CN108806253A - 一种交叉口附加短车道的控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种交叉口附加短车道的控制方法，用以缓解城市交通流的潮汐性造成道路资源利用不合理的现象。主要是控制车辆进入进口道短车道和驶出出口道短车道两个方面，首先以出口道短车道所能容纳的最大车辆数为阈值，根据驶入进口道短车道的车辆数控制进口道短车道内的车辆排队长度；其次根据交叉口的实时信号配时合理设置相位差确定出口道短车道内车辆驶出交叉口的时刻，使得出口道短车道的汇入车流与相邻车道直行车流之间相互影响最小，消除两股车流的冲突点。

Description

一种交叉口附加短车道的控制方法
技术领域
本发明属于道路交通控制领域，特别涉及到一种消除交叉口出口道冲突点，提高交叉口通行能力的附加短车道控制方法。
背景技术
设置短车道是提高信号交叉口通行能力的一种重要手段，但由于短车道受空间条件限制较大，导致其长度有限，随着城市道路交通需求的增长，由于短车道长度不足而引发车辆排队溢出的现象日渐普遍，这种现象称为短车道效应，它严重影响了交叉口乃至路网的通行能力。而当前对城市信号交叉口短车道的优化主要集中在交叉口进口道，对于出口道短车道的问题，一般只是结合进口道短车道对其车道利用率进行优化，而忽略对出口道短车道进行控制。
在交通压力较大的交叉口，主要干道交叉口出口道短车道对通行能力的影响并不仅仅是车道利用率的问题，更主要的是短车道引起交叉口出口道堵塞。出口道短车道因其长度有限，会与相邻直行车道产生一个冲突点，导致车辆在出口道短车道上停车排队，且驾驶员会随意插队。进而引起交叉口出口道堵塞，导致绿灯期间进口道无法正常运行。
发明内容
针对以上现象，本发明提出一种交叉口附加短车道的控制方法，通过在进口道渠化段的末端设置短车道进入控制灯；在进口道直行短车道初始位置设置直行车辆检测设备；在出口道短车道的末端设置汇入控制灯实时引导驾驶员合理有序的出入出口道短车道，避开与相邻车道的冲突点，缩短排队长度，使车辆合理有序的通过交叉口。
一种交叉口附加短车道的控制方法，当某一进口直行方向机动车获得主信号为红灯时，该方向直行车辆可在所有直行进口道上排队等待，上一主信号绿灯时间内最后一辆进入交叉口的车辆驶出交叉口后，在出口道短车道排队的车辆开始驶出出口道短车道；当该进口直行方向机动车获得主信号为绿灯时，该方向进口道短车道上的车辆陆续驶入出口道短车道，并在出口道短车道内排队等待该直行方向主信号绿灯的结束，其余直行车辆则从相邻直行车道通过交叉口；直行方向主信号从红灯开始至绿灯结束的时间段内，若进入直行进口道短车道的直行车辆数达到出口道短车道所能容纳的最大车辆数，则引导后续直行车辆在进口道直行短车道相邻的直行车道排队。
进一步，所述进口道短车道的直行车辆数是通过直行车辆检测设备实时采集，并传输给信号控制器。
进一步，所述信号控制器还接收交叉口信号灯实时采集的交叉口信号配时，从而控制短车道进入控制灯和汇入控制灯。
进一步，所述信号控制器、直行车辆检测设备、短车道进入控制灯和汇入控制灯构成短车道控制系统，信号控制器与直行车辆检测设备、短车道进入控制灯和汇入控制灯相连。
进一步，直行车辆检测设备采集进口道短车道的直行车辆数的具体过程为：取交叉口直行相位红灯开始至绿灯结束为一周期，在本周期开始时前时刻，直行车辆检测设备开始采集车辆数，直到该周期结束后时刻，若统计到的车辆数则停止计数，且计数清零，在该周期结束后时刻，直行车辆检测设备重新计数；若该周期开始前时刻至该周期结束后时刻，直行车辆检测设备检测到的车辆数则在本周期结束后时刻，直行车辆检测设备计数清零并重新计数；其中，N为直行车辆检测设备采集到的车辆数，L3为出口道短车道的长度，l为车辆排队的平均车头间距，L1为进口道短车道长度，V3为车辆从开始进入进口道短车道至停车线停止的平均速度。
进一步，所述短车道进入控制灯的工作方法为：取交叉口直行相位红灯开始至绿灯结束为一周期，本周期开始前时刻，短车道进入控制灯为绿灯，若在该周期开始前时刻至该周期结束后时刻这段时间内，直行车辆检测设备采集到的车辆数则短车道进入控制灯变为红灯，在本周期结束后重新显示绿灯；若该周期开始前时刻至该周期结束后时刻这段时间内，直行车辆检测设备采集到的车辆数则短车道进入控制灯一直显示绿灯。
进一步，所述汇入控制灯的工作方法为：取交叉口直行相位红灯开始至绿灯结束为一周期，本周期绿灯开始后时刻，汇入控制灯的汇入相位由绿变红，直行相位为绿灯；直至下一周期开始后时刻，汇入控制灯的汇入相位由红变绿，直行相位由绿变红，在时刻，汇入控制灯的汇入相位为绿灯，直行相位由红变绿；其中，L2为进口道停车线到出口道初始位置的长度，V1为L2+L3长度内车辆从进口道停车线启动到出口道短车道停车线停车的平均速度，V2为L2+L3长度内车辆以正常速度通过进口道停车线到出口道停车线停车的平均速度，t3为出口道短车道内排队车辆全部驶出短车道所需时间。
与现有技术相比，本技术方案的优点有：
1.通过控制车辆进入进口道短车道，进而控制了车辆在出口道短车道上的排队长度，避免了因排队长度过长而造成的交叉口阻塞。
2.通过对交叉口出口道的车辆进行合理控制，消除了出口道短车道车流与相邻车道车流之间的冲突点，摒弃了传统的让短车道上的车辆在交叉口出口处随意插队的行为，无论对驾驶员的安全还是对于提高交叉口的通行能力都是一个非常有效的措施。
附图说明
图1是本发明系统中设备组成及连接图。
图2是本发明系统的安装及区位布置图。
图3是本发明系统控制流程图。
附图标记:1-主信号灯，2、6、8、11-预信号灯，3、5、9、12-地感线圈，4、7、10、13-副信号灯，14-绿化带。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明：
一种可消除出口道短车道与相邻车道冲突点、缩短出口道短车道内车辆排队长度的附加短车道控制系统。如图1所示，控制系统包括信号控制器(即智能交通信号控制机，生产商：南京蓝泰交通设施有限责任公司，型号：LT-XHJ/XT-10)、直行车辆检测设备(可为地感线圈或视屏检测设备，视屏检测设备的生产商：深圳尚桥信息技术有限公司，产品型号：SCATS系统高清视频车检器SQ-VD1000S，地感线圈生产商：上海德修电子有限公司，产品型号：LD110/112带检测口的单通道线圈车辆检测器，本实施例优选地感线圈)、短车道进入控制灯(预信号灯)、汇入控制灯(副信号灯)，信号控制器与直行车辆检测设备、短车道进入控制灯及汇入控制灯相连接；其中，信号控制器用于接收地感线圈实时上传的车辆数和交叉口信号灯实时采集的交叉口信号配时，同时控制预信号灯和副信号灯；地感线圈放置于进口道短车道初始位置用于检测短车道内的车辆数，预信号灯置于进口道渠化段的末端用于引导车辆进入交叉口，副信号灯置于出口道短车道的末端用于控制车辆驶出出口道短车道。
如附图2所示的十字交叉口，将十字交叉道路分为N(北)方向路口、S(南)方向路口、W(西)方向路口和E(东)方向路口四个路口；每一个路口的形式各不相同，但都可以通过本发明实现。以东西方向路口为例，其余方向的设施设置类似；将预信号灯11设置在十字交叉口进口道的过渡段末端，将地感线圈12设置在进口道直行短车道A的初始位置，副信号灯7设置在出口道短车道B的末端位置，出口道短车道B停车线设置在距出口道短车道初始位置L3处。调查含右转车道的平面交叉口各进口道的车道划分情况，根据车辆排队长度合理确定车头间距l，测量进口道短车道A的长度L1、进口道停车线至出口道初始位置的长度L2和出口道短车道B的长度L3，地感线圈进入进口道短车道A的车辆数N，控制器采集信号周期C，以及该进口道直行方向的绿灯时间g、红灯时间r。
地感线圈获取车辆数的方法是：取某一进口道主信号直行方向红灯时间开始到绿灯时间结束为一个周期。由于本周期绿灯末尾时段内会有车辆进入进口道短车道，因红灯时间开始而无法通过交叉口，取这一段主信号绿灯时间为其中L1为进口道短车道长度，V3为车辆从开始进入进口道短车道至停车线停止的平均速度，t即为车辆从开始进入进口道短车道至停车线处停车所用的时间。由于出口道短车道长度有限，故通过进口道短车道的车辆数应小于出口道短车道所能容纳的最大车辆数，即其中N为地感线圈检测到的车辆数，L3为出口道短车道的长度，l为车辆排队的平均车头间距。直行方向机动车获得主信号红灯前时刻，地感线圈开始统计车辆数。若在主信号直行方向红灯开始到该方向直行绿灯结束的周期内，地感线圈统计到的车辆数时则停止计数，且计数清零。直到下一周期该直行方向再次获得主信号红灯前时刻，地感线圈重新计数。本周期内，若地感线圈统计到的车辆数始终小于出口道短车道所能容纳的最大车辆数，即则在下一周期开始前时刻，地感线圈计数清零且重新开始计数。
预信号灯的工作方法是：当某一进口道直行方向机动车获得主信号红灯前时刻，预信号灯为绿灯表示直行短车道可进入。若在直行方向车辆再次获得主信号红灯前时刻之前，地感线圈检测到通过直行短车道的车辆数达到出口道短车道所能容纳的最大车辆数时，即预信号灯变为红灯表示直行短车道不可进入，指示车辆在相邻直行车道排队。在直行方向车辆再次获得主信号红灯前时刻，预信号灯重新显示绿灯指示直行短车道可进入。否则，预信号灯一直显示绿灯，指示直行车辆可进入直行短车道排队。
副信号灯的工作方法是：当某一进口直行方向机动车获得了主信号绿灯时长为g的信号后，副信号灯的汇入相位在时刻由绿变红，直行相位为绿灯；当该进口直行方向机动车获得主信号红灯时常为r的信号后，副信号灯的汇入相位在时刻由红变绿；直行相位由绿变红。在时刻，副信号灯的直行相位由红变绿。其中，副信号灯的直行相位为常绿。
一种交叉口附加短车道的控制方法包括两个阶段(取某方向直行绿灯时间开始至红灯时间结束为一周期)：
第一阶段：主信号直行方向的绿灯时间为信号控制器采集到的主信号直行绿灯时间g，当g时间过后(主信号直行相位结束)，进口道直行车辆获得主信号直行红灯时间为r的信号，直行车辆驶入进口直行车道排队等待；出口道短车道B内的车辆在时刻获得副信号灯绿灯时间为的信号(副信号灯的汇入相位由红变绿)；直行相位获得时间为t3的红灯，即在时刻，直行相位由红变绿；信号控制器控制预信号灯在主信号绿灯时间结束前时刻显示绿灯。地感线圈开始检测进入直行短车道的车辆数，并将车辆数上传至信号控制器。若主信号直行方向红灯时间内，地感线圈检测并上传至信号控制器的车辆数则地感线圈停止计数，且计数清零。此时，信号控制器控制预信号灯显示红灯。直至本周期主信号绿灯结束前时刻，地感线圈重新计数，预信号灯重新显示绿灯。若主信号直行方向红灯时间内，地感线圈检测并上传至信号控制器的车辆数始终是则地感线圈持续计数，预信号灯显示绿灯不变。
第二阶段：主信号直行方向的红灯时间为信号控制器采集到的主信号直行红灯时间r，当r时间过后(主信号直行相位开始)，进口道直行车辆获得主信号直行绿灯时间为g的信号，进口直行短车道A的车辆开始驶入出口道短车道B，并在时刻获得副信号汇入红灯时间为的信号(汇入控制灯的汇入相位由绿变红)；直行相位为绿灯。若第一阶段地感线圈检测并上传到信号控制器的进入直行短车道的车辆数则此阶段地感线圈仍继续计数。若在此阶段：地感线圈检测并上传到信号控制器的车辆数则地感线圈停止计数并计数清零。此时信号控制器控制预信号灯显示红灯。直至主信号绿灯结束前时刻，地感线圈重新计数，预信号灯重新显示绿灯。若地感线圈在此阶段内检测并上传到信号控制器的车辆数仍然则地感线圈在本周期主信号绿灯结束前时刻计数清零并重新开始计数，此阶段内预信号灯仍显示绿灯。
综上所述，本发明的内容不局限在上述的实施例中，本领域的技术人员可以在本发明的指导思想之内提出其他的实施例，但这些实施例都包括在本发明的范围之内。

Claims (7)

1.一种交叉口附加短车道的控制方法，其特征在于，当某一进口直行方向机动车获得主信号为红灯时，该方向直行车辆可在所有直行进口道上排队等待，上一主信号绿灯时间内最后一辆进入交叉口的车辆驶出交叉口后，在出口道短车道排队的车辆开始驶出出口道短车道；当该进口直行方向机动车获得主信号为绿灯时，该方向进口道短车道上的车辆陆续驶入出口道短车道，并在出口道短车道内排队等待该直行方向主信号绿灯的结束，其余直行车辆则从相邻直行车道通过交叉口；直行方向主信号从红灯开始至绿灯结束的时间段内，若进入直行进口道短车道的直行车辆数达到出口道短车道所能容纳的最大车辆数，则引导后续直行车辆在进口道直行短车道相邻的直行车道排队。
2.根据权利要求1所述的一种交叉口附加短车道的控制方法，其特征在于，所述进口道短车道的直行车辆数是通过直行车辆检测设备实时采集，并传输给信号控制器。
3.根据权利要求2所述的一种交叉口附加短车道的控制方法，其特征在于，所述信号控制器还接收交叉口信号灯实时采集的交叉口信号配时，从而控制短车道进入控制灯和汇入控制灯。
4.根据权利要求2或3所述的一种交叉口附加短车道的控制方法，其特征在于，所述信号控制器、直行车辆检测设备、短车道进入控制灯和汇入控制灯构成短车道控制系统，信号控制器与直行车辆检测设备、短车道进入控制灯和汇入控制灯相连。
5.根据权利要求2所述的一种交叉口附加短车道的控制方法，其特征在于，直行车辆检测设备采集进口道短车道的直行车辆数的具体过程为：取交叉口直行相位红灯开始至绿灯结束为一周期，在本周期开始时前时刻，直行车辆检测设备开始采集车辆数，直到该周期结束后时刻，若统计到的车辆数则停止计数，且计数清零，在该周期结束后时刻，直行车辆检测设备重新计数；若该周期开始前时刻至该周期结束后时刻，直行车辆检测设备检测到的车辆数则在本周期结束后时刻，直行车辆检测设备计数清零并重新计数；其中，N为直行车辆检测设备采集到的车辆数，L3为出口道短车道的长度，l为车辆排队的平均车头间距，L1为进口道短车道长度，V3为车辆从开始进入进口道短车道至停车线停止的平均速度。
6.根据权利要求3或5所述的一种交叉口附加短车道的控制方法，其特征在于，所述短车道进入控制灯的工作方法为：取交叉口直行相位红灯开始至绿灯结束为一周期，本周期开始前时刻，短车道进入控制灯为绿灯，若在该周期开始前时刻至该周期结束后时刻这段时间内，直行车辆检测设备采集到的车辆数则短车道进入控制灯变为红灯，在本周期结束后重新显示绿灯；若该周期开始前时刻至该周期结束后时刻这段时间内，直行车辆检测设备采集到的车辆数则短车道进入控制灯一直显示绿灯。
7.根据权利要求3或5所述的一种交叉口附加短车道的控制方法，其特征在于，所述汇入控制灯的工作方法为：取交叉口直行相位红灯开始至绿灯结束为一周期，本周期绿灯开始后时刻，汇入控制灯的汇入相位由绿变红，直行相位为绿灯；直至下一周期开始后时刻，汇入控制灯的汇入相位由红变绿，直行相位由绿变红，在时刻，汇入控制灯的汇入相位为绿灯，直行相位由红变绿；其中，L2为进口道停车线到出口道初始位置的长度，V1为L2+L3长度内车辆从进口道停车线启动到出口道短车道停车线停车的平均速度，V2为L2+L3长度内车辆以正常速度通过进口道停车线到出口道停车线停车的平均速度，t3为出口道短车道内排队车辆全部驶出短车道所需时间。
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