CN110189519A - 一种左转移位与二次停车组合的信号优先控制方法及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种左转移位与二次停车组合的信号优先控制方法及其应用，包含了依次进行的交叉口流量数据采集、交叉口渠化设计及信号设备安置、流量比计算、关键流量比确定，当关键流量比符合一定条件时，启用左转移位与二次停车组合的信号优先控制方法，通过在交叉口上游、下游设置二次停车，同时结合交叉口处的左转移位，从时间与空间两个层面消除左转与直行车流之间的冲突，实现十字交叉口的两相位控制，减少车辆在交叉口处运行的延误，提升交通系统运行的效率。

Description

一种左转移位与二次停车组合的信号优先控制方法及其应用
所属领域
本发明属于城市交通系统及交通信号控制领域，尤其涉及一种左转移位与二次停车组合的信号优先控制方法及其应用。
背景技术
进入21世纪，中国城镇化、机动化进程不断加快，自2000年起的近二十年间，中国城镇化率由36.2％提高至59.6％，年均增长约1.3个百分点，城镇人口由4.6亿人增至8.3亿人，净增3.7亿人；北京、上海、广州、成都、杭州、深圳等一批城市的机动车保有量先后超过百万量级，北京目前的机动车保有量已超过600万辆，全国民用汽车保有量已超2亿辆，增长显著。在这样的交通发展背景下，以交通拥堵为代表的城市交通问题开始成为困扰中国各类型城市发展的普遍性难题，并对居民的生产与生活带来了诸多不利影响，且愈演愈烈。为了缓解城市中日益严重的交通拥堵问题，实施信号绿波、信号优先控制以提升特定点位出行效率的方法正广泛的用于城市的日常交通实践中。
传统的信号优先方法包括了信号配时的优化、信号组织方案的优化、上下游信号灯的联动控制、针对特种车辆(如公交)的优先等方面，而在具体实现信号优先的技术手段上，包括信号灯的迟起早断、信号相位的插入、对特定转向车流的处理、二次停车等方法均被用于信号优先控制的实践之中。
由于左转车流与对向直行车流间的冲突，在十字交叉口通常会设计左转保护相位，用于隔离左转车流与直行车流。这种采用时间换空间的做法，虽然保证了交叉口运行的安全性，但是基于此进行的交叉口信号优先控制设计将具有其固有的局限，无法完全释放交叉口处的通行效率存量。
发明内容
本发明正是针对现有技术中的问题，提供了一种左转移位与二次停车组合的信号优先控制方法及其应用，包含了依次进行的交叉口流量数据采集、交叉口渠化设计及信号设备安置、流量比计算、关键流量比确定，当关键流量比符合一定条件时，启用左转移位与二次停车组合的信号优先控制方法，通过在交叉口上游、下游设置二次停车，同时结合交叉口处的左转移位，从时间与空间两个层面消除左转与直行车流之间的冲突，实现十字交叉口的两相位控制，减少车辆在交叉口处运行的延误，提升交通系统运行的效率。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种左转移位与二次停车组合的信号优先控制方法的应用，包括如下步骤：
S1，交叉口流量数据采集；
所述交叉口流量数据采集与统计中，采集的交叉口流量数据包括了进口方向i上的高峰小时交通流量Qi，进口方向i上的高峰小时左转交通流量进口方向i上的高峰小时直行交通流量进口方向i上的高峰小时右转交通流量其中，i为交叉口进口的方向，i＝1、2、3、4分别代表交叉口从正北方向起，顺时针旋转一周依次经过的第一个进口方向、第二个进口方向、第三个进口方向、第四个进口方向，
S2，交叉口渠化设计；
所述交叉口渠化设计及信号设备安置中，包含了依次进行的车道数设计、主停车线设计、次停车线设计、进口车道交通流向设计、出口车道交通流向设计5个步骤；
S21，车道数设计；
进口方向i设计3个进口车道，由道路中心线向外侧依次进行编号，分别为第一进口车道、第二进口车道、第三进口车道；出口方向i设计3个出口车道，由道路中心线向外侧依次进行编号，分别为第一出口车道、第二出口车道、第三出口车道；
S22，主停车线设计
交叉口处进口方向i的3个进口车道设置主停车线，出口方向i的第三出口车道设置主停车线，出口方向i的其他出口车道不设主停车线；
S23，次停车线设计
交叉口处进口方向i的上游距离主停车线Di的距离处，在第一进口车道处设置次停车线，而第二进口车道、第三进口车道处不设置次停车线；出口方向i的下游主停车线Di的距离处，在第一出口车道、第二出口车道处设置次停车线，第三出口车道不设置次停车线；
S24，进口车道交通流向设计
在次停车线和主停车线之间的区域，进口方向i第一进口车道为直行车道、第二进口车道为直行车道、第三进口车道右转车道，3个车道均供进口方向i上游的直行和右转车辆驶入交叉口；在次停车线上游，进口方向i第一进口车道为左转车道、第二进口车道为直行车道、第三进口车道为直右车道，第一进口车道供次停车线上游的左行车辆等候和行驶进入出口方向i的第三车道，第二进口车道、第三进口车道供进口方向i次停车线上游的直行和右转车辆驶入次停车线和主停车线之间的区域；
S25，出口车道交通流向设计
在次停车线和主停车线之间的区域，出口方向i第一出口车道为直行车道、第二出口车道为直行车道、第三出口车道为左转车道，其中第一出口车道、第二出口车道供出口方向i上车辆直行驶离交叉口，而第三出口车道则供进口方向i次停车线上游第一进口车道内的左转车流行驶进入交叉口；在次停车线下游，出口方向i第一出口车道、第二出口车道、第三出口车道为直行车道。均供次停车线和主停车线之间第一出口车道、第二出口车道内的车辆驶离交叉口；
S3，信号设备安置；
S31，主信号灯安置
交叉口处进口方向i的3个进口车道主停车线上方均安装主信号灯，其中第一进口车道的信号灯为直行信号灯、第二进口车道为直行信号灯、第三进口车道的信号灯为右转信号灯；交叉口处出口方向i的第三出口车道主停车线上方安装主信号灯，信号灯左转信号灯，其余第一出口车道、第二出口车道主停车线上方不设置主信号灯；
S32，次信号灯安置
交叉口处进口方向i第一进口车道处的次停车线上方设置次信号灯，信号灯为左转信号灯，而第二进口车道、第三进口车道不设置次信号灯；出口方向i第一出口车道、第二出口车道的次停车线上方设置次信号灯，信号灯均为直行信号灯，第三出口车道不设置次信号灯；
S4，流量比计算；
在次停车线和主停车线之间的区域，进口方向i第一进口车道的流量比第二进口车道的流量比第三进口车道的流量比分别可由下式计算得到：出口方向i第三出口车道的流量比可由下式计算得到：其中，SLT、STH、SRT分别为左转车道、直行车道、右转车道的饱和流量，取值分别为1550pcu/h、1650pcu/h、1550pcu/h；
S5，关键流量比确定；
方向i的关键流量比Yi C由下式确定：其中，表示的最大值；
S6，当同时满足 时，启用左转移位与二次停车组合的信号优先控制方法，进行后续的信号方案设计；否则，仍采用传统的多相位信号控制方法；其中，Ymax为交叉口的最大流量比。
为了实现上述目的，本发明还采用的技术方案是：一种左转移位与二次停车组合的信号优先控制方法，包括主信号灯控制和次信号灯控制，
所述主信号灯采用2相位控制：
相位1的绿灯时长G1为下式值四舍五入后的结果：
相位2的绿灯时长G2为下式值四舍五入后的结果：
信号周期C0为：
其中，Yi C为方向i的关键流量比，所述关键流量比Yi C为： 分别为进口方向i第一、二、三进口车道的流量比；为出口方向i第三出口车道的流量比；
其中，SLT、STH、SRT分别为左转车道、直行车道、右转车道的饱和流量；SLT、STH、SRT分别为左转车道、直行车道、右转车道的饱和流量；分别为进口方向i上的高峰小时左转、直行和右转的交通流量；
所述次信号灯采用2相位控制：
相位1的绿灯时长相位2的绿灯时长与主信号灯每个相位的绿灯时长相等，即
方向i的次信号灯组的信号周期与主信号灯的信号周期C0相等，即Ci＝C0。
与现有技术相比，本发明提出了一种左转移位与二次停车组合的信号优先控制方法，该方法解决了一项冲突：通过交叉口上游左转车流的停车线设计、交叉口下游直行车流的停车线设计，结合交叉口处左转车流的移位设计，从空间和时间上组合解决了左转车流和对向直行车流间的冲突问题；进一步提升了交叉口信号优先控制的效率：由于交叉口处相位数减少为两相位，交叉口处时间的利用效率更高，车辆在交叉口处有更多的时间通过，交叉口处交通系统的整体运行效率进一步提升。该发明专利是对交通信号控制领域的一大改进和突破。
附图说明
图1为本发明方法的交叉口渠化设计及信号设备安置图。
具体实施方式
以下将结合附图和实施例，对本发明进行较为详细的说明。
实施例1
一种左转移位与二次停车组合的信号优先控制系统，包括数据采集模块、主停车线、次停车线、主信号灯、次信号灯及数据处理模块，
所述数据采集模块用于采集交叉口流量数据；
进口方向i设计3个进口车道，由道路中心线向外侧依次为第一进口车道、第二进口车道、第三进口车道；出口方向i设计3个出口车道，由道路中心线向外侧依次为第一出口车道、第二出口车道、第三出口车道；所述交叉口处进口方向i的3个进口车道均设置主停车线，出口方向i的第三出口车道设置主停车线；
交叉口处进口方向i的上游距离主停车线Di的距离处，在第一进口车道处设置次停车线；出口方向i的下游主停车线Di的距离处，在第一出口车道、第二出口车道处设置次停车线；
所述主信号灯安装于交叉口处进口方向i的3个进口车道主停车线上方，其中第一进口车道的信号灯为直行信号灯、第二进口车道为直行信号灯、第三进口车道的信号灯为右转信号灯；所述交叉口处出口方向i的第三出口车道主停车线上方也安装主信号灯，信号灯为左转信号灯；
所述次信号灯安装于交叉口处进口方向i第一进口车道处的次停车线上方，该信号灯为左转信号灯；出口方向i第一出口车道、第二出口车道的次停车线上方也设置次信号灯，信号灯均为直行信号灯；
所述数据处理模块根据数据采集模块的信息，在次停车线和主停车线之间的区域，计算进口方向i各车道的流量比，确定关键流量比，启用左转移位与二次停车组合的信号优先控制方法，实现交叉口处的信号优先控制。
主信号灯和次信号灯实时控制具体为：
S1，控制时间段划分：
将一天的任一时刻HH:MM:SS转化为以秒为单位的时间TT，TT＝3600*HH+60*MM+SS，随后将TT划分为4个主控制时间段，其中，主控制时间段1的范围包括0～G1、1*C0～1*C0+G1、2*C0～2*C0+G1、…f*C0～f*C0+G1、…，主控制时间段2的范围包括G1～G1+3、1*C0+G1～1*C0+G1+3、2*C0+G1～2*C0+G1+3、…f*C0+G1～f*C0+G1+3、…，主控制时间段3的范围包括G1+3～G1+G2+3、1*C0+G1+3～1*C0+G1+G2+3、2*C0+G1+3～2*C0+G1+G2+3、…f*C0+G1+3～f*C0+G1+G2+3、…，主控制时间段4的范围包括G1+G2+3～G1+G2+6、1*C0+G1+G2+3～1*C0+G1+G2+6、2*C0+G1+G2+3～2*C0+G1+G2+6、…f*C0+G1+G2+3～f*C0+G1+G2+6、…，其中f为周期的序号，f为正整数且f≤86400/c0；
信号灯之间存在联动设置，有时长为等于Di/v的时间差，同时将TT划分为4个辅控制时间段，其中，辅控制时间段1的范围包括0-Di/v～G1-Di/v、1*C0-Di/v～1*C0+G1-Di/v、2*C0-Di/v～2*C0+G1-Di/v、…f*C0-Di/v～f*C0+G1-Di/v、…，辅控制时间段2的范围包括G1-Di/v～G1+3-Di/v、1*C0+G1-Di/v～1*C0+G1+3-Di/v、2*C0+G1-Di/v～2*C0+G1+3-Di/v、…f*C0+G1-Di/v～f*C0+G1+3-Di/v、…，辅控制时间段3的范围包括G1+3-Di/v～G1+G2+3-Di/v、1*C0+G1+3-Di/v～1*C0+G1+G2+3-Di/v、2*C0+G1+3-Di/v～2*C0+G1+G2+3-Di/v、…f*C0+G1+3-Di/v～f*C0+G1+G2+3-Di/v、…，辅控制时间段4的范围包括G1+G2+3-Di/v～G1+G2+6-Di/v、1*C0+G1+G2+3-Di/v～1*C0+G1+G2+6-Di/v、2*C0+G1+G2+3-Di/v～2*C0+G1+G2+6-Di/v、…f*C0+G1+G2+3-Di/v～f*C0+G1+G2+6-D i/v、…其中，v为车辆的平均速度；
S2，主信号灯实时控制：
若当前时刻属于主控制时间段1时，进口方向1的第一和第二进口车道主信号灯、进口方向3的第一和第二进口车道主信号灯、出口方向1的第三出口车道的主信号灯、出口方向3的第三出口车道的主信号灯为绿灯，进口方向2的第一和第二进口车道主信号灯、进口方向4的第一和第二进口车道主信号灯、出口方向2的第三出口车道的主信号灯、出口方向4的第三出口车道的主信号灯为红灯；
若当前时刻属于主控制时间段2时，进口方向1的第一和第二进口车道主信号灯、进口方向3的第一和第二进口车道主信号灯、出口方向1的第三出口车道的主信号灯、出口方向3的第三出口车道的主信号灯为黄灯，进口方向2的第一和第二进口车道主信号灯、进口方向4的第一和第二进口车道主信号灯、出口方向2的第三出口车道的主信号灯、出口方向4的第三出口车道的主信号灯为红灯；
若当前时刻属于主控制时间段3时，进口方向1的第一和第二进口车道主信号灯、进口方向3的第一和第二进口车道主信号灯、出口方向1的第三出口车道的主信号灯、出口方向3的第三出口车道的主信号灯为红灯，进口方向2的第一和第二进口车道主信号灯、进口方向4的第一和第二进口车道主信号灯、出口方向2的第三出口车道的主信号灯、出口方向4的第三出口车道的主信号灯为绿灯；
若当前时刻属于主控制时间段4时，进口方向1的第一和第二进口车道主信号灯、进口方向3的第一和第二进口车道主信号灯、出口方向1的第三出口车道的主信号灯、出口方向3的第三出口车道的主信号灯为红灯，进口方向2的第一和第二进口车道主信号灯、进口方向4的第一和第二进口车道主信号灯、出口方向2的第三出口车道的主信号灯、出口方向4的第三出口车道的主信号灯为黄灯；
若当前时刻属于辅控制时间段1时，进口方向1的第三进口车道主信号灯、进口方向3的第三进口车道主信号灯为绿灯，进口方向2的第三进口车道主信号灯、进口方向4的第三进口车道主信号灯为红灯；
若当前时刻属于辅控制时间段2时，进口方向1的第三进口车道主信号灯、进口方向3的第三进口车道主信号灯为黄灯，进口方向2的第三进口车道主信号灯、进口方向4的第三进口车道主信号灯为红灯；
若当前时刻属于辅控制时间段3时，进口方向1的第三进口车道主信号灯、进口方向3的第三进口车道主信号灯为红灯，进口方向2的第三进口车道主信号灯、进口方向4的第三进口车道主信号灯为绿灯；
若当前时刻属于辅控制时间段4时，进口方向1的第三进口车道主信号灯、进口方向3的第三进口车道主信号灯为红灯，进口方向2的第三进口车道主信号灯、进口方向4的第三口车道主信号灯为黄灯；
S3，次信号灯实时控制：
若当前时刻属于辅控制时间段1时，进口方向1第一进口车道处次信号灯、进口方向3第一进口车道处次信号灯、出口方向2第一出口车道和第二出口车道的次信号灯、出口方向4第一出口车道和第二出口车道为绿灯，进口方向2第一进口车道处次信号灯、进口方向4第一进口车道处次信号灯、出口方向1第一出口车道和第二出口车道的次信号灯、出口方向3第一出口车道和第二出口车道的次信号灯为红灯；
若当前时刻属于辅控制时间段2时，进口方向1第一进口车道处次信号灯、进口方向3第一进口车道处次信号灯、出口方向2第一出口车道和第二出口车道的次信号灯、出口方向4第一出口车道和第二出口车道为黄灯，进口方向2第一进口车道处次信号灯、进口方向4第一进口车道处次信号灯、出口方向1第一出口车道和第二出口车道的次信号灯、出口方向3第一出口车道和第二出口车道的次信号灯为红灯；
若当前时刻属于辅控制时间段3时，进口方向1第一进口车道处次信号灯、进口方向3第一进口车道处次信号灯、出口方向2第一出口车道和第二出口车道的次信号灯、出口方向4第一出口车道和第二出口车道为红灯，进口方向2第一进口车道处次信号灯、进口方向4第一进口车道处次信号灯、出口方向1第一出口车道和第二出口车道的次信号灯、出口方向3第一出口车道和第二出口车道的次信号灯为绿灯；
若当前时刻属于辅控制时间段4时，进口方向1第一进口车道处次信号灯、进口方向3第一进口车道处次信号灯、出口方向2第一出口车道和第二出口车道的次信号灯、出口方向4第一出口车道和第二出口车道为红灯，进口方向2第一进口车道处次信号灯、进口方向4第一进口车道处次信号灯、出口方向1第一出口车道和第二出口车道的次信号灯、出口方向3第一出口车道和第二出口车道的次信号灯为黄灯。
实施例2
在我国某大城市的建成区选择了一个主干路与主干路相交的交叉口进行该发明的实施例测试，如图1所示，该交叉口各方向的进口车道数量为3、出口车道数量为3。
步骤A交叉口流量数据采集；
所述交叉口流量数据采集与统计中，采集的交叉口流量数据包括了进口方向i上的高峰小时交通流量Qi均等于625pcu/h，进口方向i上的高峰小时左转交通流量均等于50pcu/h，进口方向i上的高峰小时直行交通流量均等于500pcu/h，进口方向i上的高峰小时右转交通流量均等于75pcu/h；
步骤B交叉口渠化设计；
步骤B-1车道数设计；
进口方向i设计3个进口车道，由道路中心线向外侧依次进行编号，分别为第一进口车道、第二进口车道、第三进口车道；出口方向i设计3个出口车道，由道路中心线向外侧依次进行编号，分别为第一出口车道、第二出口车道、第三出口车道；
步骤B-2主停车线设计
交叉口处进口方向i的3个进口车道设置主停车线，出口方向i的第三出口车道设置主停车线，出口方向i的其他出口车道不设主停车线；
步骤B-3次停车线设计
交叉口处进口方向i的上游距离主停车线Di的距离处，在第一进口车道处设置次停车线，而第二进口车道、第三进口车道处不设置次停车线；出口方向i的下游主停车线Di的距离处，在第一出口车道、第二出口车道处设置次停车线，第三出口车道不设置次停车线；
该步骤中，Di需要在后续信号方案计算时，在获得各个相位的绿灯时长后，计算得到。
步骤B-4进口车道交通流向设计
在次停车线和主停车线之间的区域，进口方向i第一进口车道为直行车道、第二进口车道为直行车道、第三进口车道右转车道，3个车道均供进口方向i上游的直行和右转车辆驶入交叉口；在次停车线上游，进口方向i第一进口车道为左转车道、第二进口车道为直行车道、第三进口车道为直右车道，第一进口车道供次停车线上游的左行车辆等候和行驶进入出口方向i的第三车道，第二进口车道、第三进口车道供进口方向i次停车线上游的直行和右转车辆驶入次停车线和主停车线之间的区域；
步骤B-5出口车道交通流向设计
在次停车线和主停车线之间的区域，出口方向i第一出口车道为直行车道、第二出口车道为直行车道、第三出口车道为左转车道，其中第一出口车道、第二出口车道供出口方向i上车辆直行驶离交叉口，而第三出口车道则供进口方向i次停车线上游第一进口车道内的左转车流行驶进入交叉口；在次停车线下游，出口方向i第一出口车道、第二出口车道、第三出口车道为直行车道。均供次停车线和主停车线之间第一出口车道、第二出口车道内的车辆驶离交叉口；
步骤C信号设备安置；
步骤C-1主信号灯安置
交叉口处进口方向i的3个进口车道主停车线上方均安装主信号灯，其中第一进口车道的信号灯为直行信号灯、第二进口车道为直行信号灯、第三进口车道的信号灯为右转信号灯；交叉口处出口方向i的第三出口车道主停车线上方安装主信号灯，信号灯左转信号灯，其余第一出口车道、第二出口车道主停车线上方不设置主信号灯；
步骤C-2次信号灯安置
交叉口处进口方向i第一进口车道处的次停车线上方设置次信号灯，信号灯为左转信号灯，而第二进口车道、第三进口车道不设置次信号灯；出口方向i第一出口车道、第二出口车道的次停车线上方设置次信号灯，信号灯均为直行信号灯，第三出口车道不设置次信号灯；
步骤D流量比计算；
在次停车线和主停车线之间的区域，进口方向i第一进口车道的流量比计算结果为0.1515、第二进口车道的流量比计算结果为0.1515、第三进口车道的流量比计算结果为0.0484，出口方向i第三出口车道的流量比计算结果为0.0323；
步骤E关键流量比确定；
方向i的关键流量比Yi C由下式确定：
步骤F信号方案启用判断；
根据数据计算的结果，下式均全部满足 此时启用左转移位与二次停车组合的信号优先控制方法，进行后续的信号方案设计；上式中，由于该交叉为主干路相交，所以Ymax等于0.9；
在明确启用左转移位与二次停车组合的信号优先控制方法后，进行主信号灯控制和次信号灯控制，其中，主信号灯采用2相位控制，主信号灯的信号周期C0可以通过下式计算得到：相位1的绿灯时长G1为下式的值四舍五入后的结果：相位2的绿灯时长G2为下式的值四舍五入后的结果：
次信号灯采用2相位控制：方向i次信号灯的信号周期与主信号灯的信号周期C0相等，即Ci＝C0＝16s；方向i次信号灯的相位1、相位2的时长与主信号灯每个相位的绿灯时长相等，即
本实施例中h＝2s，计算得到Di需要大于或者等于8.33333，为方便计算，本实施例中Di取为10m；
步骤G结合当前的时间对主信号灯和次信号灯进行实时控制：
步骤G-1控制时间段划分：
将一天的任一时刻HH:MM:SS转化为以秒为单位的时间TT，TT＝3600*HH+60*MM+SS，随后将TT划分为4个主控制时间段，其中，主控制时间段1的范围包括0～5、16～21、32～37、…f*16～f*16+5、…，主控制时间段2的范围包括5～8、21～24、37～40、…f*16+5～f*16+8、…，主控制时间段3的范围包括8～13、24～29、40～45、…f*16+8～f*16+13、…，主控制时间段4的范围包括13～16、29～32、45～48、…f*16+13～f*16+16、…，其中f为周期的序号，f为正整数且f≤5400；
信号灯之间存在联动设置，有时长为等于Di/v＝1的时间差，同时将TT划分为4个辅控制时间段，其中，辅控制时间段1的范围包括-1～4、15～20、31～36、…f*16-1～f*16+4、…，辅控制时间段2的范围包括4～7、20～23、36～39、…f*16+4～f*16+7、…，辅控制时间段3的范围包括7～12、23～28、39～44、…f*16+7～f*16+12、…，辅控制时间段4的范围包括12～15、28～31、44～47、…f*16+12～f*16+15、…，其中，v为车辆的平均速度，v＝10m/s；其中，辅控制时间段1的开始时间-1表示上一天的倒数第一秒。
步骤G-2主信号灯实时控制：
若当前时刻属于主控制时间段1时，进口方向1的第一和第二进口车道主信号灯、进口方向3的第一和第二进口车道主信号灯、出口方向1的第三出口车道的主信号灯、出口方向3的第三出口车道的主信号灯为绿灯，进口方向2的第一和第二进口车道主信号灯、进口方向4的第一和第二进口车道主信号灯、出口方向2的第三出口车道的主信号灯、出口方向4的第三出口车道的主信号灯为红灯；
若当前时刻属于主控制时间段2时，进口方向1的第一和第二进口车道主信号灯、进口方向3的第一和第二进口车道主信号灯、出口方向1的第三出口车道的主信号灯、出口方向3的第三出口车道的主信号灯为黄灯，进口方向2的第一和第二进口车道主信号灯、进口方向4的第一和第二进口车道主信号灯、出口方向2的第三出口车道的主信号灯、出口方向4的第三出口车道的主信号灯为红灯；
若当前时刻属于主控制时间段3时，进口方向1的第一和第二进口车道主信号灯、进口方向3的第一和第二进口车道主信号灯、出口方向1的第三出口车道的主信号灯、出口方向3的第三出口车道的主信号灯为红灯，进口方向2的第一和第二进口车道主信号灯、进口方向4的第一和第二进口车道主信号灯、出口方向2的第三出口车道的主信号灯、出口方向4的第三出口车道的主信号灯为绿灯；
若当前时刻属于主控制时间段4时，进口方向1的第一和第二进口车道主信号灯、进口方向3的第一和第二进口车道主信号灯、出口方向1的第三出口车道的主信号灯、出口方向3的第三出口车道的主信号灯为红灯，进口方向2的第一和第二进口车道主信号灯、进口方向4的第一和第二进口车道主信号灯、出口方向2的第三出口车道的主信号灯、出口方向4的第三出口车道的主信号灯为黄灯；
若当前时刻属于辅控制时间段1时，进口方向1的第三进口车道主信号灯、进口方向3的第三进口车道主信号灯为绿灯，进口方向2的第三进口车道主信号灯、进口方向4的第三进口车道主信号灯为红灯；
若当前时刻属于辅控制时间段2时，进口方向1的第三进口车道主信号灯、进口方向3的第三进口车道主信号灯为黄灯，进口方向2的第三进口车道主信号灯、进口方向4的第三进口车道主信号灯为红灯；
若当前时刻属于辅控制时间段3时，进口方向1的第三进口车道主信号灯、进口方向3的第三进口车道主信号灯为红灯，进口方向2的第三进口车道主信号灯、进口方向4的第三进口车道主信号灯为绿灯；
若当前时刻属于辅控制时间段4时，进口方向1的第三进口车道主信号灯、进口方向3的第三进口车道主信号灯为红灯，进口方向2的第三进口车道主信号灯、进口方向4的第三口车道主信号灯为黄灯；
步骤G-3次信号灯实时控制：
若当前时刻属于辅控制时间段1时，进口方向1第一进口车道处次信号灯、进口方向3第一进口车道处次信号灯、出口方向2第一出口车道和第二出口车道的次信号灯、出口方向4第一出口车道和第二出口车道为绿灯，进口方向2第一进口车道处次信号灯、进口方向4第一进口车道处次信号灯、出口方向1第一出口车道和第二出口车道的次信号灯、出口方向3第一出口车道和第二出口车道的次信号灯为红灯；
若当前时刻属于辅控制时间段2时，进口方向1第一进口车道处次信号灯、进口方向3第一进口车道处次信号灯、出口方向2第一出口车道和第二出口车道的次信号灯、出口方向4第一出口车道和第二出口车道为黄灯，进口方向2第一进口车道处次信号灯、进口方向4第一进口车道处次信号灯、出口方向1第一出口车道和第二出口车道的次信号灯、出口方向3第一出口车道和第二出口车道的次信号灯为红灯；
若当前时刻属于辅控制时间段3时，进口方向1第一进口车道处次信号灯、进口方向3第一进口车道处次信号灯、出口方向2第一出口车道和第二出口车道的次信号灯、出口方向4第一出口车道和第二出口车道为红灯，进口方向2第一进口车道处次信号灯、进口方向4第一进口车道处次信号灯、出口方向1第一出口车道和第二出口车道的次信号灯、出口方向3第一出口车道和第二出口车道的次信号灯为绿灯；
若当前时刻属于辅控制时间段4时，进口方向1第一进口车道处次信号灯、进口方向3第一进口车道处次信号灯、出口方向2第一出口车道和第二出口车道的次信号灯、出口方向4第一出口车道和第二出口车道为红灯，进口方向2第一进口车道处次信号灯、进口方向4第一进口车道处次信号灯、出口方向1第一出口车道和第二出口车道的次信号灯、出口方向3第一出口车道和第二出口车道的次信号灯为黄灯。
采用本发明方法，在一个小时内可以通过的车辆数为4000pcu，而采用常规的4相位设计，在一个小时内可以通过的车辆数约为2081pcu。采用该方法通行能力的增长是非常显著的。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实例的限制，上述实例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (5)

1.一种左转移位与二次停车组合的信号优先控制方法，其特征在于，包括主信号灯控制和次信号灯控制，
所述主信号灯采用2相位控制：
相位1的绿灯时长G1为下式值四舍五入后的结果：
相位2的绿灯时长G2为下式值四舍五入后的结果：
信号周期C0为：其中，Yi C为方向i的关键流量比，所述关键流量比Yi C为： 分别为进口方向i第一、二、三进口车道的流量比；为出口方向i第三出口车道的流量比；
其中，SLT、STH、SRT分别为左转车道、直行车道、右转车道的饱和流量；SLT、STH、SRT分别为左转车道、直行车道、右转车道的饱和流量；分别为进口方向i上的高峰小时左转、直行和右转的交通流量；
所述次信号灯采用2相位控制：
相位1的绿灯时长相位2的绿灯时长与主信号灯每个相位的绿灯时长相等，即
方向i的次信号灯组的信号周期与主信号灯的信号周期C0相等，即Ci＝C0。
2.一种左转移位与二次停车组合的信号优先控制系统，其特征在于：包括数据采集模块、主停车线、次停车线、主信号灯、次信号灯及数据处理模块，
所述数据采集模块用于采集交叉口流量数据；
进口方向i设计3个进口车道，由道路中心线向外侧依次为第一进口车道、第二进口车道、第三进口车道；出口方向i设计3个出口车道，由道路中心线向外侧依次为第一出口车道、第二出口车道、第三出口车道；所述交叉口处进口方向i的3个进口车道均设置主停车线，出口方向i的第三出口车道设置主停车线；
交叉口处进口方向i的上游距离主停车线Di的距离处，在第一进口车道处设置次停车线；出口方向i的下游主停车线Di的距离处，在第一出口车道、第二出口车道处设置次停车线，所述Di为交叉口处进口方向i的主停车线和次停车线之间的距离；
所述主信号灯安装于交叉口处进口方向i的3个进口车道主停车线上方，其中第一进口车道的信号灯为直行信号灯、第二进口车道为直行信号灯、第三进口车道的信号灯为右转信号灯；所述交叉口处出口方向i的第三出口车道主停车线上方也安装主信号灯，信号灯为左转信号灯；
所述次信号灯安装于交叉口处进口方向i第一进口车道处的次停车线上方，该信号灯为左转信号灯；出口方向i第一出口车道、第二出口车道的次停车线上方也设置次信号灯，信号灯均为直行信号灯；
所述数据处理模块根据数据采集模块的信息，在次停车线和主停车线之间的区域，计算进口方向i各车道的流量比，确定关键流量比，启用左转移位与二次停车组合的信号优先控制方法，实现交叉口处的信号优先控制。
3.如权利要求2所述的一种左转移位与二次停车组合的信号优先控制系统，其特征在于所述Di具体为：
其中，h为车辆间的最小车头时距。
4.如权利要求2或3所述的一种左转移位与二次停车组合的信号优先控制系统，其特征在于所述主信号灯和次信号灯实时控制具体为：
S1，控制时间段划分：
将一天的任一时刻HH:MM:SS转化为以秒为单位的时间TT，TT＝3600*HH+60*MM+SS，随后将TT划分为4个主控制时间段，其中，主控制时间段1的范围包括0～G1、1*C0～1*C0+G1、2*C0～2*C0+G1、…f*C0～f*C0+G1、…，主控制时间段2的范围包括G1～G1+3、1*C0+G1～1*C0+G1+3、2*C0+G1～2*C0+G1+3、…f*C0+G1～f*C0+G1+3、…，主控制时间段3的范围包括G1+3～G1+G2+3、1*C0+G1+3～1*C0+G1+G2+3、2*C0+G1+3～2*C0+G1+G2+3、…f*C0+G1+3～f*C0+G1+G2+3、…，主控制时间段4的范围包括G1+G2+3～G1+G2+6、1*C0+G1+G2+3～1*C0+G1+G2+6、2*C0+G1+G2+3～2*C0+G1+G2+6、…f*C0+G1+G2+3～f*C0+G1+G2+6、…，其中f为周期的序号，f为正整数且f≤86400/c0；
信号灯之间存在联动设置，有时长为等于Di/v的时间差，同时将TT划分为4个辅控制时间段，其中，辅控制时间段1的范围包括0-Di/v～G1-Di/v、1*C0-Di/v～1*C0+G1-Di/v、2*C0-Di/v～2*C0+G1-Di/v、…f*C0-Di/v～f*C0+G1-Di/v、…，辅控制时间段2的范围包括G1-Di/v～G1+3-Di/v、1*C0+G1-Di/v～1*C0+G1+3-Di/v、2*C0+G1-Di/v～2*C0+G1+3-Di/v、…f*C0+G1-Di/v～f*C0+G1+3-Di/v、…，辅控制时间段3的范围包括G1+3-Di/v～G1+G2+3-Di/v、1*C0+G1+3-Di/v～1*C0+G1+G2+3-Di/v、2*C0+G1+3-Di/v～2*C0+G1+G2+3-Di/v、…f*C0+G1+3-Di/v～f*C0+G1+G2+3-Di/v、…，辅控制时间段4的范围包括G1+G2+3-Di/v～G1+G2+6-Di/v、1*C0+G1+G2+3-Di/v～1*C0+G1+G2+6-Di/v、2*C0+G1+G2+3-Di/v～2*C0+G1+G2+6-Di/v、…f*C0+G1+G2+3-Di/v～f*C0+G1+G2+6-Di/v、…其中，v为车辆的平均速度；
S2，主信号灯实时控制：
若当前时刻属于主控制时间段1时，进口方向1的第一和第二进口车道主信号灯、进口方向3的第一和第二进口车道主信号灯、出口方向1的第三出口车道的主信号灯、出口方向3的第三出口车道的主信号灯为绿灯，进口方向2的第一和第二进口车道主信号灯、进口方向4的第一和第二进口车道主信号灯、出口方向2的第三出口车道的主信号灯、出口方向4的第三出口车道的主信号灯为红灯；
若当前时刻属于主控制时间段2时，进口方向1的第一和第二进口车道主信号灯、进口方向3的第一和第二进口车道主信号灯、出口方向1的第三出口车道的主信号灯、出口方向3的第三出口车道的主信号灯为黄灯，进口方向2的第一和第二进口车道主信号灯、进口方向4的第一和第二进口车道主信号灯、出口方向2的第三出口车道的主信号灯、出口方向4的第三出口车道的主信号灯为红灯；
若当前时刻属于主控制时间段3时，进口方向1的第一和第二进口车道主信号灯、进口方向3的第一和第二进口车道主信号灯、出口方向1的第三出口车道的主信号灯、出口方向3的第三出口车道的主信号灯为红灯，进口方向2的第一和第二进口车道主信号灯、进口方向4的第一和第二进口车道主信号灯、出口方向2的第三出口车道的主信号灯、出口方向4的第三出口车道的主信号灯为绿灯；
若当前时刻属于主控制时间段4时，进口方向1的第一和第二进口车道主信号灯、进口方向3的第一和第二进口车道主信号灯、出口方向1的第三出口车道的主信号灯、出口方向3的第三出口车道的主信号灯为红灯，进口方向2的第一和第二进口车道主信号灯、进口方向4的第一和第二进口车道主信号灯、出口方向2的第三出口车道的主信号灯、出口方向4的第三出口车道的主信号灯为黄灯；
若当前时刻属于辅控制时间段1时，进口方向1的第三进口车道主信号灯、进口方向3的第三进口车道主信号灯为绿灯，进口方向2的第三进口车道主信号灯、进口方向4的第三进口车道主信号灯为红灯；
若当前时刻属于辅控制时间段2时，进口方向1的第三进口车道主信号灯、进口方向3的第三进口车道主信号灯为黄灯，进口方向2的第三进口车道主信号灯、进口方向4的第三进口车道主信号灯为红灯；
若当前时刻属于辅控制时间段3时，进口方向1的第三进口车道主信号灯、进口方向3的第三进口车道主信号灯为红灯，进口方向2的第三进口车道主信号灯、进口方向4的第三进口车道主信号灯为绿灯；
若当前时刻属于辅控制时间段4时，进口方向1的第三进口车道主信号灯、进口方向3的第三进口车道主信号灯为红灯，进口方向2的第三进口车道主信号灯、进口方向4的第三口车道主信号灯为黄灯；
S3，次信号灯实时控制：
若当前时刻属于辅控制时间段1时，进口方向1第一进口车道处次信号灯、进口方向3第一进口车道处次信号灯、出口方向2第一出口车道和第二出口车道的次信号灯、出口方向4第一出口车道和第二出口车道为绿灯，进口方向2第一进口车道处次信号灯、进口方向4第一进口车道处次信号灯、出口方向1第一出口车道和第二出口车道的次信号灯、出口方向3第一出口车道和第二出口车道的次信号灯为红灯；
若当前时刻属于辅控制时间段2时，进口方向1第一进口车道处次信号灯、进口方向3第一进口车道处次信号灯、出口方向2第一出口车道和第二出口车道的次信号灯、出口方向4第一出口车道和第二出口车道为黄灯，进口方向2第一进口车道处次信号灯、进口方向4第一进口车道处次信号灯、出口方向1第一出口车道和第二出口车道的次信号灯、出口方向3第一出口车道和第二出口车道的次信号灯为红灯；
若当前时刻属于辅控制时间段3时，进口方向1第一进口车道处次信号灯、进口方向3第一进口车道处次信号灯、出口方向2第一出口车道和第二出口车道的次信号灯、出口方向4第一出口车道和第二出口车道为红灯，进口方向2第一进口车道处次信号灯、进口方向4第一进口车道处次信号灯、出口方向1第一出口车道和第二出口车道的次信号灯、出口方向3第一出口车道和第二出口车道的次信号灯为绿灯；
若当前时刻属于辅控制时间段4时，进口方向1第一进口车道处次信号灯、进口方向3第一进口车道处次信号灯、出口方向2第一出口车道和第二出口车道的次信号灯、出口方向4第一出口车道和第二出口车道为红灯，进口方向2第一进口车道处次信号灯、进口方向4第一进口车道处次信号灯、出口方向1第一出口车道和第二出口车道的次信号灯、出口方向3第一出口车道和第二出口车道的次信号灯为黄灯。
5.一种左转移位与二次停车组合的信号优先控制方法的应用，其特征在于，包括以下步骤：
S1，交叉口流量数据采集，所述采集数据包括进口方向i上的高峰小时交通流量Qi，进口方向i上的高峰小时左转交通流量进口方向i上的高峰小时直行交通流量进口方向i上的高峰小时右转交通流量
S2，交叉口渠化设计，所述设计包括依次进行的车道数设计、主停车线设计、次停车线设计、进口车道交通流向设计和出口车道交通流向设计，具体为：
S21，车道数设计；
进口方向i设计3个进口车道，由道路中心线向外侧依次进行编号，分别为第一进口车道、第二进口车道、第三进口车道；出口方向i设计3个出口车道，由道路中心线向外侧依次进行编号，分别为第一出口车道、第二出口车道、第三出口车道；
S22，主停车线设计；
交叉口处进口方向i的3个进口车道设置主停车线，出口方向i的第三出口车道设置主停车线，出口方向i的其他出口车道不设主停车线；
S23，次停车线设计；
交叉口处进口方向i的上游距离主停车线Di的距离处，在第一进口车道处设置次停车线，而第二进口车道、第三进口车道处不设置次停车线；出口方向i的下游主停车线Di的距离处，在第一出口车道、第二出口车道处设置次停车线，第三出口车道不设置次停车线；
S24，进口车道交通流向设计；
在次停车线和主停车线之间的区域，进口方向i第一进口车道为直行车道、第二进口车道为直行车道、第三进口车道右转车道，3个车道均供进口方向i上游的直行和右转车辆驶入交叉口；在次停车线上游，进口方向i第一进口车道为左转车道、第二进口车道为直行车道、第三进口车道为直右车道，第一进口车道供次停车线上游的左行车辆等候和行驶进入出口方向i的第三车道，第二进口车道、第三进口车道供进口方向i次停车线上游的直行和右转车辆驶入次停车线和主停车线之间的区域；
S25，出口车道交通流向设计；
在次停车线和主停车线之间的区域，出口方向i第一出口车道为直行车道、第二出口车道为直行车道、第三出口车道为左转车道，其中第一出口车道、第二出口车道供出口方向i上车辆直行驶离交叉口，而第三出口车道则供进口方向i次停车线上游第一进口车道内的左转车流行驶进入交叉口；在次停车线下游，出口方向i第一出口车道、第二出口车道、第三出口车道为直行车道。均供次停车线和主停车线之间第一出口车道、第二出口车道内的车辆驶离交叉口；
S3，在相应车道上分别安置主信号灯和次信号灯，交叉口处进口方向i的3个进口车道主停车线上方均安装主信号灯，其中第一进口车道的信号灯为直行信号灯、第二进口车道为直行信号灯、第三进口车道的信号灯为右转信号灯，全部信号灯均朝向进口车道的上游方向；交叉口处出口方向i的第三出口车道主停车线上方安装主信号灯，信号灯左转信号灯，其余第一出口车道、第二出口车道主停车线上方不设置主信号灯，全部信号灯均朝向出口车道的下游方向；交叉口处进口方向i第一进口车道处的次停车线上方设置次信号灯，信号灯为左转信号灯，而第二进口车道、第三进口车道不设置次信号灯，全部信号灯均朝向进口车道的上游方向；出口方向i第一出口车道、第二出口车道的次停车线上方设置次信号灯，信号灯均为直行信号灯，第三出口车道不设置次信号灯，全部信号灯均朝向出口车道的上游方向；
S4，流量比计算，在次停车线和主停车线之间的区域，进口方向i第一进口车道的流量比第二进口车道的流量比第三进口车道的流量比分别可由下式计算得到：出口方向i第三出口车道的流量比可由下式计算得到：其中，SLT、STH、SRT分别为左转车道、直行车道、右转车道的饱和流量；
S5，关键流量比确定，方向i的关键流量比Yi C由下式确定：其中，表示的最大值；
S6，当同时满足 时，启用左转移位与二次停车组合的信号优先控制方法；否则，仍采用传统的多相位信号控制方法，其中，Ymax为交叉口的最大流量比。
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