CN107808531A - 一种基于预信号的紧邻错位交叉口车流通行方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于预信号的紧邻错位交叉口车流通行方法，该方法在反向车道上设置主路预停车线，主路预停车线平行于反向车道上设置在T型交叉口前的反向车道停车线，将小流量进口道划分为左转车道和右转车道，小流量进口道的左转车道上设置有左转停车线，并增设用于控制车辆在所述主路预停车线处通行或者停止的主路预信号灯，增设用于控制车辆在小流量进口道左转车道的左转停车线处通行或者停止的小流量进口左转信号灯，然后将主路直行信号灯绿灯信号开始至T型交叉口次路左转信号灯红灯信号结束作为一个信号周期，每个信号周期由五个信号相位组成；优点是充分利用主路车道的空置路权，大大减少小流量进口车道左转车辆绕行距离，提高其通行速度。

Description

一种基于预信号的紧邻错位交叉口车流通行方法

技术领域

本发明涉及一种车流通行方法，尤其是涉及一种基于预信号的紧邻错位交叉口车流通行方法。

背景技术

随着城市建设的快速发展，城市内的道路布局也越来越复杂，两条道路相交形成的交叉口也越来越多。两条道路相交形成通常十字型交叉口或者T型交叉口，这些交叉口处通常设置有交通指示灯，不同车道的车辆按照交通指示灯的指示有序通行。

目前，当一些单位的大门位于T型交叉口的顶部位置时，从美学等角度考虑通常会在单位面向T型交叉口处设置挡风物。为了保证车辆能进入单位，在T型交叉口顶部的左右两侧会分别设置有一个开口，其中一个开口(小流量出口道)用于使车辆离开道路进入单位，另一个开口(小流量进口道)用于车辆离开单位进入道路，这两个开口距离较近，与道路之间形成了两个相邻小型交叉口，我们将其称为紧邻错位交叉口，具体布置图如图1所示。

紧邻错位交叉口的目前交通管理多数以牺牲小流量进口道的左转车辆通行效率为代价，禁止小流量进口道车辆左转，只许车辆右转。将小流量进口道连接的道路作为主路，与主路交叉形成T型交叉口的道路作为次路，将小流量进口道右转出去汇入的车辆行驶车道定义为正向车道，将正向车道的对向车道定义为反向车道。当从小流量进口道驶出的车辆需要进入反向车道行驶时，必须要沿正向车道行驶一段距离后到达允许掉头的路口才能左转掉头驶入反向车道，由此通过这种远引绕行方法来规避小流量进口道车辆与主路车流方向的冲突。

通过现场调查，次路驶向主路方向的车道(将该行驶方向车道定义为次路正向车道，次路上与该车道行驶方向相反的车道定义为次路反向车道)在T型交叉口处通常设置有左转车道和右转车道，主路的正向车道在T型交叉口处通常设置有直行车道和用于驶入次路反向车道的左转车道，而主路的反向车道在T型交叉口处则不会设置左转车道，设置有直行车道和用于驶入次路的右转车道。当该T型交叉口左转信号灯绿灯信号开启时， T型交叉口仅正向车道左转车辆通行，反向车道则无车辆通行，该信号相位(在一个信号周期内，一股或几股车流在任何时刻都获得完全相同的信号灯色显示，那么就把它们获得不同灯色的连续完整信号阶段称作一个信号相位)内主路上部分车道没有充分利用，存在闲置。而且，小流量进口道的左转车辆的远引绕行问题使得车辆增加了绕行距离和再次排队时间，降低了其通行效率的同时，也加剧了T型交叉口下游的疏散压力。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种可以充分利用主路车道，提高小流量进口道的左转车辆的通行效率，减轻T型交叉口下游疏散压力的基于预信号的紧邻错位交叉口车流通行方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种基于预信号的紧邻错位交叉口车流通行方法，包括以下步骤：

(1)道路设置：

在反向车道上设置主路预停车线，所述的主路预停车线平行于反向车道上设置在T 型交叉口前的反向车道停车线，车辆在反向车道行驶时先经过所述的主路预停车线，再经过所述的反向车道停车线后进入T型交叉口，所述的主路预停车线与所述的反向车道停车线之间的间距为l，l的取值范围为50m-60m；

将小流量进口道划分为左转车道和右转车道，小流量进口道的左转车道上设置有左转停车线；

设置小流量进口左转车辆待行区，所述的小流量进口左转车辆待行区的进口与小流量进口道的左转车道连接，所述的小流量进口左转车辆待行区的出口位于反向车道上，且位于所述的反向车道停车线和所述的主路预停车线之间；

(2)信号灯设置：

增设用于控制车辆在所述主路预停车线处通行或者停止的主路预信号灯，增设用于控制车辆在小流量进口道左转车道的左转停车线处通行或者停止的小流量进口左转信号灯；

(3)信号相位顺序设置：

A、将主路直行信号灯绿灯信号开始至T型交叉口次路左转信号灯红灯信号结束作为一个信号周期，每个信号周期由五个信号相位组成；

B、将主路预信号灯绿灯信号开始时刻作为第一个基准时刻，此时，主路左转信号灯为绿灯信号，其他信号灯为红灯信号；将次路左转信号灯红灯信号跳变为绿灯信号时刻作为第一个结束时刻，此时，主路预信号灯为绿灯信号，其他信号灯为红灯；将第一个结束时刻与第一个基准时刻之间的信号相位作为第一个信号相位，记为A，第一个结束时刻与第一个基准时刻之间的时间间隔为a，a的取值范围为10s-15s,第一个结束时刻为a时刻；

C、将a时刻作为第二个基准时刻，此时，次路左转信号灯为绿灯信号，主路预信号灯为绿灯信号，其他信号灯为红灯；将次路左转信号灯由绿灯信号跳变为红灯信号时刻作为第二个结束时刻，此时，主路直行信号灯由红灯信号跳变为绿灯信号，主路预信号灯为绿灯信号，其他信号灯为红灯信号；将第二个结束时刻与第二个基准时刻之间的信号相位作为第二个信号相位，记为B，第二个结束时刻与第二个基准时刻之间的时间间隔为b，b的取值范围为20s-30s，第二个结束时刻为a+b时刻；

D、将a+b时刻作为第三个基准时刻，此时主路预信号灯与主路直行信号灯为绿灯信号，其他信号灯为红灯信号；将主路预信号灯绿灯信号跳变为红灯信号时刻作为第三个结束时刻，此时主路直行信号灯保持绿灯信号，其他信号灯为红灯信号；将第三个结束时刻与第三个基准时刻之间的信号相位作为第三个信号相位，记为C，第三个结束时刻与第三个基准时刻之间的时间间隔为c，第三个结束时刻为c时刻；c采用公式(1) 计算如下：

其中，l是主路预停车线到反向车道停车线的直线距离；v是主路车辆一般通行速度， v取自交通部门调查统计数据，其取值范围通常为8-15m/s，g取值范围为50s-70s；

E、将a+b+c时刻作为第四个基准时刻，此时主路直行信号灯为绿灯信号，其他信号灯为红灯信号；将主路直行信号灯绿灯信号跳变为红灯信号时刻记为第四个结束时刻，此时主路左转信号灯为绿灯信号，小流量进口道左转信号灯为绿灯信号，其他信号灯为红灯信号；将第四个结束时刻与第四个基准时刻之间的信号相位作为第四个信号相位，记为D，第四个结束时刻与第四个基准时刻之间的时间间隔为d，第四个结束时刻为a+b+c+d时刻；d采用公式(2)计算如下：

其中，M为取两个数中的较大值符号，r是主路预停车线与正向车道上设置在T型交叉口前的正向车道停车线的延伸线的直线距离；

F、将a+b+c+d时刻作为第五个基准时刻，此时，主路直行信号灯为红灯信号，主路左转信号灯为绿灯信号，小流量进口道左转信号灯为绿灯信号，其他信号灯为红灯信号；将主路预信号灯红灯信号跳变为绿灯信号时刻作为第五个结束时刻，此时，主路左转信号灯为绿灯信号，其他信号灯为红灯信号；将第五个结束时刻与第五个基准时刻之间的信号相位作为第五个信号相位，记为E，第五个结束时刻与第五个基准时刻之间的时间间隔为e，第五个结束时刻为a+b+c+d+e时刻；e采用公式(3)计算如下：

e＝f+s (3)

其中，s为小流量进口道左转车驶出停车线至待行区停稳所需时间的参考值，取值范围为5s-15s，f采用公式(4)计算如下：

其中，m位取两者间较小值符号，n是主路反向车道的车道数量，w是小流量进口道排队车辆的反向消散波速度，w的取值范围为7m/s-8m/s，u是小流量进口道车辆行至待行区的平均车速，u的取值范围为3m/s-4m/s，h是原T型交叉口次路驶向主路方向车道在T型交叉口前停车线至T型交叉口主路正向车道出口道的轨迹长度，h的取值范围为50m-80m，x是次路左转车辆通过T型交叉口进入主路的平均车速，x的取值范围为 5m/s-6m/s；

(4)T型交叉口处和小流量进口道处所有信号灯按照第一个信号相位至第五个信号相位的顺序周而复始的工作，该处车辆根据信号灯的指示通行。

与现有技术相比，本发明的优点在于通过在反向车道上设置主路预停车线，主路预停车线平行于反向车道上设置在T型交叉口前的反向车道停车线，将小流量进口道划分为左转车道和右转车道，小流量进口道的左转车道上设置有左转停车线，并增设用于控制车辆在所述主路预停车线处通行或者停止的主路预信号灯，增设用于控制车辆在小流量进口道左转车道的左转停车线处通行或者停止的小流量进口左转信号灯；然后将主路直行信号灯绿灯信号开始至T型交叉口次路左转信号灯红灯信号结束作为一个信号周期，每个信号周期由五个信号相位组成，由此充分利用主路车道的空置路权，该设置不仅在时间上避开了小流量进口左转车辆与左侧来车的冲突，不用为左侧来车设置信号灯，而且有效转移小流量左转车辆进入待行区，解决了因担心小流量进口左转车辆与主路直线车辆冲突而禁左的问题，大大减少小流量进口车道左转车辆绕行距离，提高其通行速度，并且减轻T型交叉口下游疏散压力，提高T型交叉口下游车辆通行速度。

附图说明

图1为现有的紧邻错位交叉口车道的布置图；

图2为本发明的紧邻错位交叉口车道的布置图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

实施例：如图2所示，一种基于预信号的紧邻错位交叉口车流通行方法，包括以下步骤：

(1)道路设置：

在反向车道上设置主路预停车线1，主路预停车线1平行于反向车道上设置在T 型交叉口前的反向车道停车线2，车辆在反向车道行驶时先经过主路预停车线1，再经过反向车道停车线2后进入T型交叉口，主路预停车线1与反向车道停车线2之间的间距为l，l的取值范围为50m-60m；

将小流量进口道划分为左转车道和右转车道，小流量进口道的左转车道上设置有左转停车线3；

设置小流量进口左转车辆待行区，小流量进口左转车辆待行区的进口与小流量进口道的左转车道连接，小流量进口左转车辆待行区的出口位于反向车道上，且位于反向车道停车线2和主路预停车线1之间；

(2)信号灯设置：

增设用于控制车辆在所述主路预停车线1处通行或者停止的主路预信号灯，增设用于控制车辆在小流量进口道左转车道的左转停车线3处通行或者停止的小流量进口左转信号灯；

(3)信号相位顺序设置：

A、将主路直行信号灯绿灯信号开始至T型交叉口次路左转信号灯红灯信号结束作为一个信号周期，每个信号周期由五个信号相位组成；

B、将主路预信号灯绿灯信号开始时刻作为第一个基准时刻，此时，主路左转信号灯为绿灯信号，其他信号灯为红灯信号；将次路左转信号灯红灯信号跳变为绿灯信号时刻作为第一个结束时刻，此时，主路预信号灯为绿灯信号，其他信号灯为红灯；将第一个结束时刻与第一个基准时刻之间的信号相位作为第一个信号相位，记为A，第一个结束时刻与第一个基准时刻之间的时间间隔为a，a的取值范围为10s-15s,第一个结束时刻为a时刻；

C、将a时刻作为第二个基准时刻，此时，次路左转信号灯为绿灯信号，主路预信号灯为绿灯信号，其他信号灯为红灯；将次路左转信号灯由绿灯信号跳变为红灯信号时刻作为第二个结束时刻，此时，主路直行信号灯由红灯信号跳变为绿灯信号，主路预信号灯为绿灯信号，其他信号灯为红灯信号；将第二个结束时刻与第二个基准时刻之间的信号相位作为第二个信号相位，记为B，第二个结束时刻与第二个基准时刻之间的时间间隔为b，b的取值范围为20s-30s，第二个结束时刻为a+b时刻；

D、将a+b时刻作为第三个基准时刻，此时主路预信号灯与主路直行信号灯为绿灯信号，其他信号灯为红灯信号；将主路预信号灯绿灯信号跳变为红灯信号时刻作为第三个结束时刻，此时主路直行信号灯保持绿灯信号，其他信号灯为红灯信号；将第三个结束时刻与第三个基准时刻之间的信号相位作为第三个信号相位，记为C，第三个结束时刻与第三个基准时刻之间的时间间隔为c，第三个结束时刻为c时刻；c采用公式(1) 计算如下：

其中，l是主路预停车线1到反向车道停车线2的直线距离；v是主路车辆一般通行速度，v取自交通部门调查统计数据，其取值范围通常为8-15m/s，g取值范围为50s-70s；

E、将a+b+c时刻作为第四个基准时刻，此时主路直行信号灯为绿灯信号，其他信号灯为红灯信号；将主路直行信号灯绿灯信号跳变为红灯信号时刻记为第四个结束时刻，此时主路左转信号灯为绿灯信号，小流量进口道左转信号灯为绿灯信号，其他信号灯为红灯信号；将第四个结束时刻与第四个基准时刻之间的信号相位作为第四个信号相位，记为D，第四个结束时刻与第四个基准时刻之间的时间间隔为d，第四个结束时刻为a+b+c+d时刻；d采用公式(2)计算如下：

其中，M为取两个数中的较大值符号，r是主路预停车线1与正向车道上设置在T 型交叉口前的正向车道停车线4的延伸线5的直线距离；

F、将a+b+c+d时刻作为第五个基准时刻，此时，主路直行信号灯为红灯信号，主路左转信号灯为绿灯信号，小流量进口道左转信号灯为绿灯信号，其他信号灯为红灯信号；将主路预信号灯红灯信号跳变为绿灯信号时刻作为第五个结束时刻，此时，主路左转信号灯为绿灯信号，其他信号灯为红灯信号；将第五个结束时刻与第五个基准时刻之间的信号相位作为第五个信号相位，记为E，第五个结束时刻与第五个基准时刻之间的时间间隔为e，第五个结束时刻为a+b+c+d+e时刻；e采用公式(3)计算如下：

e＝f+s (3)

其中，s为小流量进口道左转车驶出停车线至待行区停稳所需时间的参考值，取值范围为5s-15s，f采用公式(4)计算如下：

其中，m位取两者间较小值符号，n是主路反向车道的车道数量，w是小流量进口道排队车辆的反向消散波速度，w的取值范围为7m/s-8m/s，u是小流量进口道车辆行至待行区的平均车速，u的取值范围为3m/s-4m/s，h是原T型交叉口次路驶向主路方向车道在T型交叉口前停车线至T型交叉口主路正向车道出口道的轨迹长度，h的取值范围为50m-80m，x是次路左转车辆通过T型交叉口进入主路的平均车速，x的取值范围为 5m/s-6m/s；

(4)T型交叉口处和小流量进口道处所有信号灯按照第一个信号相位至第五个信号相位的顺序周而复始的工作，该处车辆根据信号灯的指示通行。

按照本发明的方法在某一紧邻错位交叉口布置道路和信号灯，将一个信号周期设定为120s，主路车道数n＝3，主路预停车线1与反向车道停车线2之间的间距为l为50m，主路预停车线1与正向车道上设置在T型交叉口前的正向车道停车线4的延伸线5的直线距离r为90m，主路车辆一般通行速度v为10m/s，次路左转车辆通过T型交叉口进入主路的平均车速x为6m/s，小流量进口道车辆行至待行区的平均车速u为4m/s，小流量进口道排队车辆的反向消散波速度w为8m/s，小流量进口道左转车驶出停车线至待行区停稳所需时间的参考值s为6s，原T型交叉口次路驶向主路方向车道在T型交叉口前停车线至T型交叉口主路正向车道出口道的轨迹长度h为60m。其中各个信号相位的时间分配如下表一所示：

表一

信号相位	A	B	C	D	E
						分配时间(s)	10	20	55	14	11

通过上述对T型交叉口的设置改进，我们后期根据交叉口的几何配置、交叉口各进口转向流量、交叉口信号相位配时方案等分别对原T型交叉口和改进后的交叉口建立VISSIM微观仿真模型，并对模型进行仿真分析，得到小流量左转车辆平均通行时间、下游交叉口车均延误指标，发现改进后的小流量左转车辆平均通行时间降低了187秒，下游交叉口车均延误减少了11秒。本发明的基于预信号的紧邻错位交叉口流通行方法充分利用主路车道的空置路权，不仅在时间上避开了小流量进口左转车辆与左侧来车的冲突，不用为左侧来车设置信号灯，而且有效转移小流量左转车辆进入待行区，解决了因担心小流量进口左转车辆与主路直线车辆冲突而禁左的问题，大大减少小流量进口车道左转车辆绕行距离，提高其通行速度，并且减轻T型交叉口下游疏散压力，提高T型交叉口下游车辆通行速度。

Claims (1)

1.一种基于预信号的紧邻错位交叉口车流通行方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)道路设置：

在反向车道上设置主路预停车线，所述的主路预停车线平行于反向车道上设置在T型交叉口前的反向车道停车线，车辆在反向车道行驶时先经过所述的主路预停车线，再经过所述的反向车道停车线后进入T型交叉口，所述的主路预停车线与所述的反向车道停车线之间的间距为l，l的取值范围为50m-60m；

将小流量进口道划分为左转车道和右转车道，小流量进口道的左转车道上设置有左转停车线；

设置小流量进口左转车辆待行区，所述的小流量进口左转车辆待行区的进口与小流量进口道的左转车道连接，所述的小流量进口左转车辆待行区的出口位于反向车道上，且位于所述的反向车道停车线和所述的主路预停车线之间；

(2)信号灯设置：

增设用于控制车辆在所述主路预停车线处通行或者停止的主路预信号灯，增设用于控制车辆在小流量进口道左转车道的左转停车线处通行或者停止的小流量进口左转信号灯；

(3)信号相位顺序设置：

A、将主路直行信号灯绿灯信号开始至T型交叉口次路左转信号灯红灯信号结束作为一个信号周期，每个信号周期由五个信号相位组成；

B、将主路预信号灯绿灯信号开始时刻作为第一个基准时刻，此时，主路左转信号灯为绿灯信号，其他信号灯为红灯信号；将次路左转信号灯红灯信号跳变为绿灯信号时刻作为第一个结束时刻，此时，主路预信号灯为绿灯信号，其他信号灯为红灯；将第一个结束时刻与第一个基准时刻之间的信号相位作为第一个信号相位，记为A，第一个结束时刻与第一个基准时刻之间的时间间隔为a，,a的取值范围为10s-15s,第一个结束时刻为a时刻；

C、将a时刻作为第二个基准时刻，此时，次路左转信号灯为绿灯信号，主路预信号灯为绿灯信号，其他信号灯为红灯；将次路左转信号灯由绿灯信号跳变为红灯信号时刻作为第二个结束时刻，此时，主路直行信号灯由红灯信号跳变为绿灯信号，主路预信号灯为绿灯信号，其他信号灯为红灯信号；将第二个结束时刻与第二个基准时刻之间的信号相位作为第二个信号相位，记为B，第二个结束时刻与第二个基准时刻之间的时间间隔为b，b的取值范围为20s-30s，第二个结束时刻为a+b时刻；

D、将a+b时刻作为第三个基准时刻，此时主路预信号灯与主路直行信号灯为绿灯信号，其他信号灯为红灯信号；将主路预信号灯绿灯信号跳变为红灯信号时刻作为第三个结束时刻，此时主路直行信号灯保持绿灯信号，其他信号灯为红灯信号；将第三个结束时刻与第三个基准时刻之间的信号相位作为第三个信号相位，记为C，第三个结束时刻与第三个基准时刻之间的时间间隔为c，第三个结束时刻为c时刻；c采用公式(1)计算如下：

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其中，l是主路预停车线到反向车道停车线的直线距离；v是主路车辆一般通行速度，v取自交通部门调查统计数据，其取值范围通常为8-15m/s，g取值范围为50s-70s；

E、将a+b+c时刻作为第四个基准时刻，此时主路直行信号灯为绿灯信号，其他信号灯为红灯信号；将主路直行信号灯绿灯信号跳变为红灯信号时刻记为第四个结束时刻，此时主路左转信号灯为绿灯信号，小流量进口道左转信号灯为绿灯信号，其他信号灯为红灯信号；将第四个结束时刻与第四个基准时刻之间的信号相位作为第四个信号相位，记为D，第四个结束时刻与第四个基准时刻之间的时间间隔为d，第四个结束时刻为a+b+c+d时刻；d采用公式(2)计算如下：

<mrow> <mi>d</mi> <mo>=</mo> <mi>M</mi> <mo>{</mo> <mi>g</mi> <mo>+</mo> <mfrac> <mi>r</mi> <mi>v</mi> </mfrac> <mo>,</mo> <mi>c</mi> <mo>}</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>2</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>

其中，M为取两个数中的较大值符号，r是主路预停车线与正向车道上设置在T型交叉口前的正向车道停车线的延伸线的直线距离；

F、将a+b+c+d时刻作为第五个基准时刻，此时，主路直行信号灯为红灯信号，主路左转信号灯为绿灯信号，小流量进口道左转信号灯为绿灯信号，其他信号灯为红灯信号；将主路预信号灯红灯信号跳变为绿灯信号时刻作为第五个结束时刻，此时，主路左转信号灯为绿灯信号，其他信号灯为红灯信号；将第五个结束时刻与第五个基准时刻之间的信号相位作为第五个信号相位，记为E，第五个结束时刻与第五个基准时刻之间的时间间隔为e，第五个结束时刻为a+b+c+d+e时刻；e采用公式(3)计算如下：

e＝f+s (3)

其中，s为小流量进口道左转车驶出停车线至待行区停稳所需时间的参考值，取值范围为5s-15s，f采用公式(4)计算如下：

<mrow> <mi>f</mi> <mo>=</mo> <mi>m</mi> <mo>{</mo> <mi>c</mi> <mo>+</mo> <mi>n</mi> <mi>l</mi> <mo>(</mo> <mrow> <mfrac> <mn>1</mn> <mi>w</mi> </mfrac> <mo>+</mo> <mfrac> <mn>1</mn> <mi>u</mi> </mfrac> </mrow> <mo>)</mo> <mo>,</mo> <mi>a</mi> <mo>+</mo> <mfrac> <mi>h</mi> <mi>x</mi> </mfrac> <mo>}</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>4</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>

其中，m位取两者间较小值符号，n是主路反向车道的车道数量，w是小流量进口道排队车辆的反向消散波速度，w的取值范围为7m/s-8m/s，u是小流量进口道车辆行至待行区的平均车速，u的取值范围为3m/s-4m/s，h是原T型交叉口次路驶向主路方向车道在T型交叉口前停车线至T型交叉口主路正向车道出口道的轨迹长度，h的取值范围为50m-80m，x是次路左转车辆通过T型交叉口进入主路的平均车速，x的取值范围为5m/s-6m/s；

(4)T型交叉口处和小流量进口道处所有信号灯按照第一个信号相位至第五个信号相位的顺序周而复始的工作，该处车辆根据信号灯的指示通行。