CN109615888B - 一种基于交叉口动态禁左的可逆短车道控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于交叉口动态禁左的可逆短车道控制方法，在交叉口主干道两个进口分别利用现有的左转专用道设置可逆短车道，利用可逆短车道末端绿化带两侧背向设置一组车道指示灯和汇入控制灯，在主干道停车线前设置流量检测器，设置主信号禁左前后相位及汇入控制灯与主信号之间的相位差。根据主干道左转流量确定控制类型，根据主干道直行总流量确定可逆短车道方向及各信号灯灯色情况，不仅能随着主干道流量的方向性变化实时调整控制类型，而且从时间和空间上保证了直行车辆安全、有序、高效地通过交叉口，在不扩建现有道路设施的基础上极大地提高了主干道的直行通行能力及直行车辆的通行安全性。

Description

一种基于交叉口动态禁左的可逆短车道控制方法

技术领域

本发明涉及一种基于交叉口动态禁左的可逆短车道控制方法，属于城市道路交通管理控制技术领域。

背景技术

城市主干道早晚高峰拥堵早已不是一二线城市的专属特征。城市道路不能无节制地拓建，因此运用道路交通管理控制的方法对现有道路及交叉口进行优化成为了解决该问题的有效方法，而交叉口禁左就是其中一项重要的手段。

交叉口禁左最大的优点是投资少见效快，只需要调整车道功能和信号设施，并不涉及土木动工。同时禁左后减少了交叉口的冲突数、增加了主干道直行车流的车道数和绿灯时间，因此主干道通行能力和效率将得到大幅提高。

但在现有的交叉口禁左管理中，禁左的时段固定单一且仅考虑将禁左后的左转专用道直接设置为直行车道，这就造成了以下两个主要问题：

①在出口道数量不变的基础上增加了一条直行进口道，直行进口道数多于出口道数且车道不对称，当直行流量较大时车辆通过交叉口的变道加塞风险急剧增加，同时影响了直行车流的通行效率。

②当主干道早晚高峰交通量差异较大时，其应对灵活性较差且极易造成车道资源的浪费。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种基于交叉口动态禁左的可逆短车道控制方法，在不改变现有道路设施的基础上，充分利用实施禁左控制后进口道最左侧的左转专用道，将其设置为可逆短车道供直行车辆停车等候或直行通过交叉口，并通过相应的辅助控制灯确保车辆安全、有序、高效地通行。

为解决上述技术问题，本发明提供一种基于交叉口动态禁左的可逆短车道控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1)，检测主干道双向流量，若左转流量均小于20％，则进入步骤2)，否则，执行步骤5)；

步骤2)，主干道双向禁左，双向中的其中一向为第一向，另一向为第二向，判断直行流量是否满足第一向进口大于第二向进口，若是，则执行步骤3)，否则执行步骤4)；

步骤3)，第一向进口车道指示灯(3)始终显示直行绿灯，允许第一向进口的直行车辆驶入前方可逆短车道进口，第二向进口车道指示灯(7)始终显示红灯不可进入，不允许第二向进口的直行车辆驶入前方可逆短车道进口，第一向出口汇入控制灯(4)始终显示红灯不可进入，对向直行车辆不允许驶入可逆短车道出口，第二向出口汇入控制灯(8)仅在主信号直行相位一绿灯结束后T₂秒开启汇入绿灯，时长为g₂，其余时间均显示为汇入红灯；

步骤4)，第二向进口车道指示灯(7)始终显示直行绿灯，允许第二向进口的直行车辆驶入前方可逆短车道进口，第一向进口车道指示灯(3)始终显示红灯不可进入，不允许第一向进口的直行车辆驶入前方可逆短车道进口，第二向出口汇入控制灯(8)始终显示红灯不可进入，对向直行车辆不允许驶入可逆短车道出口，第一向出口汇入控制灯(4)仅在主信号直行相位一绿灯结束后T₁秒开启汇入绿灯，时长为g₁，其余时间均显示为汇入红灯；

步骤5)，主干道不禁左，第一向、第二向进口车道指示灯(3)、(7)始终显示左转绿灯，可逆短车道即为左转专用道，第一向、第二向出口汇入控制灯(4)、(8)始终显示红灯不可进入，驶出交叉口的车辆不允许驶入对向可逆短车道出口。

进一步地，所述可逆短车道由主干道双向进口的现有左转专用道设置而成，可逆短车道的前侧线是与进口道停车线的横向延长线重合双黄虚线a，中前端两侧是双黄实线b、c，后端靠近出口一侧是内虚外实黄线d，后端右侧是外虚内实黄线e。

进一步地，所述第一向进口车道指示灯(3)、第二向进口车道指示灯(7)分别设置在双向进口的可逆短车道末端进口一侧，所述车道指示灯采用左转、直行、禁止进入三种信号指示。

进一步地，所述第一向出口汇入控制灯(4)、第二向出口汇入控制灯(8)分别设置在第一向、第二向进口的可逆短车道末端出口一侧，所述汇入控制灯采用汇入、禁止进入两种信号指示，其中汇入信号又分为红绿黄三种灯色。

进一步地，所述流量由设置在交叉口主干道双向进口道各车道停车线前端的流量检测器采集获取。

进一步地，所述

其中L_N为第二向进口停车线到第一向进口可逆短车道出口的距离，V_N为第二向进口的机动车不停车从停车线通过交叉口到达第一向进口可逆短车道出口的平均速度。

进一步地，所述

其中L_S为第一向进口停车线到第二向进口可逆短车道出口的距离，V_S为第一向进口的机动车不停车从停车线通过交叉口到达第二向进口可逆短车道出口的平均速度。

本发明所达到的有益效果：

1)在有效提高高峰期流量较大进口直行通行能力的基础上，本发明充分考虑了直行车辆通过交叉口时频繁采取变道、加塞等操作可能带来的严重安全问题以及通行效率问题。

2)本发明能有效解决主干道早晚高峰流量差异问题，有效避免了由于双向流量差异导致的禁左后车道利用率低下等现象。

附图说明

图1是本发明控制方法适用的十字交叉口布置示意图；

图2是将图1中南方向的可逆短车道放大后的标线设置图；

图3(a)是主信号禁左前交叉口放行方式图，图3(b)是主信号禁左后交叉口放行方式图，图3(c)是主信号禁左前交叉口放行相位图，图3(d)是主信号禁左后交叉口放行相位图；

图4是本发明的控制流程图。

图中：1-主信号灯，2-南向流量检测器，3-南进口车道指示灯，4-南出口汇入控制灯，5-南向绿化带，6-北向流量检测器，7-北进口车道指示灯，8-北出口汇入控制灯，9-北向绿化带；

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

一、设置可逆短车道

如图1所示，本实施例中的十字交叉口，交叉口中间位置设置主信号灯1，将十字交叉口道路分为N(北)、S(南)、W(西)、E(东)四个进口，其中南北为主干道；将主干道南北进口的现有左转专用道设置如图2所示的可逆短车道；可逆短车道的前侧线是与进口道停车线的横向延长线重合双黄虚线a，提示在此等候通行的车辆按照主信号的控制行驶，出口车辆按照汇入控制灯的指示行驶；可逆短车道的中前端两侧是双黄实线b、c，提示进入可逆短车道等待的车辆不能随意变道进入两侧相邻车道；可逆短车道后端右侧是外虚内实黄线e，外虚内实黄线e的内侧是实黄线外侧则是虚黄线，提示进口驶来的车辆根据车道指示灯可以变道驶入可逆短车道，而可逆短车道的车辆不可跨越此线行驶；可逆短车道后端左侧则是内虚外实黄线d，提示出口车辆根据出口汇入控制灯可以依次向右变道驶出可逆短车道，而右侧出口道的车辆不能跨越此线驶入可逆短车道。

二、设置车道指示灯及汇入控制灯

车道指示灯用于提示进口车辆前方可逆短车道实时的功能；汇入控制灯用于提示驶出交叉口的直行车辆是否可以进入前方可逆短车道出口排队等候汇入右侧出口道。在南进口的可逆短车道末端，南向绿化带5菱形前端右侧靠近进口道处、面向进口车辆行驶方向设置一组南进口车道指示灯3，同样的，在北进口的可逆短车道末端，北向绿化带9菱形前端右侧靠近进口道处、面向进口车辆行驶方向设置一组北进口车道指示灯7。该车道指示灯采用三种信号指示：①显示左转箭头

常绿，表示交叉口左转车辆可进入可逆短车道，并根据主信号等待或直接左转驶出；②显示直行箭头“↑”常绿，表示交叉口直行车辆可进入可逆短车道，并根据主信号等待或直接直行通过交叉口驶入对向可逆短车道；③禁止进入“×”显示常红，表示该进口车辆不能驶入可逆短车道。

在南出口的可逆短车道末端，南向绿化带5菱形前端左侧靠近出口道处、面向出口车辆行驶方向设置一组南出口汇入控制灯4，同样的在北出口的可逆短车道末端左侧设置一组北出口汇入控制灯8。当汇入控制灯显示绿色汇入箭头

信号时，指示在该车道排队等待的车辆可以依次在内虚外实黄线d处向右变道进入相邻出口道，从而驶出可逆短车道；当汇入控制灯显示红色汇入箭头

信号时，指示驶入该车道的车辆在车道内停车等待汇入；当汇入控制灯显示禁止进入“×”常红信号时，指示出口车辆不能驶入该可逆短车道。

三、设置流量检测器

在交叉口南北主干道双向进口道各车道停车线前分别设置南向流量检测器2和北向流量检测器6(即地感线圈检测器，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)，用于采集各进口道通过的实时车辆数，以便于将主干道各流向实时交通量数据传入信号控制机(设置在交叉口路侧，信号控制机与路口主信号灯、车道指示灯、汇入控制灯均实现互联，可对各信号灯进行实时控制)进行统计处理，从而根据左转流量大小判别是否禁左，以及用于确定禁左后主干道直行总流量较大的方向。

本发明适用于主次干道功能区分明显的十字交叉口，且更适用于主干道双向左转流量较少、主干道双向流量差异明显、主干道双向流量潮汐现象明显的十字交叉口。

四、主信号禁左前后相位设置、汇入信号与主信号相位差设置

主信号禁左前交叉口放行方式如图3(a)所示，其相位图如图3(c)所示；

主信号禁左后交叉口放行方式如图3(b)所示，其相位图如图3(d)所示；

信号禁左后，为了避免等待汇入的车辆与直行车辆在出口道发生冲突，以及避免汇入中的车辆可能与次干道左转车辆之间的冲突，需要科学设置主信号直行相位即相位一与南、北出口汇入控制灯4、8之间的相位差。参见图3(d)，南北汇入控制灯4、8绿灯开始的时刻分别要比主信号相位一结束的时刻晚T₁和T₂秒，绿灯时长分别为g₁秒和g₂秒，绿灯结束时刻均与主信号相位二结束的时刻一致。

设南(S)进口可逆短车道长度即a-f之间的距离为l_s，北(N)进口可逆短车道长度为l_n，单位m(由于本发明所设可逆短车道功能随时可以切换，且为了避免因南北短车道长度不一导致车辆驶入对向短车道后排队溢出的问题，一般设l_s＝l_n)；南进口停车线到北进口可逆短车道出口的距离为L_S，北进口停车线到南进口可逆短车道出口的距离为L_N，单位m；南进口的机动车不停车从停车线通过交叉口到达北进口可逆短车道出口的平均速度为V_S，北进口的机动车不停车从停车线通过交叉口到达南进口可逆短车道出口的平均速度为V_N，单位m/s；南进口可逆短车道排队车辆全部由d处安全汇入相邻出口道的时间为t₁，北进口可逆短车道排队车辆全部由d处安全汇入相邻出口道的时间为t₂，单位s。

则南出口汇入控制灯4与主信号相位1绿灯结束时刻之间的相位差T₁(汇入控制绿灯启亮时刻晚于相位1绿灯结束时刻)为：

北出口汇入控制灯8与主信号相位1绿灯结束时刻之间的相位差T₂(汇入控制绿灯启亮时刻晚于相位1绿灯结束时刻)为：

式(1)、(2)中：2s表示相位转换的安全时间，确保车辆在相位结束时候可以安全通过，不发生事故。

又由图3(a)、3(b)、3(c)和3(d)可知：

T₁+g₁＝T₂+g₂ (3)

为了保证等待汇入的车辆能在汇入绿灯时间内全部驶出，因此有：

t₁≤g₁且t₂≤g₂ (4)

五、一种基于交叉口动态禁左的可逆短车道控制方法

现结合图4流程图并参考图1、2、3对该控制方法进行详细描述：

流量检测器检测主干道双向流量，当检测器检测结果显示南北主干道双向左转流量均小于其所在进口总交流量的20％时，信号控制机启动交叉口主干道双向禁左控制。

否则交叉口不禁左，此时南、北进口车道指示灯3、7均显示左转箭头

常绿，提示可逆短车道仅作为左转专用车道，左转车辆可进入该车道等待主信号灯左转相位指示通行；南、北出口汇入指示灯4、8均显示“×”常红，警示驶出交叉口的车辆不能进入该车道。

若满足上述条件则实施双向禁左控制，需再次根据南北主路直行总流量确定可逆短车道行驶方向及各控制灯灯色变化，具体为：

①当南进口直行总流量大于北进口时，此时南进口车道指示灯3显示直行箭头“↑”常绿，指示前方为可逆短车道进口，直行车辆可以驶入可逆短车道等待主信号放行时直行通过交叉口进入对向可逆短车道出口；北进口车道指示灯7显示“×”常红，指示前方为可逆短车道进口，直行车辆不能驶入可逆短车道；南出口汇入控制灯4显示“×”常红，指示北进口直行车辆通过交叉口后不能驶入前方可逆短车道出口(注：此时南、北进口车道指示灯3、7及南出口汇入控制灯4总显示为上述灯色，与主信号灯色变化无关)。

当南进口直行方向机动车获得主信号相位一为红灯时，该方向直行车辆可自由选择进入所有直行车道排队等待，包括可逆短车道(由e处驶入)，此时北出口汇入控制灯8显示红色汇入箭头

信号。当该进口直行方向机动车获得主信号相位一为绿灯时，该方向直行短车道上的车辆陆续驶入对向可逆短车道，并在可逆短车道内排队等待该直行主信号相位一的结束，其余直行车辆则从相邻直行车道通过交叉口不受影响，此时北出口汇入控制灯8仍显示红色汇入箭头

信号。当该主信号相位一绿灯时间内最后一辆进入交叉口的车辆驶出交叉口并驶过可逆短车道出口时，北出口汇入控制灯8显示绿色汇入箭头

信号(即北出口汇入控制灯8绿灯开启时刻比主信号相位一绿灯结束时刻晚T₂秒)，在可逆短车道等待的车辆依次由d处驶出汇入出口道驶离交叉口。绿灯时长g₂秒结束后恢复为红灯右转箭头直至下一次主信号直行相位的开始。

②当北进口直行总流量大于南进口时，此时北进口车道指示灯7显示直行箭头“↑”常绿，指示前方为可逆短车道进口，直行车辆可以驶入可逆短车道等待主信号放行时直行通过交叉口进入对向可逆短车道出口；南进口车道指示灯3显示“×”常红，指示前方为可逆短车道进口，直行车辆不能驶入可逆短车道；北出口汇入控制灯8显示“×”常红，指示南进口直行车辆通过交叉口后不能驶入前方可逆短车道出口(注：此时南、北进口车道指示灯3、7及北出口汇入控制灯8总显示为上述灯色，与主信号灯色变化无关)。

当北进口直行方向机动车获得主信号相位一为红灯时，该方向直行车辆可自由选择进入所有直行车道排队等待，包括可逆短车道，此时南出口汇入控制灯4显示红色汇入箭头

信号。当该进口直行方向机动车获得主信号相位一为绿灯时，该方向直行短车道上的车辆陆续驶入对向可逆短车道，并在可逆短车道内排队等待该直行主信号相位一的结束，其余直行车辆则从相邻直行车道通过交叉口不受影响，此时南出口汇入控制灯4仍显示红色汇入箭头

信号。当该主信号相位一绿灯时间内最后一辆进入交叉口的车辆驶出交叉口并驶过可逆短车道出口时，南出口汇入控制灯4显示绿色汇入箭头

信号(即南出口汇入控制灯4绿灯开启时刻比主信号相位一绿灯结束时刻晚T₁秒)，在可逆短车道等待的车辆依次由d处驶出汇入出口道驶离交叉口。绿灯时长g₁秒结束后恢复为红灯右转箭头直至下一次主信号直行相位的开始。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种基于交叉口动态禁左的可逆短车道控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1)，检测主干道双向流量，若左转流量均小于20％，则进入步骤2)，否则，执行步骤5)；

步骤2)，主干道双向禁左，双向中的其中一向为第一向，另一向为第二向，判断直行流量是否满足第一向进口大于第二向进口，若是，则执行步骤3)，否则执行步骤4)；

步骤3)，第一向进口车道指示灯(3)始终显示直行绿灯，允许第一向进口的直行车辆驶入前方可逆短车道进口，第二向进口车道指示灯(7)始终显示红灯不可进入，不允许第二向进口的直行车辆驶入前方可逆短车道进口，第一向出口汇入控制灯(4)始终显示红灯不可进入，对向直行车辆不允许驶入可逆短车道出口，第二向出口汇入控制灯(8)仅在主信号直行相位一绿灯结束后T₂秒开启汇入绿灯，时长为g₂，其余时间均显示为汇入红灯，所述

其中L_S为第一向进口停车线到第二向进口可逆短车道出口的距离，V_S为第一向进口的机动车不停车从停车线通过交叉口到达第二向进口可逆短车道出口的平均速度；

步骤4)，第二向进口车道指示灯(7)始终显示直行绿灯，允许第二向进口的直行车辆驶入前方可逆短车道进口，第一向进口车道指示灯(3)始终显示红灯不可进入，不允许第一向进口的直行车辆驶入前方可逆短车道进口，第二向出口汇入控制灯(8)始终显示红灯不可进入，对向直行车辆不允许驶入可逆短车道出口，第一向出口汇入控制灯(4)仅在主信号直行相位一绿灯结束后T₁秒开启汇入绿灯，时长为g₁，其余时间均显示为汇入红灯，所述

其中L_N为第二向进口停车线到第一向进口可逆短车道出口的距离，V_N为第二向进口的机动车不停车从停车线通过交叉口到达第一向进口可逆短车道出口的平均速度；

步骤5)，主干道不禁左，第一向、第二向进口车道指示灯(3)、(7)始终显示左转绿灯，可逆短车道即为左转专用道，第一向、第二向出口汇入控制灯(4)、(8)始终显示红灯不可进入，驶出交叉口的车辆不允许驶入对向可逆短车道出口。

2.根据权利要求1所述的基于交叉口动态禁左的可逆短车道控制方法，其特征在于，所述可逆短车道由主干道双向进口的现有左转专用道设置而成，可逆短车道的前侧线是与进口道停车线的横向延长线重合双黄虚线a，中前端两侧是双黄实线b、c，后端靠近出口一侧是内虚外实黄线d，后端右侧是外虚内实黄线e。

3.根据权利要求1所述的基于交叉口动态禁左的可逆短车道控制方法，其特征在于，所述第一向进口车道指示灯(3)、第二向进口车道指示灯(7)分别设置在双向进口的可逆短车道末端进口一侧，所述车道指示灯采用左转、直行、禁止进入三种信号指示。

4.根据权利要求1或3所述的一种基于交叉口动态禁左的可逆短车道控制方法，其特征在于，所述第一向出口汇入控制灯(4)、第二向出口汇入控制灯(8)分别设置在第一向、第二向进口的可逆短车道末端出口一侧，所述汇入控制灯采用汇入、禁止进入两种信号指示，其中汇入信号又分为红绿黄三种灯色。

5.根据权利要求1所述的一种基于交叉口动态禁左的可逆短车道控制方法，其特征在于，所述流量由设置在交叉口主干道双向进口道各车道停车线前端的流量检测器采集获取。

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