口#2进口方向左转、直行、右转日均高峰小时当量交通流量； 分别为交叉口#3进口方向左转、直行、右转日均高峰小时当量交通流量； 分别为交叉口#4进口方向左转、直行、右转日均高峰小时当量交通流量；

(25)各进口方向当量交通流左、右转比例是交叉口各进口方向左转、右转当量交通流量与该进口方向总的当量交通流量的比例，计算公式如下：

上式中，r_iL、r_iR分别为交叉口#i进口方向的当量交通流左、右转比例。

进一步地，步骤(3)的具体过程如下：

(31)建立无交通信号灯控制十字型交叉口乘客总延误D^(U)：

上式中，为无交通信号控制下交叉口支路车均延误；分别为无交通信号控制下交叉口主路#1、#2进口方向左转车流车均延误；为交叉口支路(双向)车流平均载客人数；分别为交叉口主路#1、#2进口方向左转车流平均载客人数；分别为交叉口#3进口方向左转、直行、右转车流平均载客人数；分别为交叉口#4进口方向左转、直行、右转车流平均载客人数；

(32)无交通信号控制下交叉口支路进口道车均延误计算公式：

上式中，Q_n为无交通信号控制下交叉口支路通行能力；T为分析时段的时长；t_nc为支路车辆穿越交叉口的临界间隙时间；t_nf为支路车流跟随时间；

(33)主路#1、#2进口方向左转车均延误计算公式：

上式中，Q_1L、Q_2L分别为无交通信号控制下交叉口#1、#2进口方向左转车流的通行能力；r_1L、r_2L分别为#1、#2进口方向左转车流占各自车道总车流的比例；t_mc、t_mf分别为交叉口主路左转车辆穿越交叉口的临界间隙和跟随时间。

进一步地，步骤(4)的具体过程如下：

(41)规定交叉口初始信号配时方案的相位结构和相序为，主路方向直行，主路方向左、右转，支路方向直行，支路方向左、右转；若主路或支路右转车流与直行车流共用外侧车道、或当直行车流饱和度大于左转车流饱和度时，则改变初始信号配时方案相位结构，将主路或支路方向左转单独成为一个相位，主路或支路方向直行和右转合成一个相位；

(42)用Webster法确定各交叉口的初始信号控制周期时长C：

上式中，X为各相位关键车流饱和度之和；l表示信号周期的损失时间；j为交叉口的第j个相位，J为交叉口的相位总数量；x^j为相位j的关键车流饱和度；

(43)计算交通信号控制下交叉口各相位绿灯时间g^j：

上式中，Y^j为周期内相位j的黄灯时间；

(44)建立交通信号配时方案下交叉口乘客总延误D^(S)的计算公式如下：

上式中，表示交通信号控制下交叉口第j相位第i进口道的车均延误；表示交通信号控制下交叉口第j相位#i进口方向的日均高峰小时当量交通流量；表示交叉口第j相位#i进口方向的车辆平均载客人数；I＝4表示4个进口方向；λ^j表示交叉口处信号周期的第j相位的绿信比；表示交叉口处单位时间内信号周期的第j相位#i进口方向的车辆饱和度。

进一步地，步骤(5)的具体过程如下：

(51)建立主-支路当量车流计算模型：

上式中，分别表示以交叉口主、支路日均高峰小时当量交通流量为变量的无交通信号灯控制十字型交叉口乘客总延误和交通信号配时方案下交叉口乘客总延误；

(52)分别选取交叉口主、支路日均高峰小时当量交通流量作为主、次变量，通过输入主变量来计算次变量；确定交叉口主路日均高峰小时当量交通流量的初始值、终止值以及步长，利用主-支路当量车流计算模型计算交叉口支路日均高峰小时当量交通流量；

(53)将交叉口主、支路日均高峰小时当量交通流量标记在二维坐标轴上，其中X轴、Y轴分别为交叉口主、支路日均高峰小时当量交通流量，并将各点用圆曲线连起来，即形成主-支路当量车流阈值图；

(54)将步骤(24)中计算的无交通信号灯控制时的交叉口主、支路日均高峰小时当量交通流量标记在主-支路当量车流阈值图中，如果该标记点位于图中曲线下方，说明该十字型交叉口不需要设置交通信号灯；反之，则需要设置交通信号灯。

采用上述技术方案带来的有益效果：

本发明通过分析十字型交叉口交通信号灯设置前后交叉口乘客总延误，建立主-支路当量车流计算模型，并确定主-支路当量车流阈值图，利用阈值图定量判断交叉口是否需要设置交通信号灯。与以往主要按照经验对交叉口信号灯设置的主观判别方法相比，本发明提供的判别方法较为客观精准，且具有较强的可操作性，能够更加客观、准确地判断十字型交叉口交通信号灯设置情况，从而进一步提升城市道路交通管控(特别是交叉口信号控制管理)精细化水平，为城市交通管理者的科学决策提供有益参考。

附图说明

图1是本发明的基本流程图；

图2是实施例交叉口平面布局图；

图3是实施例交叉口交通信号配时方案；

图4是实施例交叉口主-支路当量车流阈值图。

具体实施方式

以下将结合附图，对本发明的技术方案进行详细说明。

一种十字型交叉口交通信号灯设置的判别方法，如图1所示，包括以下步骤：

步骤S1：通过调查建立交叉口交通特征数据集，结合调查数据对无交通信号控制十字型交叉口各进口方向进行编号，计算交叉口当量交通流特征参数。具体步骤如步骤S11至S13所示：

步骤S11：通过调查构建无交通信号控制十字型交叉口交通特征数据集I＝{L,Q,O}，对于车流量特征(Q)和车均载客特征(O)数据，需要连续五天(工作日，周一至周五)进行采集，每天采集时段将选取交通早高峰时段，采集时长为1小时，具体步骤如步骤S111至S113所示：

步骤S111：交叉口几何特征(L)数据包括交叉口各进口方向各转向车道数量、几何尺寸等信息；

步骤S112：交叉口车流量特征(Q)数据将统计单位时间内各进口方向各转向车道通过的车辆数，车流量需按照小型车、中型车和大型车分车型统计；

步骤S113：交叉口车辆载客特征(O)数据将统计单位时间内各进口方向各转向车道通过的每辆机动车的载客人数；

步骤S12：交叉口各进口方向按照调查交通流量情况进行编号，将各进口方向左转、直行和右转车流量之和最大的进口方向定为交叉口#1进口方向，其对向进口方向编号为#2，剩余两个进口方向中左转、直行和右转车流量之和较大的定为#3进口方向，其对向进口方向定为#4；#1、#2进口方向对应的道路为该交叉口主路、#3、#4进口方向对应的道路为该交叉口支路；

步骤S13：结合调查数据，计算交叉口各进口方向各转向车道日均高峰小时当量交通流量，主、支路当量交通流不均衡系数，各进口方向当量交通流左、右转比例等当量交通流特征参数，具体步骤如步骤S131至S133所示：

步骤S131：在计算日均高峰小时当量交通流量时，先计算交叉口各进口方向各转向车道在高峰小时的日均车流量，再计算当量交通流量；以#1进口方向左转车流为例(计算公式如下)进行说明，其他各进口方向各转向当量车流计算过程类似；

上式中，分别为交叉口#1进口方向左转车流在高峰小时的日均小型车、中型车和大型车的交通量；PCE^(小)、PCE^(中)、PCE^(大)分别为小型车、中型车和大型车的当量换算系数，一般可分别取值为1、1.5和2；

步骤S132：主、支路当量交通流不均衡系数是交叉口主路、支路流量较大进口方向的当量交通流量与主路、支路总当量交通流量的比值，计算公式如下：

上式中，U_m、U_n分别为交叉口主路和支路当量交通流不均衡系数；分别为交叉口主、支路(双向)日均高峰小时当量交通流量；分别为交叉口#1进口方向左转、直行、右转日均高峰小时当量交通流量； 分别为交叉口#2进口方向左转、直行、右转日均高峰小时当量交通流量； 分别为交叉口#3进口方向左转、直行、右转日均高峰小时当量交通流量；分别为交叉口#4进口方向左转、直行、右转日均高峰小时当量交通流量；

步骤S133：各进口方向当量交通流左、右转比例是交叉口各进口方向左转、右转当量交通流量与该进口方向总的当量交通流量的比例，计算公式如下：

上式中，r_iL、r_iR分别为交叉口#i进口方向的当量交通流左、右转比例，i＝1,2,3,4。

步骤S2：建立无交通信号控制十字型交叉口乘客总延误(D^(U))计算模型，并对模型中各参数指标进行标定。具体步骤如步骤S21至S23所示：

步骤S21：结合无交通信号灯控制交叉口交通运行特征，建立无交通信号控制十字型交叉口乘客总延误(D^(U))计算公式如下：

上式中，为无交通信号控制下交叉口支路车均延误；分别为无交通信号控制下交叉口主路#1、#2进口方向左转车流车均延误；为交叉口支路(双向)车流平均载客人数；分别为交叉口主路#1、#2进口方向左转车流平均载客人数；分别为交叉口#3进口方向左转、直行、右转车流平均载客人数；分别为交叉口#4进口方向左转、直行、右转车流平均载客人数；

步骤S22：无交通信号控制下交叉口支路进口道车均延误计算公式如下：

上式中，Q_n为无交通信号控制下交叉口支路通行能力；T为分析时段(通常取1，为1小时)；t_nc为支路车辆穿越交叉口的临界间隙时间，一般取6秒；t_nf为支路车流跟随时间，一般取3秒；

步骤S23：无交通信号控制下交叉口主路进口道左转车均延误计算，主路#1、#2进口道左转车均延误计算公式分别为：

上式中，Q_1L、Q_2L分别为无交通信号控制下交叉口#1、#2条进口车道左转车流的通行能力；T为分析时段；r_1L、r_2L分别为#1、#2条进口车道左转车流占各自车道总车流的比例；t_mc、t_mf分别为交叉口主路左转车辆穿越交叉口的临界间隙(一般取4秒)和跟随时间(一般取2秒)。

步骤S3：结合交叉口当量交通流特性，确定十字型交叉口信号配时方案，并建立该信号配时方案条件下交叉口乘客总延误(D^(S))计算模型，并对模型中各参数指标进行标定。具体步骤如步骤S31至S32所示：

步骤S31：结合交叉口当量交通流特性，分别确定十字型交叉口的信号相位结构和相序、初始信号周期、各信号相位绿灯时间，进而确定该交叉口交通信号配时方案，具体步骤如步骤S311至S313所示：

步骤S311：规定交叉口初始信号配时方案的默认相位结构为：主路方向直行，主路方向左转、右转，支路方向(垂直于主路方向)直行，支路方向左转、右转，信号配时相序按此顺序。若主路/支路右转车流与直行车流共用外侧车道、或当直行车流饱和度大于左转车流饱和度时，则改变初始信号配时方案相位结构，将主路/支路方向左转信号单独成为一个相位，直行和右转信号合成一个相位；

步骤S312：用Webster法确定各交叉口的初始信号控制周期时长(C)，计算公式如下：

上式中，X为各相位关键车流饱和度之和；l表示信号周期的损失时间(一般来说，周期内每个相位的损失时间取3-4秒)；j为交叉口的第j个相位，J为交叉口的相位总数量，j和J均为自然数；x^j为相位j的关键车流饱和度，关键车流饱和度是指该相位多股车流中饱和度最大的那股车流的饱和度；

步骤S313：交通信号控制下交叉口各相位绿灯时间(g^j)按照下面公式计算：

上式中，Y^j为周期内相位j的黄灯时间；

步骤S32：通过研究交叉口各信号相位车均延误，进而建立步骤S31所确定交通信号配时方案下交叉口乘客总延误(D^(S))的计算公式如下：

上式中，表示交通信号控制下交叉口第j相位第i进口道的车均延误；表示交通信号控制下交叉口第j相位#i进口方向的日均高峰小时当量交通流量；表示交叉口第j相位#i进口方向的车辆平均载客人数；I＝4表示4个进口方向；λ^j表示交叉口处信号周期的第j相位的绿信比；表示交叉口处单位时间内信号周期的第j相位#i进口方向的车辆饱和度。

步骤S4：建立主-支路当量车流计算模型，并确定主-支路当量车流阈值图，进而判断交叉口是否需要设置交通信号灯。具体步骤如步骤S41至S42所示：

步骤S41：建立十字型交叉口信号灯设置主-支路当量车流计算模型如下：

上式中，分别表示以交叉口主、支路(双向)日均高峰小时当量交通流量为变量的十字型交叉口在信号灯设置前后的乘客总延误的表达式；

考虑到交叉口车流主支路不均衡特征、各进口道转向比例特征等相对稳定，因此，可假设交叉口主、支路当量交通流不均衡系数(U_m、U_n)，交叉口各进口方向的当量交通流左、右转比例(r_iL、r_iR)在一段时间内保持相对不变；

因此，交叉口主、支路各进口道各转向的日均高峰小时当量交通流量均可用主、支路(双向)日均高峰小时当量交通流量表示，计算公式如下：

步骤S42：利用试值法，确定十字型交叉口信号灯设置主-支路当量车流，并确定主-支路当量车流阈值图，具体步骤如步骤S421至S423所示：

步骤S421：分别选取交叉口主、支路(双向)日均高峰小时当量交通流量作为主、次变量，通过输入主变量来计算次变量；选取交叉口主路(双向)日均高峰小时当量交通流量(主变量)的初始值为400pcu/h、终止值为1800pcu/h，步长为100pcu/h，利用步骤S41所建立的主-支路当量车流计算模型分别计算交叉口支路(双向)日均高峰小时当量交通流量；

步骤S422：将步骤S421所确定的交叉口主、支路(双向)日均高峰小时当量交通流量标记在二维坐标轴(X轴、Y轴分别为交叉口主、支路(双向)日均高峰小时当量交通流量)上，并将各点用圆曲线连起来，即形成十字型交叉口信号灯设置主-支路当量车流阈值图；

步骤S423：将步骤S132中计算的无交通信号灯控制时的交叉口主、支路(双向)日均高峰小时当量交通流量标记在阈值图坐标系中，如果该标记点位于阈值图中曲线下方，说明该十字型交叉口不需要设置交通信号灯；反之，则需要设置交通信号灯。

下面通过一个实例，对本案给出进一步的说明。

根据发明内容所述步骤，对图2所示的无交通信号控制十字型交叉口的信号灯设置情况进行判别。

步骤S1：无交通信号控制十字型交叉口交通特征数据集搭建、交叉口各进口道编号、交叉口当量交通流特征参数计算；

步骤S11：该交叉口道路几何特征信息如图2所示；该交叉口各进口道交通流特征将通过实地调查获得，调查时间选取连续五天(工作日，周一至周五)早高峰时段(7:00-8:00)，对车流量特征、车均载客特征进行采集；

步骤S12：按照各进口道车流量对交叉口各进口道编号如图2所示；

步骤S13：结合调查数据，计算交叉口各进口方向各转向车道日均高峰小时当量交通流量，如表1所示：

表1

结合表1中所示交叉口各进口方向各转向车道日均高峰小时当量交通流量，分别计算出交叉口主、支路当量交通流不均衡系数分别为0.6、0.5，各进口方向当量交通流左、右转比例如表2所示：

表2

步骤S2：无交通信号控制十字型交叉口乘客总延误模型建立与参数标定；

步骤S21：结合步骤S1所确定的交叉口当量交通流特征参数，构建无交通信号控制十字型交叉口乘客总延误计算模型：

步骤S22：结合步骤S1所确定的交叉口当量交通流特征参数，分别计算交叉口支路进口道的车均延误

步骤S23：结合步骤S1所确定的交叉口当量交通流特征参数，分别计算交叉口主路两条进口道(1、2)的左转车辆车均延误

步骤S3：现状交通流量条件下十字型交叉口信号配时方案确定，该信号配时方案条件下交叉口乘客总延误计算模型建立与参数标定；

步骤S31：结合步骤S1所确定的交叉口当量交通流特征参数，参照交叉口初始信号配时方案相位结构设置原则，确定该交叉口的相位结构；利用Webster法确定交叉口的信号控制周期时长为77秒；分别计算出交叉口各相位绿灯时间，如图3所示；

步骤S32：结合步骤S31确定的信号配时方案，构建该交叉口在常规交通信号控制条件下交叉口乘客总延误的计算公式，并计算此时交叉口机动车乘客总延误(D^(S))。

步骤S4：十字型交叉口信号灯设置主-支路当量车流计算模型建立、交叉口常规交通信号灯设置判别主-支路当量车流阈值图确定，进而判断交叉口是否需要设置常规交通信号灯；

步骤S41：结合步骤S1所确定的交叉口当量交通流特征参数，建立本实例交叉口信号灯设置主-支路当量车流计算模型如下：

步骤S42：利用试值法，计算交叉口主-支路当量车流阈值流量如表3所示，在此基础上确定主-支路当量车流阈值图，如图4所示；

表3

编号	1	2	3	4	5	6	7	8
									主路(pcu/h)	400	500	600	700	800	900	1000	1100
支路(pcu/h)	356	401	536	489	440	399	361	327
									编号	9	10	11	12	13	14	15
主路(pcu/h)	1200	1300	1400	1500	1600	1700	1800
									支路(pcu/h)	302	295	263	234	219	201	198

步骤S43：将实例交叉口早高峰调查主、支路当量车流量数值放在该阈值图坐标系中，显示该主、支路当量车流量点在阈值图中曲线上方，说明该十字型交叉口需要设置常规交通信号灯。

实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。

Claims (5)

1.一种十字型交叉口交通信号灯设置的判别方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)选取无交通信号灯控制的十字型交叉口作为判别对象；

(2)获取该十字型交叉口的交通特征数据集，包括交叉口几何特征、车流量特征以及车辆载客特征，根据该数据集对交叉口的各进口方向进行编号，并计算交叉口当量交通流特征参数，包括各进口方向各转向车道日均高峰小时当量交通流量，主、支路当量交通流不均衡系数以及各进口方向当量交通流左、右转比例；

(3)根据交叉口当量交通流特征，建立无交通信号灯控制十字型交叉口乘客总延误计算模型，并对模型中各参数指标进行标定，该模型中的延误由低优先级车辆等待高优先级车辆通过无交通信号灯控制的十字型交叉口而产生；

(4)根据交叉口当量交通流量特征，确定该十字型交叉口信号配时方案，包括交叉口信号相位结构和相序、初始信号周期以及各信号相位绿灯时间，并建立该信号配时方案条件下交叉口乘客总延误计算模型；

(5)建立主-支路当量车流计算模型，并确定主-支路当量车流阈值图，从而判断该十字型交叉口是否需要设置交通信号灯。

2.根据权利要求1所述十字型交叉口交通信号灯设置的判别方法，其特征在于：步骤(2)的具体过程如下：

(21)连续采集n天该十字型交叉口的车流量特征和车辆载客特征，每天的采集时段为交通高峰时段；所述交叉口几何特征包括该交叉口各进口方向的各转向车道的数量和几何尺寸；所述车流量特征为单位时间内各进口方向各转向车道通过的车辆数，且需按照车辆类型进行分类统计；所述车辆载客特征为单位时间内各进口方向各转向车道通过每辆车的载客人数；

(22)交叉口各进口方向按照车流量特征进行编号，将各进口方向左转、直行和右转车流量之和最大的进口方向编为#1进口方向，其对向进口方向编号为#2，剩余两个进口方向中左转、直行和右转车流量之和较大的编为#3进口方向，其对向进口方向编号为#4；#1、#2进口方向对应的道路为该交叉口的主路，#3、#4进口方向对应的道路为该交叉口的支路；

(23)先计算交叉口各进口方向各转向车道在高峰小时的日均车流量，然后根据日均车流量计算交叉口各进口方向各转向车道日均高峰小时当量交通流量：

上式中，为#i进口方向M转向车道的当量车流量，i＝1,2,3,4，表示4个进口方向，M＝L,T,R，依次表示左转车道、直行车道、右转车道；别为#i进口方向M转向车道在高峰小时的小型车、中型车和大型车的日均车流量；PCE^(小)、PCE^(中)、PCE^(大)分别为小型车、中型车和大型车的当量换算系数；

(24)主、支路当量交通流不均衡系数是交叉口主路、支路流量较大进口方向的当量交通流量与主路、支路总当量交通流量的比值，计算公式如下；

$\left\{\begin{array}{c}{U}_m=\frac{{\stackrel{\‾}{q}}_{1L}+{\stackrel{\‾}{q}}_{1T}+{\stackrel{\‾}{q}}_{1R}}{{\stackrel{\‾}{q}}_m}\\ {\stackrel{\‾}{q}}_m={\stackrel{\‾}{q}}_{1L}+{\stackrel{\‾}{q}}_{1T}+{\stackrel{\‾}{q}}_{1R}+{\stackrel{\‾}{q}}_{2L}+{\stackrel{\‾}{q}}_{2T}+{\stackrel{\‾}{q}}_{2R}\end{array}\right.$

$\left\{\begin{array}{c}{U}_n=\frac{{\stackrel{\‾}{q}}_{3L}+{\stackrel{\‾}{q}}_{3T}+{\stackrel{\‾}{q}}_{3R}}{{\stackrel{\‾}{q}}_n}\\ {\stackrel{\‾}{q}}_n={\stackrel{\‾}{q}}_{3L}+{\stackrel{\‾}{q}}_{3T}+{\stackrel{\‾}{q}}_{3R}+{\stackrel{\‾}{q}}_{4L}+{\stackrel{\‾}{q}}_{4T}+{\stackrel{\‾}{q}}_{4R}\end{array}\right.$

上式中，U_m、U_n分别为交叉口主路和支路当量交通流不均衡系数；分别为交叉口主、支路日均高峰小时当量交通流量；分别为交叉口#1进口方向左转、直行、右转日均高峰小时当量交通流量；分别为交叉口#2进口方向左转、直行、右转日均高峰小时当量交通流量； 分别为交叉口#3进口方向左转、直行、右转日均高峰小时当量交通流量； 分别为交叉口#4进口方向左转、直行、右转日均高峰小时当量交通流量；

(25)各进口方向当量交通流左、右转比例是交叉口各进口方向左转、右转当量交通流量与该进口方向总的当量交通流量的比例，计算公式如下：

$r_{iL}=\frac{{\stackrel{\‾}{q}}_{iL}}{{\stackrel{\‾}{q}}_{iL}+{\stackrel{\‾}{q}}_{iT}+{\stackrel{\‾}{q}}_{iR}}$

$r_{iR}=\frac{{\stackrel{\‾}{q}}_{iR}}{{\stackrel{\‾}{q}}_{iL}+{\stackrel{\‾}{q}}_{iT}+{\stackrel{\‾}{q}}_{iR}}$

上式中，r_iL、r_iR分别为交叉口#i进口方向的当量交通流左、右转比例。

3.根据权利要求2所述十字型交叉口交通信号灯设置的判别方法，其特征在于：步骤(3)的具体过程如下：

(31)建立无交通信号灯控制十字型交叉口乘客总延误D^(U)：

$\left\{\begin{array}{c}{D}^{\left(U\right)}=d_n^{\left(U\right)}\·{\stackrel{\‾}{q}}_n\·{\stackrel{\‾}{O}}_n+d_{1L}^{\left(U\right)}\·{\stackrel{\‾}{q}}_{1L}\·{\stackrel{\‾}{O}}_{1L}+d_{2L}^{\left(U\right)}\·{\stackrel{\‾}{q}}_{2L}\·{\stackrel{\‾}{O}}_{2L}\\ {\stackrel{\‾}{O}}_n=({\stackrel{\‾}{q}}_{3L}\·{\stackrel{\‾}{O}}_{3L}+{\stackrel{\‾}{q}}_{3T}\·{\stackrel{\‾}{O}}_{3T}+{\stackrel{\‾}{q}}_{3R}\·{\stackrel{\‾}{O}}_{3R}+{\stackrel{\‾}{q}}_{4L}\·{\stackrel{\‾}{O}}_{4L}+{\stackrel{\‾}{q}}_{4T}\·{\stackrel{\‾}{O}}_{4L}+{\stackrel{\‾}{q}}_{4T}\·{\stackrel{\‾}{O}}_{4R})/{\stackrel{\‾}{q}}_n\end{array}\right.$

上式中，为无交通信号控制下交叉口支路车均延误；分别为无交通信号控制下交叉口主路#1、#2进口方向左转车流车均延误；为交叉口支路(双向)车流平均载客人数；分别为交叉口主路#1、#2进口方向左转车流平均载客人数；分别为交叉口#3进口方向左转、直行、右转车流平均载客人数；分别为交叉口#4进口方向左转、直行、右转车流平均载客人数；

(32)无交通信号控制下交叉口支路进口道车均延误计算公式：

$\left\{\begin{array}{c}{d}_n^{\left(U\right)}=\frac{3600}{Q_n}+900T\[\frac{{\stackrel{\‾}{q}}_n}{Q_n}-1+\sqrt{{(\frac{{\stackrel{\‾}{q}}_n}{Q_n}-1)}^2+\frac{3600{\stackrel{\‾}{q}}_n}{450{\mathrm{TQ}}_n^2}}\]+5\\ Q_n=\frac{3600{\stackrel{\‾}{q}}_m{e}^{-{\stackrel{\‾}{q}}_m{t}_{nc}}}{1-e^{-{\stackrel{\‾}{q}}_m{t}_{nf}}}\end{array}\right.$

上式中，Q_n为无交通信号控制下交叉口支路通行能力；T为分析时段的时长；t_nc为支路车辆穿越交叉口的临界间隙时间；t_nf为支路车流跟随时间；

(33)主路#1、#2进口方向左转车均延误计算公式：

$\left\{\begin{array}{c}{d}_{1L}^{\left(U\right)}=\frac{3600}{Q_{1L}}+900T\[\frac{{\stackrel{\‾}{q}}_{1L}}{Q_{1L}}-1+\sqrt{{(\frac{{\stackrel{\‾}{q}}_{1L}}{Q_{1L}}-1)}^2+\frac{3600{\stackrel{\‾}{q}}_{1L}}{450{\mathrm{TQ}}_{1L}^2}}\]+5\\ Q_{1L}=r_{1L}\frac{3600({\stackrel{\‾}{q}}_{2T}+{\stackrel{\‾}{q}}_{2R})e^{-({\stackrel{\‾}{q}}_{2T}+{\stackrel{\‾}{q}}_{2R})t_{mc}}}{1-e^{-({\stackrel{\‾}{q}}_{2T}+{\stackrel{\‾}{q}}_{2R})t_{mf}}}\end{array}\right.$

$\left\{\begin{array}{c}{d}_{2L}^{\left(U\right)}=\frac{3600}{Q_{2L}}+900T\[\frac{{\stackrel{\‾}{q}}_{2L}}{Q_{2L}}-1+\sqrt{{(\frac{{\stackrel{\‾}{q}}_{2L}}{Q_{2L}}-1)}^2+\frac{3600{\stackrel{\‾}{q}}_{2L}}{450{\mathrm{TQ}}_{2L}^2}}\]+5\\ Q_{2L}=r_{2L}\frac{3600({\stackrel{\‾}{q}}_{1T}+{\stackrel{\‾}{q}}_{1R})e^{-({\stackrel{\‾}{q}}_{1T}+{\stackrel{\‾}{q}}_{1R})t_{mc}}}{1-e^{-({\stackrel{\‾}{q}}_{1T}+{\stackrel{\‾}{q}}_{1R})t_{mf}}}\end{array}\right.$

上式中，Q_1L、Q_2L分别为无交通信号控制下交叉口#1、#2进口方向左转车流的通行能力；r_1L、r_2L分别为#1、#2进口方向左转车流占各自车道总车流的比例；t_mc、t_mf分别为交叉口主路左转车辆穿越交叉口的临界间隙和跟随时间。

4.根据权利要求3所述十字型交叉口交通信号灯设置的判别方法，其特征在于：步骤(4)的具体过程如下：

(41)规定交叉口初始信号配时方案的相位结构和相序为，主路方向直行，主路方向左、右转，支路方向直行，支路方向左、右转；若主路或支路右转车流与直行车流共用外侧车道、或当直行车流饱和度大于左转车流饱和度时，则改变初始信号配时方案相位结构，将主路或支路方向左转单独成为一个相位，主路或支路方向直行和右转合成一个相位；

(42)用Webster法确定各交叉口的初始信号控制周期时长C：

$\left\{\begin{array}{c}C=\frac{1.5l+5}{1-X}\\ X=\underset{j\∈J}{\mathrm{\Σ}}{x}^j\end{array}\right.$

上式中，X为各相位关键车流饱和度之和；l表示信号周期的损失时间；j为交叉口的第j个相位，J为交叉口的相位总数量；x^j为相位j的关键车流饱和度；

(43)计算交通信号控制下交叉口各相位绿灯时间g^j：

$g^j=\frac{x^{j}C}{X}-Y^j$

上式中，Y^j为周期内相位j的黄灯时间；

(44)建立交通信号配时方案下交叉口乘客总延误D^(S)的计算公式如下：

$\left\{\begin{array}{c}{D}^{\left(S\right)}=\underset{j\∈J}{\Σ}\underset{i\∈I}{\Σ}(d_i^{\left(S\right)j}\·{\stackrel{\‾}{q}}_i^j\·{\stackrel{\‾}{O}}_i^j)\\ d_i^{\left(S\right)j}=\frac{C{(1-{\mathrm{\λ}}^j)}^2}{2(1-{\mathrm{\λ}}^j{x}_i^j)}+\frac{x_i^{j2}}{2{\stackrel{\‾}{q}}_i^j(1-x_i^j)}\\ {\mathrm{\λ}}^j=\frac{g^j}{C-l}\end{array}\right.$

上式中，表示交通信号控制下交叉口第j相位第i进口道的车均延误；表示交通信号控制下交叉口第j相位#i进口方向的日均高峰小时当量交通流量；表示交叉口第j相位#i进口方向的车辆平均载客人数；I＝4表示4个进口方向；λ^j表示交叉口处信号周期的第j相位的绿信比；表示交叉口处单位时间内信号周期的第j相位#i进口方向的车辆饱和度。

5.根据权利要求4所述十字型交叉口交通信号灯设置的判别方法，其特征在于：步骤(5)的具体过程如下：

(51)建立主-支路当量车流计算模型：

$D^{\left(U\right)}({\stackrel{\‾}{q}}_m,{\stackrel{\‾}{q}}_n)=D^{\left(s\right)}({\stackrel{\‾}{q}}_m,{\stackrel{\‾}{q}}_n)$

上式中，分别表示以交叉口主、支路日均高峰小时当量交通流量为变量的无交通信号灯控制十字型交叉口乘客总延误和交通信号配时方案下交叉口乘客总延误；

(52)分别选取交叉口主、支路日均高峰小时当量交通流量作为主、次变量，通过输入主变量来计算次变量；确定交叉口主路日均高峰小时当量交通流量的初始值、终止值以及步长，利用主-支路当量车流计算模型计算交叉口支路日均高峰小时当量交通流量；

(53)将交叉口主、支路日均高峰小时当量交通流量标记在二维坐标轴上，其中X轴、Y轴分别为交叉口主、支路日均高峰小时当量交通流量，并将各点用圆曲线连起来，即形成主-支路当量车流阈值图；

(54)将步骤(24)中计算的无交通信号灯控制时的交叉口主、支路日均高峰小时当量交通流量标记在主-支路当量车流阈值图中，如果该标记点位于图中曲线下方，说明该十字型交叉口不需要设置交通信号灯；反之，则需要设置交通信号灯。