CN111091724B - 交叉口直行车使用对向左转道的动态车道设计及信控方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了交叉口直行车使用对向左转道的动态车道设计及信控方法，包含了收集基本信息、确定动态车道空间位置和交叉口信号配时方案、计算动态车道长度取值范围、确定动态车道长度等四个步骤。该方法针对交叉口直行车道数小于出口车道数造成的车辆冲突、排队等问题，充分考虑土地利用限制，将对向左转车道设置为动态车道：直行时为直行出口道、其他时间为对向左转车道，既满足对向左转车辆通行需求，又使直行进、出口车道数平衡，有效消除冲突点，保障了交叉口运行的高效性、安全性、流畅性。本发明采用的方法无需改造交叉口周边用地，经济性强；发明方法便于计算与实际操作，实用性强，具有重要现实意义。

Description

交叉口直行车使用对向左转道的动态车道设计及信控方法

技术领域

本发明涉及交叉口渠化设计与信号控制技术领域，特别设计交叉口直行车使用对向左转道的动态车道设计及信控方法。

背景技术

我国城市交通系统中存在大量机动化出行，而受限于土地利用与空间范围，城市道路供给不能满足日益增长的机动化出行需求，交通拥堵成为伴随城市发展的普遍问题，引发社会广泛关注。为应对交通拥堵及其伴生的环境污染及交通安全问题，《交通强国建设纲要》(2021—2050年)明确提出将“基本缓解城市交通拥堵”作为建设目标，基础设施规模质量、技术装备、智能化与绿色化水平等位居世界前列，国家交通安全水平、治理能力等达到国际先进水平。然而，在城市道路交通系统，尤其是老城区道路及交叉口中，存在交叉口出口车道数量小于进口车道数量的设计，由进口车道驶出的多股车流在出口车道处发生合流，特别是在流量较大时，容易造成交通拥堵，严重影响交通系统运行效率并带来安全隐患。为此，东南大学王炜等提出的“交叉口直行车使用对向左转道的动态车道设计及信控方法”，为解决因该种设计而造成的交通拥堵与安全隐患问题提出了一种切实可行的新方案。

交叉口直行车使用对向左转道的动态车道设计及信控方法是指对于交叉口直行方向出口车道数量小于进口车道数量时，将出口道方向的左转车道改造为动态车道：当信号灯为左转相位时，动态车道允许对向左转车辆通行；当信号灯为直行相位时，该动态车道允许直行车辆允许直行车辆借用对向左转车道通行。动态车道的设置，在直行相位时间段内为直行车辆增加了一条出口车道，避免直行车辆进入交叉口出口道时因车道减少而产生的合流冲突，缓解高峰时期因合流冲突导致的交通拥堵。

经过发明人长期的研究发现，目前对于直行方向出口车道数量小于进口车道数量的交叉口，多采用的是在出口道外侧添加一条辅助通行车道的方法，相关研究表明这类方法在理论上和实践上具有一定的实用价值。然而，当在城市老城区中，辅助通行车道的使用往往受土地利用、道路红线等因素的限制，常常无法顺利使用。如附图1所示，该交叉口南进口有3条直行车道，北出口有2条出口车道，当南向北方向直行车辆通行时，形成3股直行车流，到达北出口时，因只存在2条出口车道而导致车辆合流，产生合流冲突，在高峰时期造成车辆拥堵排队。但是该交叉口道路红线已经确定多年，且周边土地的开发建设工作已完成，在不损坏已建成建筑和设施的条件下，很难通过调整道路红线增加一条辅助通行车道以来解决出口车道数量小于进口车道数量的问题。

本方法所提出的动态车道充分利用交叉口已有时空资源，突破道路红线及土地利用限制，动态地在出口处为直行车增加一条车道，实现进、出口车道数量的平衡。动态车道的使用需要对交叉口进行细致的渠化及信号配时方案设计，具体实施时，着重关注确定动态车道的长度以及对向左转车道的预信号，以确保车辆通行的合理性、安全性、流畅性。

发明内容

为了解决上述存在问题。本发明提供交叉口直行车使用对向左转道的动态车道设计及信控方法，在土地利用受限制条件下，通过动态使用对向左转车道供直行车辆通行，解决交叉口直行方向出口车道数量小于进口车道数量的问题，提升交叉口整体通行效率、缓解高峰时期车辆拥堵。为达此目的：

本发明提供交叉口直行车使用对向左转道的动态车道设计及信控方法，具体步骤如下,

步骤1：收集基本信息步骤，可后续步骤提供数据支持，具体收集以下信息：交叉口各个进口左转、直行、右转的车流量V_pq及车道数量n_pq，其中p＝N,S,E,W，分别代表北进口、南进口、东进口、西进口，q＝L,S,R，分别代表左转、直行、右转，叉口车辆启动损失时间l，进口道车流的饱和流率s，高峰时段因子PHF，交叉口期望服务水平v/c，左转车辆通过停车线的平均速度v_L，直行车通过停车线的平均速度v_S，研究方向上的交叉口宽度w，本交叉口停车线至上游交叉口渠化起始点的距离L_up，进口道排队队列中连续两个车辆间的平均距离d，车辆平均长度

使用动态车道左转的车辆到达率λ；

步骤2：确定动态车道空间位置和交叉口信号配时方案步骤具体包括：

(1)确定动态车道空间位置，对于直行出口车道数小于进口车道数的交叉口，本方法提出的动态车道位于直行出口车道与对向进口车道之间；

(2)确定主信号相位配时，主信号是指交叉口控制四个方向车辆通行的信号，在设置动态车道后，为避免直行车辆和对向左转车辆发生冲突，保障交叉口运行的安全性，提出与动态车道相匹配的主信号配时方案；

根据采集到的交叉口流量流向信息，确定交叉口主信号的周期时长C_des，以及各相位绿灯时长g_i，i＝1,2,3,4，表示交叉口主信号第一、二、三、四相位，黄灯时长y，全红时长等ar；

(3)确定预信号相位配时，为保证动态车道运行的安全性，为动态车道设置预信号以控制北进口左转车辆进入动态车道的时机，预信号灯头的位置处于动态车道的起始点。当允许北进口左转车辆通行时，预信号灯头显示绿色左转箭头，反之显示红色左转箭头；

步骤3：计算动态车道长度取值范围步骤，将预信号最大绿灯时长大于第一相位绿灯时长作为约束条件，即

可求出动态车道长度L_D的取值范围；

预信号最大绿灯时长

可根据公式①求出：

其中，ε₁、ε₂为安全因子，建议取值为2，根据约束条件，可得到动态车道长度L_D的可用范围为

步骤4：确定动态车道长度步骤具体包括：

(1)判定动态车道初始长度与独立性条件的关系，独立性条件是指，设置动态车道后，由预信号禁止通行导致的对向左转车辆排队不能延伸至上游交叉口范围，根据独立性条件，动态车道长度最大值L_m可根据公式②确定：

ζ表示由预信号禁止通行导致的对向左转车辆排队延伸至上游交叉口范围的概率，建议取值为10％；

由于上述关系式在求解L_m时存在难度，为便于应用，采用数值验算法，具体操作如下：1)在动态车道长度L_D的取值范围

中，任取一个值

作为动态车道长度，并带入公式②，检验P(N_m)与ζ的大小关系；2)若P(N_m)≤ζ成立，则动态车道长可确定为

否则重新选择一个值

作为动态车道长度，再次带入公式②中验算，直至得到满足条件的动态车道长度

在确定动态车道长度时，为便于应用，建议将动态车道长度与原有对向左转车道长度保持一致，带入公式②检验，若满足要求即可最终确定动态车道长度

若不满足要求则按照上述数值验算法继续操作；

(2)确定预信号启停时间，在确定动态车道长度后，根据公式①，可计算得到预信号早断时间t₁，因此预信号的启停时间点为：预信号绿灯在其终止前g_pre时间启动，在第一相位绿灯终止前t₁时刻终止。

作为本发明进一步改进，步骤2中确定动态车道空间位置，直接将原有对向左转车道设置为动态车道。

作为本发明进一步改进，所述步骤2中与动态车道相匹配的主信号配时方案中所示的交叉口，具体描述如下：1)第一相位允许南、北进口左转、右转车辆通行，对于动态车道，允许北进口左转车辆使用动态车道通行；2)第二相位允许南、北进口直行车辆通行，对于动态车道，允许南进口直行车辆使用动态车道通行；3)第三相位允许东、西进口左转、右转车辆通行；4)第四相位允许东、西进口直行车辆通行。

作为本发明进一步改进，所述步骤2中以交叉口主信号相位作为时间参考，预信号的相位设计描述如下：1)在主信号第一相位内，预信号允许北进口左转车辆使用动态车道通行，同时预信号早断以清空动态车道内的左转车辆，避免与主信号第二相位时使用动态车道的南进口直行车辆出现正面碰撞风险，预信号比第一相位绿灯早断时间为t₁；2)在主信号第二相位至第四相位内，预信号禁止北进口左转车辆通行，同时在主信号第四相位末期预信号早启，以便北进口左转车辆尽早进入动态车道，减少左转车辆延误，预信号比第四相位信号早启时间为t₂；3)预信号早断时间t₁、早启时间为t₂的具体数值在步骤4确定动态车道长度完成后可计算得到。

本发明提供交叉口直行车使用对向左转道的动态车道设计及信控方法，与现有技术相比，具有以下优点：

本发明针对土地利用限制下的交叉口出口车道数量小于进口车道数量的情况，提出动态车道设计及信号相位配时方法。通过应用动态车道，消除了因出口车道减少而造成的直行车辆合流冲突点，在高峰时期避免了车辆合流时的减速避让行为，减少了车辆通过交叉口区域的延误，提高了交叉口整体运行效率。

本发明充分考虑土地资源限制，在不扩建道路前提下，合理调配交叉口时空资源，主要考虑直行车辆、兼顾对向左转车辆，消除了交叉口直行车辆合流冲突点，保障了直行车辆的行车安全，同时最大程度降低对其他流向车辆通行权的影响。本发明尤其适用于城市中心城区土地资源紧张、土地利用充分的地区，通过本发明的实施，能够显著提高交叉口整体运行效率，保障车辆通行安全。

附图说明

图1为本发明适用的交叉口情况说明，即出口车道数量小于进口车道数量的交叉口，以及由此导致的高峰时期车辆排队现象；

图2为本发明方法的流程图；

图3为本发明设计的动态车道空间位置、主信号相位方案和各个流量车辆时空关系图。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：

本发明提供交叉口直行车使用对向左转道的动态车道设计及信控方法，在土地利用受限制条件下，通过动态使用对向左转车道供直行车辆通行，解决交叉口直行方向出口车道数量小于进口车道数量的问题，提升交叉口整体通行效率、缓解高峰时期车辆拥堵。

本发明具体技术方案如下：

本发明的交叉口直行车使用对向左转道的动态车道设计及信控方法，包括依次进行的四个步骤：1.收集基本信息；2.确定动态车道空间位置和交叉口信号配时方案；3.计算动态车道长度取值范围；4.确定动态车道长度。具体流程详见附图2

1.收集基本信息步骤可为后续步骤提供数据支持。具体收集以下信息：交叉口各个进口左转、直行、右转的车流量V_pq及车道数量n_pq(p＝N,S,E,W，分别代表北进口、南进口、东进口、西进口，q＝L,S,R，分别代表左转、直行、右转)、交叉口车辆启动损失时间l、进口道车流的饱和流率s、高峰时段因子PHF、交叉口期望服务水平(v/c)、左转车辆通过停车线的平均速度v_L、直行车通过停车线的平均速度v_S、研究方向上的交叉口宽度w、本交叉口停车线至上游交叉口渠化起始点的距离L_up、进口道排队队列中连续两个车辆间的平均距离d、车辆平均长度

使用动态车道左转的车辆到达率λ。

2.确定动态车道空间位置和交叉口信号配时方案步骤具体包括：

(1)确定动态车道空间位置。对于直行出口车道数小于进口车道数的交叉口，本发明方法提出的动态车道位于直行出口车道与对向进口车道之间，一般来说，可直接将原有对向左转车道设置为动态车道。

(2)确定主信号相位配时。主信号是指交叉口控制四个方向车辆通行的信号，在设置动态车道后，为避免直行车辆和对向左转车辆发生冲突，保障交叉口运行的安全性，提出与动态车道相匹配的主信号配时方案。结合说明书附图3所示的交叉口，具体描述如下：1)第一相位允许南、北进口左转、右转车辆通行，对于动态车道，允许北进口左转车辆使用动态车道通行；2)第二相位允许南、北进口直行车辆通行，对于动态车道，允许南进口直行车辆使用动态车道通行；3)第三相位允许东、西进口左转、右转车辆通行；4)第四相位允许东、西进口直行车辆通行。

根据采集到的交叉口流量流向信息，确定交叉口主信号的周期时长C_des，以及各相位绿灯时长g_i(i＝1,2,3,4，表示交叉口主信号第一、二、三、四相位)、黄灯时长y、全红时长等ar，计算方法如公式③所示。

其中：y表示各相位黄灯时长，建议取值为3s；ar表示各相位全红时长，建议取值为2s；i＝1,2,3,4，表示交叉口主信号第一、二、三、四相位。

(3)确定预信号相位配时。为保证动态车道运行的安全性，为动态车道设置预信号以控制北进口左转车辆进入动态车道的时机，预信号灯头的位置处于动态车道的起始点。当允许北进口左转车辆通行时，预信号灯头显示绿色左转箭头，反之显示红色左转箭头。以交叉口主信号相位作为时间参考，预信号的相位设计描述如下：1)在主信号第一相位内，预信号允许北进口左转车辆使用动态车道通行，同时预信号早断以清空动态车道内的左转车辆，避免与主信号第二相位时使用动态车道的南进口直行车辆出现正面碰撞风险，预信号比第一相位绿灯早断时间为t₁；2)在主信号第二相位至第四相位内，预信号禁止北进口左转车辆通行，同时在主信号第四相位末期预信号早启，以便北进口左转车辆尽早进入动态车道，减少左转车辆延误，预信号比第四相位信号早启时间为t₂；3)预信号早断时间t₁、早启时间为t₂的具体数值在步骤4确定动态车道长度完成后可计算得到。

3.计算动态车道长度取值范围步骤，从清空动态车道中的对向左转车辆角度出发，动态车道长度L_D受限于预信号最大绿灯时长，令

可求出动态车道长度取值范围。预信号最大绿灯时长

可根据公式④求出：

其中，ε₁、ε₂为安全因子，建议取值为2。根据约束条件，可得到动态车道长度值的可用范围为

4.确定动态车道长度步骤具体包括：

(1)判定动态车道初始长度与独立性条件的关系。独立性条件是指，设置动态车道后，由预信号禁止通行导致的对向左转车辆排队不能延伸至上游交叉口范围。根据独立性条件，动态车道长度最大值L_m可根据公式⑤确定：

ζ表示由预信号禁止通行导致的对向左转车辆排队延伸至上游交叉口范围的概率，建议取值为10％。

由于上述关系式在求解L_m时存在难度，为便于应用，采用数值验算法，具体操作如下：1)在动态车道长度L_D的取值范围

中，任取一个值

作为动态车道长度，并带入公式⑤，检验P(N_m)与ζ的大小关系；2)若P(N_m)≤ζ成立，则动态车道长可确定为

否则重新选择一个值

作为动态车道长度，再次带入公式中验算，直至得到满足条件的动态车道长度

在确定动态车道长度时，为便于应用，建议将动态车道长度与原有对向左转车道长度保持一致，带入公式⑤检验，若满足要求即可最终确定动态车道长度

若不满足要求，若不满足要求则按照上述数值验算法继续操作。

(2)确定预信号启停时间。在确定动态车道长度后，根据公式④，可计算得到预信号早断时间t₁。因此预信号的启停时间点为：预信号绿灯在其终止前g_pre时间启动，在第一相位绿灯终止前t₁时刻终止。

本发明方法充分考虑有限土地利用条件下出口车道数小于进口车道数的交叉口布设状况，创新性地提出了交叉口直行车使用对向左转道的动态车道设计及信控方法。通过该方法，能够在土地利用受限的情况下最大限度改善因交叉口直行方向出口道数量小于进口道数量而导致的高峰时期车辆排队的状况，提升交叉口及路段的安全性、流畅性，优化道路环境，提高交叉口整体通行效率。

如图2所示为使用对向左转车道通行的动态车道交叉口渠化及信号配时方法的总体流程图。下面结合图2对本发明方法作更进一步的说明。

交叉口直行车使用对向左转道的动态车道设计及信控方法，充分考虑了有限土地利用条件下的交叉口直行方向出口道数量小于进口道数量的布设状况，通过在设置动态车道，满足对向左转车辆通行需求的同时，为直行车辆增加了一条出口车道，使出口车道数在直行相位期间等于进口车道数，有效消除冲突点，提高了交叉口整体通行效率，保障了交叉口运行的安全性、流畅性。该方法包括依次进行的四个步骤：1.收集基本信息；2.确定动态车道空间位置和交叉口信号配时方案；3.计算动态车道长度取值范围；4.确定动态车道长度。

1.收集基本信息步骤可为后续步骤提供数据支持。具体收集以下信息：交叉口各个进口左转、直行、右转的车流量V_pq及车道数量n_pq(p＝N,S,E,W，分别代表北进口、南进口、东进口、西进口，q＝L,S,R，分别代表左转、直行、右转)、交叉口车辆启动损失时间l、进口道车流的饱和流率s、高峰时段因子PHF、交叉口期望服务水平(v/c)、左转车辆通过停车线的平均速度v_L、直行车通过停车线的平均速度v_S、研究方向上的交叉口宽度w、本交叉口停车线至上游交叉口渠化起始点的距离L_up、进口道排队队列中连续两个车辆间的平均距离d、车辆平均长度

使用动态车道左转的车辆到达率λ。

2.确定动态车道空间位置和交叉口信号配时方案步骤具体包括：

(1)确定动态车道空间位置。对于直行出口车道数小于进口车道数的交叉口，本发明方法提出的动态车道位于直行出口车道与对向进口车道之间，一般来说，可直接将原有对向左转车道设置为动态车道。

(2)确定主信号相位配时。主信号是指交叉口控制四个方向车辆通行的信号，在设置动态车道后，为避免直行车辆和对向左转车辆发生冲突，保障交叉口运行的安全性，提出与动态车道相匹配的主信号配时方案。结合说明书附图3所示的交叉口，具体描述如下：1)第一相位允许南、北进口左转、右转车辆通行，对于动态车道，允许北进口左转车辆使用动态车道通行；2)第二相位允许南、北进口直行车辆通行，对于动态车道，允许南进口直行车辆使用动态车道通行；3)第三相位允许东、西进口左转、右转车辆通行；4)第四相位允许东、西进口直行车辆通行。

根据采集到的交叉口流量流向信息，确定交叉口主信号的周期时长C_des，以及各相位绿灯时长g_i(i＝1,2,3,4，表示交叉口主信号第一、二、三、四相位)、黄灯时长y、全红时长等ar，计算方法如公式⑥所示。

其中：y表示各相位黄灯时长，建议取值为3s；ar表示各相位全红时长，建议取值为2s；i＝1,2,3,4，表示交叉口主信号第一、二、三、四相位。

(3)确定预信号相位配时。为保证动态车道运行的安全性，为动态车道设置预信号以控制北进口左转车辆进入动态车道的时机，预信号灯头的位置处于动态车道的起始点。当允许北进口左转车辆通行时，预信号灯头显示绿色左转箭头，反之显示红色左转箭头。以交叉口主信号相位作为时间参考，预信号的相位设计描述如下：1)在主信号第一相位内，预信号允许北进口左转车辆使用动态车道通行，同时预信号早断以清空动态车道内的左转车辆，避免与主信号第二相位时使用动态车道的南进口直行车辆出现正面碰撞风险，预信号比第一相位绿灯早断时间为t₁；2)在主信号第二相位至第四相位内，预信号禁止北进口左转车辆通行，同时在主信号第四相位末期预信号早启，以便北进口左转车辆尽早进入动态车道，减少左转车辆延误，预信号比第四相位信号早启时间为t₂；3)预信号早断时间t₁、早启时间为t₂的具体数值在步骤4确定动态车道长度完成后可计算得到。

3.计算动态车道长度取值范围步骤，从清空动态车道中的左转车辆角度出发，动态车道长度L_D受限于预信号最大绿灯时长，令

可求出动态车道长度取值范围。预信号最大绿灯时长

可根据公式⑦求出：

其中，ε₁、ε₂为安全因子，建议取值为2。根据约束条件，可得到动态车道长度值的可用范围为

4.确定动态车道长度步骤具体包括：

(1)判定动态车道初始长度与独立性条件的关系。独立性条件是指，设置动态车道后，由预信号禁止通行导致的对向左转车辆排队不能延伸至上游交叉口范围。根据独立性条件，动态车道长度最大值L_m可根据公式⑧确定：

ζ表示由预信号禁止通行导致的对向左转车辆排队延伸至上游交叉口范围的概率，建议取值为10％。

由于上述关系式在求解L_m时存在难度，为便于应用，采用数值验算法，具体操作如下：1)在动态车道长度L_D的取值范围

中，任取一个值

作为动态车道长度，并带入公式⑧，检验P(N_m)与ζ的大小关系；2)若P(N_m)≤ζ成立，则动态车道长可确定为

否则重新选择一个值

作为动态车道长度，再次带入公式中验算，直至得到满足条件的动态车道长度

在确定动态车道长度时，为便于应用，建议将动态车道长度与原有对向左转车道长度保持一致，带入公式⑧检验，若满足要求即可最终确定动态车道长度

若不满足要求，若不满足要求则按照上述数值验算法继续操作。

(2)确定预信号启停时间。在确定动态车道长度后，根据公式⑦，可计算得到预信号早断时间t₁。因此预信号的启停时间点为：预信号绿灯在其终止前g_pre时间启动，在第一相位绿灯终止前t₁时刻终止。

为了验证本发明方法的有效性，采用本发明方法对某城市某南北走向的主干道路交叉口进行优化设计，假设该道路上设有交叉口直行车使用对向左转道的动态车道设计及信控方法

通过步骤1收集得到的基本相关信息为：交叉口各个进口左转、直行、右转的车流量V_pq及车道数量n_pq(p＝N,S,E,W，分别代表北进口、南进口、东进口、西进口，q＝L,S,R，分别代表左转、直行、右转)如表1所示；交叉口车辆启动损失时间l＝3s；进口道车流的饱和流率s＝1525pcu/h；高峰时段因子PHF＝0.97；交叉口期望服务水平(v/c)＝0.9；左转车辆通过停车线的平均速度v_L＝40km/h；直行车通过停车线的平均速度v_S＝40km/h；研究方向上的交叉口宽度w＝55m；本交叉口停车线至上游交叉口渠化起始点的距离L_up＝200m；进口道排队队列中连续两个车辆间的平均距离d＝2m；车辆平均长度

使用动态车道左转的车辆到达率λ＝0.075辆/s。

表1交叉口各流向流量值及车道数

流量V<sub>pq</sub>(pcu/h)	车道数n<sub>pq</sub>(条)
		142	1
663	2
		178	1
214	2
		681	3
180	1
		218	1
725	2
		129	1
349	1
		894	3

通过步骤2确定的动态车道空间位置设置和交叉口主信号配时方案如附图3所示。

表2主信号相位方案

通过步骤3得到动态车道长度L_D的取值范围为(0,345]m

通过步骤4，初步确定动态车道长度与原有左转车道长度保持一致，为50m，经过检验发现50m满足要求，所以最终确定动态车道长度

根据公式⑦计算得到t₁＝8s，所以确定预信号绿灯时长等于第一相位绿灯时长，g_pre＝30s，预信号绿灯在其终止前30s启动，预信号绿灯终止比第一相位绿灯终止早8s。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作任何其他形式的限制，而依据本发明的技术实质所作的任何修改或等同变化，仍属于本发明所要求保护的范围。

Claims (4)

1.交叉口直行车使用对向左转道的动态车道设计及信控方法，具体步骤如下，其特征在于,

步骤1：收集基本信息步骤，可后续步骤提供数据支持，具体收集以下信息：交叉口各个进口左转、直行、右转的车流量V_pq及车道数量n_pq，其中p＝N,S,E,W，分别代表北进口、南进口、东进口、西进口，q＝L,S,R，分别代表左转、直行、右转，叉口车辆启动损失时间l，进口道车流的饱和流率s，高峰时段因子PHF，交叉口期望服务水平v/c，左转车辆通过停车线的平均速度v_L，直行车通过停车线的平均速度v_S，研究方向上的交叉口宽度w，本交叉口停车线至上游交叉口渠化起始点的距离L_up，进口道排队队列中连续两个车辆间的平均距离d，车辆平均长度

使用动态车道左转的车辆到达率λ；

步骤2：确定动态车道空间位置和交叉口信号配时方案步骤具体包括：

(1)确定动态车道空间位置，对于直行出口车道数小于进口车道数的交叉口，本方法提出的动态车道位于直行出口车道与对向进口车道之间；

(2)确定主信号相位配时，主信号是指交叉口控制四个方向车辆通行的信号，在设置动态车道后，为避免直行车辆和对向左转车辆发生冲突，保障交叉口运行的安全性，提出与动态车道相匹配的主信号配时方案；

根据采集到的交叉口流量流向信息，确定交叉口主信号的周期时长C_des，以及各相位绿灯时长g_i，i＝1,2,3,4，表示交叉口主信号第一、二、三、四相位，黄灯时长y，全红时长ar；

(3)确定预信号相位配时，为保证动态车道运行的安全性，为动态车道设置预信号以控制北进口左转车辆进入动态车道的时机，预信号灯头的位置处于动态车道的起始点，当允许北进口左转车辆通行时，预信号灯头显示绿色左转箭头，反之显示红色左转箭头；

步骤3：计算动态车道长度取值范围步骤，将预信号最大绿灯时长大于第一相位绿灯时长作为约束条件，即

可求出动态车道长度L_D的取值范围；

预信号最大绿灯时长

可根据公式①求出：

其中，ε₁、ε₂为安全因子，建议取值为2，根据约束条件，可得到动态车道长度L_D的可用范围为

步骤4：确定动态车道长度步骤具体包括：

(1)判定动态车道初始长度与独立性条件的关系，独立性条件是指，设置动态车道后，由预信号禁止通行导致的对向左转车辆排队不能延伸至上游交叉口范围，根据独立性条件，动态车道长度最大值L_m可根据公式②确定：

ζ表示由预信号禁止通行导致的对向左转车辆排队延伸至上游交叉口范围的概率，建议取值为10％；

由于公式②在求解L_m时存在难度，为便于应用，采用数值验算法，具体操作如下：1)在动态车道长度L_D的取值范围

中，任取一个值

作为动态车道长度，并带入公式②，检验P(N_m)与ζ的大小关系；2)若P(N_m)≤ζ成立，则动态车道长可确定为

否则重新选择一个值

作为动态车道长度，再次带入公式②中验算，直至得到满足条件的动态车道长度

在确定动态车道长度时，为便于应用，建议将动态车道长度与原有对向左转车道长度保持一致，带入公式②检验，若满足要求即可最终确定动态车道长度

若不满足要求则按照上述数值验算法继续操作；

(2)确定预信号启停时间，在确定动态车道长度后，根据公式①，可计算得到预信号早断时间t₁，因此预信号的启停时间点为：预信号绿灯在其终止前g_pre时间启动，在第一相位绿灯终止前t₁时刻终止。

2.根据权利要求1所述的交叉口直行车使用对向左转道的动态车道设计及信控方法，其特征在于：步骤2中确定动态车道空间位置，直接将原有对向左转车道设置为动态车道。

3.根据权利要求1所述的交叉口直行车使用对向左转道的动态车道设计及信控方法，其特征在于：所述步骤2中与动态车道相匹配的主信号配时方案中所示的交叉口，具体描述如下：1)第一相位允许南、北进口左转、右转车辆通行，对于动态车道，允许北进口左转车辆使用动态车道通行；2)第二相位允许南、北进口直行车辆通行，对于动态车道，允许南进口直行车辆使用动态车道通行；3)第三相位允许东、西进口左转、右转车辆通行；4)第四相位允许东、西进口直行车辆通行。

4.根据权利要求1所述的交叉口直行车使用对向左转道的动态车道设计及信控方法，其特征在于：所述步骤2中以交叉口主信号相位作为时间参考，预信号的相位设计描述如下：1)在主信号第一相位内，预信号允许北进口左转车辆使用动态车道通行，同时预信号早断以清空动态车道内的左转车辆，避免与主信号第二相位时使用动态车道的南进口直行车辆出现正面碰撞风险，预信号比第一相位绿灯早断时间为t₁；2)在主信号第二相位至第四相位内，预信号禁止北进口左转车辆通行，同时在主信号第四相位末期预信号早启，以便北进口左转车辆尽早进入动态车道，减少左转车辆延误，预信号比第四相位信号早启时间为t₂；3)预信号早断时间t₁、早启时间为t₂的具体数值在步骤4确定动态车道长度完成后可计算得到。

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