CN109377771B - 信号交叉口设置外置左转车道的需求判定方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种信号交叉口设置外置左转车道的需求判定方法，包括：判断交叉口道路条件及配时条件；采集信号控制交叉口各进口道方向的交通流量；判断左转和掉头的交通总流量是否大于第一设定阈值；判断掉头车辆占掉头左转车辆比例是否大于第二设定阈值；检测相交道路右转流量，判断相交道路右转流量是否大于第三设定阈值；计算拟设置外置左转的左转车道饱和度及横向相交道路右转饱和度，若拟设置外置左转的左转车道饱和度及横向相交道路右转饱和度中有一项大于第四设定阈值，则满足设置外置左转的流量条件，该信号交叉口需要设置外置左转车道；反之，则不需要设置。计算量小，可以快速得到计算结果，并且可靠性高。

Description

信号交叉口设置外置左转车道的需求判定方法和装置
技术领域
本发明属于道路交通拥堵处理技术领域，具体地涉及一种信号交叉口设置外置左转车道的需求判定方法和装置。
背景技术
随着小汽车保有量的不断增加，城市居民越来越多选择小汽车出行，导致城市交叉口拥堵问题越来越严重，因此一些非常规交叉口开始寻求相应的控制措施以缓解上述问题。
近几年来，出现了一种外置左转车道以及相应的左转保护相位，可以用来解决信号交叉口因左转车辆而产生的问题。如图1和图2所示，图1中信号交叉口的道路A和道路B的进口道都设置了常规的左转车道10，而没有设置外置左转车道；图2中道路B设置了常规左转车道10，道路B设置了外置左转车道20。如图1所示，外置左转车道设置在进口道的右侧，这样设置的优势在于：
(1)可以为大型车辆，如公交车等提供更大的左转半径，提高左转通行效率；
(2)从进口道上游公交站台或者相交道路进入的左转车辆无须变道汇入最内侧左转车道。因而外置左转车道能够大大提高信号交叉口的通行效率，减少进口道处的交通冲突。
虽然外置左转车道在国内许多大城市开始得到应用，但是由于外置左转车道与常规内侧左转车道有很大的差异，因而外置左转车道的缺点是可能会引起驾驶人的误解，造成交叉口的安全问题。但是经过多方研究，如果能够根据信号交叉口的情况按需合理设置外置左转车道，外置左转车道的优势完全能够弥补外置左转车道的缺点，且能够显著提高城市信号交叉口的通行效率。
中国专利文献CN 102956109公开了一种信号交叉口进口道外置左转车道设置需求判定方法，其步骤为首先从信号交叉口获取相关信息，并提取相关参数，然后基于逻辑回归模型建立信号交叉口驾驶人选择外置左转车道的概率与所提取参数之间的关系式，再通过指定相关参数的不同取值组合，计算相应的平均概率值H，得到综合有不同变量组合所对应的H值的城市道路信号交叉口左转车辆选择外置左转车道概率模型图；接着指定各参数组合所对应概率阈值，当某交叉口对应的参数组合的H值大于该阈值时，则该信号交叉口需要设置外侧左转车道；反之，则不需要设置。该方法需要建立多个模型，计算量大，无法快速得到计算结果。
发明内容
针对上述存在的技术问题，本发明提出了一种信号交叉口设置外置左转车道的需求判定方法和装置，计算量小，可以快速得到计算结果，并且可靠性高。
本发明的技术方案是：
一种信号交叉口设置外置左转车道的需求判定方法，包括以下步骤：
S01：判断交叉口道路条件及配时条件，若满足条件，则进行步骤S02；
S02：采集信号控制交叉口各进口道方向的交通流量；
S03：检测左转和掉头的交通总流量，判断左转和掉头的交通总流量是否大于第一设定阈值，若大于进行步骤S04；
S04：判断掉头车辆占掉头左转车辆比例是否大于第二设定阈值，若大于进行步骤S05；
S05：检测相交道路右转流量，判断相交道路右转流量是否大于第三设定阈值，若大于进行步骤S06；
S06：计算拟设置外置左转的左转车道饱和度及横向相交道路右转饱和度，若拟设置外置左转的左转车道饱和度及横向相交道路右转饱和度中有一项大于第四设定阈值，则满足设置外置左转的流量条件，该信号交叉口需要设置外置左转车道；反之，则不需要设置。
优选的技术方案中，所述步骤S01的道路条件及配时条件为，道路至少为双向6车道，且有专门的左转相位。
优选的技术方案中，所述步骤S02中的交通流量在高峰时采集，将获得的机动车交通量按如下公式换算成当量标准小汽车交通量：Ve＝V∑PiEi；
其中：Ve为当量标准小汽车交通量，计量单位为辆/小时；V为未经换算的总交通量，计量单位为辆/小时；Pi为第i类车交通量占总交通量的百分比；Ei为第i类车的车辆换算系数；i表示大型车或小汽车。
优选的技术方案中，所述第一设定阈值为100pcu/h。
优选的技术方案中，所述第二设定阈值为25％。
优选的技术方案中，所述第三设定阈值为120pcu/h。
优选的技术方案中，所述步骤S06中，单条进口道的饱和度计算公式为
Figure BDA0001879031690000031
其中λ为进口道的饱和度；Ve为单位时间该进口道到达的当量标准小汽车交通量；C为该进口道的通行能力。
本发明还公开了一种信号交叉口设置外置左转车道的需求判定装置，包括，
道路条件判断模块，判断交叉口道路条件及配时条件；
交通流量采集模块，采集信号控制交叉口各进口道方向的交通流量；
左转掉头交通总量判断模块，检测左转和掉头的交通总流量，判断左转和掉头的交通总流量是否大于第一设定阈值；
掉头车辆占掉头左转车辆比例判断模块，判断掉头车辆占掉头左转车辆比例是否大于第二设定阈值；
相交道路右转流量判断模块，检测相交道路右转流量，判断相交道路右转流量是否大于第三设定阈值；
道路饱和度判断模块，计算拟设置外置左转的左转车道饱和度及横向相交道路右转饱和度，判断拟设置外置左转的左转车道饱和度及横向相交道路右转饱和度中是否有一项大于第四设定阈值；
需求判断模块，若判断模块均满足设定阈值，则该信号交叉口需要设置外置左转车道；反之，则不需要设置。
优选的技术方案中，所述交通流量采集模块采集高峰时的交通流量，将获得的机动车交通量按如下公式换算成当量标准小汽车交通量：Ve＝V∑PiEi；
其中：Ve为当量标准小汽车交通量，计量单位为辆/小时；V为未经换算的总交通量，计量单位为辆/小时；Pi为第i类车交通量占总交通量的百分比；Ei为第i类车的车辆换算系数；i表示大型车或小汽车。
优选的技术方案中，所述道路饱和度判断模块的单条进口道的饱和度计算公式为
Figure BDA0001879031690000041
其中λ为进口道的饱和度；Ve为单位时间该进口道到达的当量标准小汽车交通量；C为该进口道的通行能力。
与现有技术相比，本发明的优点是：
该方法依次分析信号控制交叉口是否满足设置外置左转的基础条件、设施条件、流量条件和流量比例条件，计算量小，可以快速得到计算结果，并且可靠性高。
附图说明
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：
图1为未设置外置左转车道的道路信号交叉口示意图；
图2为设置外置左转车道的道路信号交叉口示意图。
图3为本发明信号交叉口设置外置左转车道的需求判定方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
实施例：
下面结合附图，对本发明的较佳实施例作进一步说明。
如图3所示，一种信号交叉口设置外置左转车道的需求判定方法，包括以下步骤：
S1：判断交叉口道路条件以及配时条件，道路至少为双向6车道，且有专门的左转相位；
S2：将信号控制交叉口各进口道方向作为交通数据采集的依据；
交通流量参数包括信号交叉口进口道交通流量，将获得的机动车交通量按如下公式换算成当量标准小汽车交通量：Ve＝V∑PiEi；
其中：Ve为当量标准小汽车交通量，计量单位为辆/小时；V为未经换算的总交通量，计量单位为辆/小时；Pi为第i类车交通量占总交通量的百分比；Ei为第i类车的车辆换算系数；i表示大型车或小汽车。
S3：检测(左转+掉头)交通总量是否大于100pcu/h；
S4：检测掉头车辆交通量，掉头车辆占掉头左转车辆比例是否大于25％；
S5：检测相交道路右转流量是否大于120pcu/h：
S6：计算拟设置外置左转的左转车道饱和度、横向相交道路右转饱和度。
单条直行车道的设计通行能力计算公式为
Figure BDA0001879031690000051
其中Cs为单条直行车道的设计通行能力，计量单位为pcu/h；Tc为信号灯周期，计量单位为s；tg为信号每周期内的绿灯时间，计量单位为s；t0为绿灯亮后，第一辆车启动、通过停车线的时间，计量单位为s；ti为直行或右行车辆通过停车线的平均时间，计量单位为s/pcu；
Figure BDA0001879031690000052
为折减系数；
单条右转车道的设计通行能力计算公式为Csr＝Cs，其中，Csr为单条右转车道的设计通行能力，计量单位为pcu/h；
单条左转车道的设计通行能力计算公式为Csl＝Cs(1-βl'/2)，其中Csl为单条左转车道的设计通行能力，计量单位为pcu/h；βl'为直左车道中左转车所占比例；
单条进口道的饱和度计算公式为
Figure BDA0001879031690000053
其中λ为进口道的饱和度；Ve为单位时间该进口道到达的当量标准小汽车交通量；C为该进口道的通行能力；
拟设置外置左转的车道饱和度和相交道路右转饱和度有一项大于0.5，则满足设置外置左转的流量条件。
以上步骤除S2外，其他步骤有一项不满足则判断不适用，步骤终止；
根据图1所示的信号控制交叉口平面图以及表1所示的车辆流量，目前北进口道晚高峰达到4100pcu/h，交通拥堵比较严重。确定该信号控制交叉口是否适用外置左转改造的方法如下：
(1)采集交叉口各进口道在高峰小时到达的机动车交通量如表1所示；
Figure BDA0001879031690000054
Figure BDA0001879031690000061
(2)调查数据为长三角某特大城市一处十字型交叉口，现状道路条件东西向为双向6车道，交叉口进口道为“1左+3直+1右”设置。交叉口均设置有左转保护相位。
(3)交叉口东西向的左转交通总量均大于100pcu/h；
(4)东西向掉头车辆占掉头左转车辆比例分别为41％、50％(早高峰)，39％、45％(晚高峰)均大于25％；
(5)东西口相交道路即西进口右转交通量早晚高峰分别为197pcu/h、204pcu/h，西进口相交道路即南进口右转交通量早晚高峰分别为283pcu/h、299pcu/h，检测相交道路右转流量均大于120pcu/h：
(6)拟对东西向进口道左转进行外置设置，结合交通流量以及信号配时情况分别计算外置左转的左转车道饱和度、横向相交道路右转饱和度，其中东西向左转车道饱和度大于0.5，满足设置外置左转的流量条件；
综上所述，图1所示的信号控制交叉口同时满足设置左转外置的基础条件、流量条件和流量比例条件，最终判断该交叉口可以进行外置左转改造，如图2，根据评估结果，晚高峰路口的通行能力提升10％左右。
应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims (7)

1.一种信号交叉口设置外置左转车道的需求判定方法，其特征在于，包括以下步骤：
S01：判断交叉口道路条件及配时条件，若满足条件，则进行步骤S02；
S02：采集信号控制交叉口各进口道方向的交通流量；
S03：检测左转和掉头的交通总流量，判断左转和掉头的交通总流量是否大于100pcu/h，若大于进行步骤S04；
S04：判断掉头车辆占掉头左转车辆比例是否大于25％，若大于进行步骤S05；
S05：检测相交道路右转流量，判断相交道路右转流量是否大于120pcu/h，若大于进行步骤S06；
S06：计算拟设置外置左转的左转车道饱和度及横向相交道路右转饱和度，若拟设置外置左转的左转车道饱和度及横向相交道路右转饱和度中有一项大于0.5，则满足设置外置左转的流量条件，该信号交叉口需要设置外置左转车道；反之，则不需要设置。
2.根据权利要求1所述的信号交叉口设置外置左转车道的需求判定方法，其特征在于，所述步骤S01的道路条件及配时条件为，道路至少为双向6车道，且有专门的左转相位。
3.根据权利要求1所述的信号交叉口设置外置左转车道的需求判定方法，其特征在于，所述步骤S02中的交通流量在高峰时采集，将获得的机动车交通量按如下公式换算成当量标准小汽车交通量：Ve＝V∑PiEi；
其中：Ve为当量标准小汽车交通量，计量单位为辆/小时；V为未经换算的总交通量，计量单位为辆/小时；Pi为第i类车交通量占总交通量的百分比；Ei为第i类车的车辆换算系数；i表示大型车或小汽车。
4.根据权利要求1所述的信号交叉口设置外置左转车道的需求判定方法，其特征在于，所述步骤S06中，单条进口道的饱和度计算公式为
Figure FDA0003023412200000011
其中λ为进口道的饱和度；Ve为单位时间该进口道到达的当量标准小汽车交通量；C为该进口道的通行能力。
5.一种信号交叉口设置外置左转车道的需求判定装置，其特征在于，包括，
道路条件判断模块，判断交叉口道路条件及配时条件；
交通流量采集模块，采集信号控制交叉口各进口道方向的交通流量；
左转掉头交通总量判断模块，检测左转和掉头的交通总流量，判断左转和掉头的交通总流量是否大于100pcu/h；
掉头车辆占掉头左转车辆比例判断模块，判断掉头车辆占掉头左转车辆比例是否大于25％；
相交道路右转流量判断模块，检测相交道路右转流量，判断相交道路右转流量是否大于120pcu/h；
道路饱和度判断模块，计算拟设置外置左转的左转车道饱和度及横向相交道路右转饱和度，判断拟设置外置左转的左转车道饱和度及横向相交道路右转饱和度中是否有一项大于0.5；
需求判断模块，若判断模块均满足设定阈值，则该信号交叉口需要设置外置左转车道；反之，则不需要设置。
6.根据权利要求5所述的信号交叉口设置外置左转车道的需求判定装置，其特征在于，所述交通流量采集模块采集高峰时的交通流量，将获得的机动车交通量按如下公式换算成当量标准小汽车交通量：Ve＝V∑PiEi；
其中：Ve为当量标准小汽车交通量，计量单位为辆/小时；V为未经换算的总交通量，计量单位为辆/小时；Pi为第i类车交通量占总交通量的百分比；Ei为第i类车的车辆换算系数；i表示大型车或小汽车。
7.根据权利要求5所述的信号交叉口设置外置左转车道的需求判定装置，其特征在于，所述道路饱和度判断模块的单条进口道的饱和度计算公式为
Figure FDA0003023412200000021
其中λ为进口道的饱和度；Ve为单位时间该进口道到达的当量标准小汽车交通量；C为该进口道的通行能力。
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