CN111815969B - 基于对称相位非均衡交通流交叉口设置自由变向区的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开的一种基于对称相位非均衡交通流交叉口设置自由变向区的方法，包括如下步骤：步骤一，在固定方向区进口道停车线前方，即固定方向区进口道停车线朝向交叉口的一侧设置自由变向区；步骤二，建立固定方向区进口道信号灯组和自由变向区信号灯组的控制方案；其中固定方向区进口道信号灯组用指示固定方向区进口道停车线后方的车辆控制方案；自由变向区信号灯组用于指示自由变向区的车辆控制方案。本发明通过在交叉口增加设置自由变向区进口道，渗透性的增加每个相位通过交叉口车辆的数量。为交叉口车辆提供更多可选路线，满足交叉口交通的变向需求，在交叉口信号配时周期较长时，可以明显减少交叉口延误时间，使车辆能够有序变向进入交叉口，有效疏导大流量车道交通拥堵情况。

Description

基于对称相位非均衡交通流交叉口设置自由变向区的方法

技术领域

本发明属于城市交通管理技术领域，涉及一种基于对称相位非均衡交通流交叉口设置自由变向区的方法。

背景技术

随着我国社会经济的快速发展，城市化进程的不断加快，城市规模持续扩张，导致了城市交通需求量的急剧上升。城市道路建设相对滞后于机动车的增长，且道路建设中重主干路，轻次支路的不良路网结构，更加导致了城市通病——交通拥堵的发生，尤其以道路平交口处最为严重。交通拥堵导致了通行效率的下降，也造成了严重的环境污染。

现有城市道路交叉口进口道前端仅设有一条固定方向区进口道停车线，以及一组信号灯，且信号相位通常对称布置，如图2所示，用于指示不同相位的车辆在交叉口的启停和路线选择。这种方式限制了车辆进入交叉口前的车道选择空间，往往会导致单一车道车流量大，而形成堵塞；当对称车流非均衡分布时，会造成其中一个或几个进口道绿灯时间的浪费。

因此，提供一种能够有效疏导大流量车道交通拥堵情况，在交叉口实现自由转向的一种基于对称相位非均衡交通流交叉口设置自由变向区的方法是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明针对上述研究现状和存在的问题，提供了一种基于对称相位非均衡交通流交叉口设置自由变向区的方法。对称相位条件下，对称交通流在同一相位绿灯放行，且绿灯时间一致。对称相位下，当对称交通流量也基本均衡时，两者绿灯放行时间可根据交通流大小同幅度增加或减少，以充分利用绿灯时间；对称相位下，当对称交通流不均衡时，两者绿灯放行时间可能出现一侧绿灯时间不足，而另一侧绿灯时间富裕浪费的情况发生；通过在交叉口固定方向区前方设置自由变向区，增加交叉口自由变向区车辆可选路线，满足变向需求，可以明显减少交叉口对称相位非均衡交通流状况下绿灯浪费时间，增加交叉口通行能力，缓解交叉口交通堵塞。

为实现上述目的其具体方案如下：

一种基于对称相位非均衡交通流交叉口设置自由变向区的方法，包括如下步骤：

步骤一，在固定方向区进口道停车线前方，即固定方向区进口道停车线朝向交叉口的一侧设置自由变向区和自由变向区停车线；

步骤二，建立固定方向区进口道信号灯组和自由变向区信号灯组的控制方案；其中固定方向区进口道信号灯组用指示固定方向区进口道停车线后方的车辆控制方案；自由变向区信号灯组用于指示自由变向区的车辆控制方案。

优选的，所述步骤一中，将原固定方向区进口道停车线后移给定距离形成新的固定方向区进口道停车线，并在原位置设置一条自由变向区进口道停车线，新的固定方向区进口道停车线与自由变向区进口道停车线之间即作为自由变向区。

优选的，所述自由变向区内设置自由变向区进口道，包括第一自由变向区进口道、第二自由变向区进口道和第三自由变向区进口道；其中，

所述第一自由变向区进口道为固定方向区进口道停车线后方右转进口车道的延长车道；

所述第二自由变向区进口道为固定方向区进口道停车线后方直行进口车道的延长车道；

所述第三自由变向区进口道为固定方向区进口道停车线后方左转进口车道的延长车道。

优选的，所述步骤二中，包括固定方向区进口道信号灯为红灯时的自由变向区进口道的车辆控制指示方案，以及固定方向区进口道信号灯为绿灯时的自由变向区进口道的车辆控制指示方案。

优选的，用自由变向区各进口道设置的线圈测试各绿灯时段进口道的车流情况，在固定方向区进口道绿灯开启后，实时车头时距大于两倍平均车头时距时，启动与固定方向区进口道绿灯方向相同和剩余时间相同的自由变向区车道绿灯信号，使其他自由变向区进口道等候车辆启动沿绿灯指示方向行驶。当固定方向区进口道绿灯停止，自由变向区进口道绿灯也同时停止。

优选的，固定方向区当前进口道所在相位信号灯为红灯时，自由变向区信号灯组中的绿灯相位指示自由变向区其他进口道车辆按照当前固定方向区进口道绿灯指示方向行驶。

优选的，当前进口车道的所在相位固定方向区进口道信号灯为绿灯时，所在相位固定方向区进口道信号灯指示当前自由变向区进口道的行驶控制方向。

优选的，所述固定方向区进口道信号灯组包括灯杆，所述灯杆上还设置所述自由变向区信号灯组，且所述固定方向区进口道信号灯组和所述自由变向区信号灯组中的左转指示灯，直行指示灯、右转指示灯和倒计时指示灯一一对应设置。

本发明相较现有技术具有以下有益效果：

本发明通过在交叉口增加设置自由变向区进口道，渗透性的增加每个相位通过交叉口车辆的数量。为交叉口车辆提供更多可选路线，满足交叉口交通的变向需求，在交叉口信号配时周期较长时，可以明显减少交叉口延误时间，使车辆能够有序变向进入交叉口，有效疏导大流量车道交通拥堵情况。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1是本发明一种交叉口进口道设置自由变向区的示意图；

图2是本发明实施例提供的没有自由变向区时固定方向区进口道信号灯组结构图；

图3是本发明实施例提供的设置自由变向区时固定方向区进口道信号灯组和自由变向区灯组结构图；

图4是本发明实施例提供的线圈检测车流量的控制原理图；

图5是本发明实施例提供的根据车流量检测进行信号灯控制的原理图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参见说明书附图1所示的交叉口进口道设置自由变向区的示意图，包括：人行横道1；自由变向区进口道停车线21；固定方向区进口道停车线22；第一自由变向区进口道23；第二自由变向区进口道24；第三自由变向区进口道25；右转进口车道26；直行进口车道27；左转进口车道28；测试线圈29；进口道右侧非机动车道31；出口道右侧非机动车道32；进口道右侧机非隔离带33；中央隔离带34；出口道右侧机非隔离带35；第一出口道41；第二出口道42；第三出口道43。本实施例提供的一种基于对称相位非均衡交通流交叉口设置自由变向区的方法，包括：

S1，在固定方向区进口道停车线前方，即固定方向区进口道停车线朝向交叉口的一侧设置自由变向区。具体执行过程为：

将原固定方向区进口道停车线后移6m形成新的固定方向区进口道停车线22，并在原位置设置一条自由变向区进口道停车线21，新的固定方向区进口道停车线22与自由变向区进口道停车线21之间的进口道即作为自由变向区。

自由变向区内设置自由变向区进口道，包括第一自由变向区进口道23、第二自由变向区进口道24和第三自由变向区进口道25；其中，

第一自由变向区进口道23为当前车道的固定方向区进口道停车线22后方右转进口车道的延长车道；

第二自由变向区进口道24为当前车道的固定方向区进口道停车线22后方直行进口车道的延长车道；

第三自由变向区进口道25为当前车道的固定方向区进口道停车线22后方左转进口车道的延长车道。

S2，建立固定方向区进口道信号灯组和自由变向区信号灯组的控制方案；其中固定方向区进口道信号灯组用指示固定方向区进口道停车线后方的车辆控制方案；自由变向区信号灯组用于指示自由变向区的车辆控制方案：包括固定方向区进口道信号灯为红灯时的自由变向区进口道的车辆控制指示方案，以及固定方向区进口道信号灯为绿灯时的自由变向区进口道的车辆控制指示方案。

如图3所示，51为固定方向区信号灯倒计时器；52为固定方向区左转进口道信号灯；53为固定方向区直行进口道信号灯；54为固定方向区右转进口道信号灯；59为信号灯控制箱；55为自由变向区信号灯倒计时器；56为自由变向区进口道左转信号灯；57为自由变向区进口道直行信号灯；58为自由变向区进口道右转信号灯。

当前进口车道的所在相位固定方向区进口道信号灯为红灯时，自由变向区信号灯组中的绿灯相位指示当前自由变向区进口道的行驶控制方向。

当前进口车道的所在相位固定方向区进口道信号灯为绿灯时，所在相位固定方向区进口道信号灯指示当前自由变向区进口道的行驶控制方向。

在自由变向区车道内停留的车辆行使规则如下：

当车辆所在车道对应固定方向区进口道信号灯为绿灯时，该车道车辆(包括自由变向区进口道和固定方向区进口道)必须按照固定方向区进口道信号灯指示行使；

当车辆所在车道对应固定方向区进口道信号灯为红灯，而其他车道对应固定方向区进口道信号灯为绿灯时，自由变向区进口道车辆按照如下规则可与其他车道车辆共用绿灯，按照自由变向区信号灯为绿灯的车道流线行使；

自由变向区进口道车辆驶离后，固定方向区进口道停车线后方车辆可以行使至自由变向区车道，

新进入自由变向区车道的车辆可以与其他车道共用绿灯信号行使，新进入自由变向区车道的车辆按照自由变向区信号灯为绿灯的车道流线行使进入交叉口，然后由出口道离开交叉口；

当位于自由变向区车道的车辆也可以不进入其他自由变向区信号灯为绿灯的车道，可以停在自由变向区车道直至所在车道固定方向区信号灯绿灯开启，该车再行使离开自由变向区。

对于固定方向区信号灯为绿灯的自由变向区进口道车辆不可停在当前自由变向区车道，等候其他车道的绿灯驶离，进而造成本车道绿灯相位时间的浪费。

每条车道由一组信号灯控制，参见图1，常见的信号灯的箭头与灯色是固定的，从上到下依次为红黄绿灯，通过信号灯的明暗与否来控制相应的车辆，最左侧为倒计时灯。参见附图3为本实施例提供的两组信号灯组，固定方向区进口道信号灯组包括灯杆，灯杆上还设置自由变向区信号灯组，且固定方向区进口道信号灯组和自由变向区信号灯组中的左转指示灯，直行指示灯、右转指示灯和倒计时指示灯一一对应设置。

以直行车辆借左转的绿灯行驶为例：

没有自由变向区时，单独左转的灯色为左转绿色灯、直行红色灯和右转红色灯。

当设置有自由变向区时，自由变向区信号灯组控制自由变向区内的车辆，自由变向区信号灯包括两种状态：绿灯状态和灭灯状态，灭灯状态时，固定方向区信号灯指示自由变向区车辆根据所在固定方向区车道行驶；当绿灯状态时，自由变向区绿灯可用于指示固定方向区信号灯为红色车道的对应自由变向区车辆依据自由变向区绿灯信号方向行驶。

此时，信号灯状态如下：对于固定方向区进口道，左转绿色灯、直行红色灯和右转红色灯；对于自由变向区车道，左转绿色灯、直行红色灯和右转红色灯。

只是通过在交叉口增加设置自由变向区车道，渗透性的增加每个相位通过交叉口车辆的数量。进入自由变向区车道的车辆按照自由变向区信号灯行驶，不再按照固定方向区进口道信号灯行驶；但是自由变向区信号灯控制方式与固定方向区进口道一样，在熟悉自由变向区车辆行驶规则后可以撤除自由变向区控制信号灯，合并固定方向区进口道信号灯组和自由变向区信号灯组，以一组信号灯实现固定方向区进口道和自由变向区的车辆通行指示功能。

参见图4-5，本实施例中测试线圈29的工作原理如下：

测试线圈设置在自由变向区车道的起始处位置，其可以为线圈原理的传感器车辆检测器。测试线圈参数由后台系统相关程序配置，在工作前，系统对测试线圈进行初始化配置，测试线圈中通入电流，利用磁场检测程序检测是否有车辆经过，若否，则继续进入下一检测周期进行车辆检测；若是，则通过车辆检测信号处理及发射装置30中的放大电路对线圈输出信号进行放大处理，车辆检测信号处理及发射装置30还包括微处理器，微处理器连接放大电路及无线发射模块，放大后的检测信号经无线发射模块对外发送，进而通过交通信号灯控制箱内的无线接收模块接收，并进行数据分析处理，分析结果通过交通信号灯进行显示。

为了进一步优化上述技术方案：用自由变向区各进口道设置的测试线圈测试各绿灯时段进口道的车流情况，以交叉口某进口为例：

当固定方向区左转车道信号绿灯开启时，同步开启自由变向区左转车道绿灯，并开启左转车道自由变向区测试线圈，测试线圈每通过一辆车，其电压波形发生一次变化，相邻两次波形变化的起点时间差为实际车头时距，由于前几辆车通过自由变向区的速度逐渐增加，测试车头时距逐渐增加，而后车辆运行速度基本平稳，车头时距也基本平稳，当停车等候车辆通过完毕，未停车车辆通过自由变向区的车头时距将增加，当车头时距增加到该车道2倍平均车头时距以上时，开启自由变向区直行和右转车道左转绿灯，使直行和右转车道自由变向区车辆具有左转的权力；当固定方向区左转绿灯关闭时，同时关闭自由变向区左转绿灯。

当固定方向区进口道直行信号绿灯开启时，同时开启自由变向区直行信号绿灯，并开启自由变向区直行车道测试线圈，测试实时车头时距，当车头时距增加到该车道平均车头时距的2倍以上时，开启自由变向区左转和右转车道直行绿灯，使左转和右转车道自由变向区车辆具有直行的权力；当固定方向区直行绿灯关闭时，同时关闭自由变向区直行绿灯。

当固定方向区右转车道绿灯开启时，同时开启自由变向区右转信号绿灯，并开启自由变向区右转车道测试线圈，测试实时车头时距，当车头时距增加到该车道平均车头时距的2倍以上时，开启自由变向区左转和右转车道绿灯，使左转和右转车道自由变向区车辆具有直行的权力；当固定方向区直行绿灯关闭时，同时关闭自由变向区直行绿灯。

以上对本发明所提供的一种基于对称相位非均衡交通流交叉口设置自由变向区的方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

Claims (5)

1.一种基于对称相位非均衡交通流交叉口设置自由变向区的方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一，在固定方向区进口道停车线前方，即固定方向区进口道停车线朝向交叉口的一侧设置自由变向区，包括：将原固定方向区进口道停车线后移给定距离形成新的固定方向区进口道停车线，并在原位置设置一条自由变向区进口道停车线，新的固定方向区进口道停车线与自由变向区进口道停车线之间的进口道即作为自由变向区；

步骤二，建立固定方向区进口道信号灯组和自由变向区信号灯组的控制方案；其中固定方向区进口道信号灯组用指示固定方向区进口道停车线后方的车辆控制方案；自由变向区信号灯组用于指示自由变向区的车辆控制方案；当前进口车道的所在相位固定方向区进口道信号灯为红灯时，自由变向区信号灯组中的绿灯相位指示当前自由变向区进口道的行驶控制方向。

2.根据权利要求1所述的一种基于对称相位非均衡交通流交叉口设置自由变向区的方法，其特征在于，所述自由变向区内设置自由变向区进口道，包括第一自由变向区进口道、第二自由变向区进口道和第三自由变向区进口道；其中，

所述第一自由变向区进口道为当前车道的固定方向区进口道停车线后方右转进口车道的延长车道；

所述第二自由变向区进口道为当前车道的固定方向区进口道停车线后方直行进口车道的延长车道；

所述第三自由变向区进口道为当前车道的固定方向区进口道停车线后方左转进口车道的延长车道。

3.根据权利要求1所述的一种基于对称相位非均衡交通流交叉口设置自由变向区的方法，其特征在于，所述步骤二中，包括固定方向区进口道信号灯为红灯时的自由变向区进口道的车辆控制指示方案，以及固定方向区进口道信号灯为绿灯时的自由变向区进口道的车辆控制指示方案。

4.根据权利要求3所述的一种基于对称相位非均衡交通流交叉口设置自由变向区的方法，其特征在于，当前进口车道的所在相位固定方向区进口道信号灯为绿灯时，所在相位固定方向区进口道信号灯指示当前自由变向区进口道的行驶控制方向。

5.根据权利要求1所述的一种基于对称相位非均衡交通流交叉口设置自由变向区的方法，其特征在于，所述固定方向区进口道信号灯组包括灯杆，所述灯杆上还设置所述自由变向区信号灯组，且所述固定方向区进口道信号灯组和所述自由变向区信号灯组中的左转指示灯，直行指示灯、右转指示灯和倒计时指示灯一一对应设置。

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