CN112669623A - 双车道交叉路口串联控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种一种双车道交叉路口串联控制方法，把左转和直行方向分别设置在左边车道和右边车道上，把右转方向设置在左边和右边的两条车道上，与左转和直行方向合并，实行不同行驶方向不同的信号灯周期，避免双车道路口因左转和直行捆绑通过造成的绿灯浪费，通过控制左转和直行车辆的占道顺序，增加右转车辆通过路口时间，提高右转车辆通行能力。

Description

双车道交叉路口串联控制方法

技术领域

本发明涉及交通控制技术领域，尤其是一种双车道交叉路口串联控制方法。

背景技术

现行双车道交叉路口的车道行驶方向通常是左边车道为左转和直行合并，右车道是直行和右转合并，路口每次放行一个方向的左转、直行和右转一起通过。由于不同行驶方向的车流量会有很大差别，车辆行驶方向不均衡，比如当右转车辆多而左转车辆少时，往往造成右道路上车辆拥堵，左道路上车辆较少，使该方向的道路利用率下降。此外，左转、直行和右转方向一刀切的捆绑放行，容易造成某一方向的绿灯浪费，而另一方向的绿灯时间不够。

发明内容

本发明的目的是提供一种双车道交叉路口串联控制方法，调整左转、直行和右转三个行驶方向在两个车道上的组合方式，通过串联控制提高双车道交叉路口通行效率。

本发明提出了一种双车道交叉路口串联控制方法，包括以下步骤：

（1）在双车道路口处设置路口停止线，在双车道距离路口设定距离处设置分选停止线；

（2）把所述分选停止线与路口停止线之间的双车道路段设置为待行区域，待行区域的两条车道行驶方向为可变方向；

（3）把所述分选停止线以远的双车道路段设置为混行区域，其中，把混行区域左边车道的行驶方向设置为左转和右转混行车道，把混行区域右边车道的行驶方向设置为直行和右转混行车道；

（4）在所述双车道路口停止线前设置主信号灯，在所述双车道分选停止线前设置预信号灯；

（5）通过预信号灯控制混行区域左边或右边车道上的车辆分别进入待行区域的两条车道，通过主信号灯控制待行区域两条车道的车辆通过路口；

（6）当所述混行区域左边车道上的左转和右转车辆进入待行区域时，左转车辆首先进入左边车道排队，右转车辆通过右边车道通过路口，在左边车道车辆排队由路口延伸到设定距离时，比如分选停止线，左转车辆再进入右边车道，右转车辆跟随左转车辆进入右边车道排队，当所述混行区域右边车道上的直行和右转车辆进入待行区域时，直行车辆首先进入左边车道排队，右转车辆通过右边车道通过路口，在左边车道车辆排队由路口延伸到设定距离时，比如分选停止线，直行车辆再进入右边车道，右转车辆跟随直行车辆进入右边车道排队。

本发明把双车道交叉路口的左转和直行方向分别设置在左边车道和右边车道上，以便在不同时段分别放行左转和直行车辆通过，实行不同行驶方向不同的信号灯周期，避免双车道路口因左转和直行捆绑通过造成的绿灯浪费。基于交叉路口的右转车辆通常不受其它方向车辆的影响，把右转方向设置在左边和右边的两条车道上，与左转和直行方向进行合并，在路口通行控制中以左转和直行为主，通过控制左转和直行车辆的占道顺序，一方面利用左转和直行车辆在左边车道排队时段，可以使右转车辆在右车道两次独行通过路口，另一方面还可以使右转车辆分别跟随左转和直行车辆在右边车道两次混行通过路口机会，极大提高右转车辆的通行能力。

附图说明

图1是本发明一个双车道交叉路口实施例示意图。

图2是本发明双车道交叉路口串联控制方法流程示意图。

具体实施方式

如图1所示的双车道路口示意图，在双车道路口处设置路口停止线，在双车道距离路口设定距离处设置分选停止线；把分选停止线与路口停止线之间的双车道路段设置为待行区域，待行区域的两条车道行驶方向为可变方向，车道分界线为虚线可变车道线；把分选停止线以远的双车道路段设置为混行区域，其中，把混行区域左边车道的行驶方向设置为左转+右转的合并混行车道，把混行区域右边车道的行驶方向设置为直行+右转的合并混行车道，靠近停止线路段的车道分界线为实线禁止变道线。

在双车道路口停止线前设置主信号灯，在双车道分选停止线前设置预信号灯。通过预信号灯控制混行区域左边或右边车道上的车辆分别进入待行区域的两条车道，通过主信号灯控制待行区域两条车道的车辆通过路口。

本发明的双车道交叉路口串联控制方法流程示意图如图2所示：

（1）左转+右转车辆在混行区域的左边车道上行驶，直行+右转车辆在混行区域的右边车道上行驶；

（2）通过预信号灯控制混行区域左边或右边车道上的车辆分别进入待行区域的两条车道；

（3）当混行区域左边车道上的左转和右转车辆进入待行区域时，左转车辆首先进入左边车道排队，右转车辆沿右边车道通过路口；在左边车道的排队车辆由路口延伸到设定距离时，左转车辆再进入右边车道，右转车辆跟随左转车辆进入右边车道排队；

（4）当混行区域右边车道上的直行和右转车辆进入待行区域时，直行车辆首先进入左边车道排队，右转车辆沿右边车道通过路口，在左边车道的排队车辆由路口延伸到设定距离时，直行车辆再进入右边车道，右转车辆跟随直行车辆进入右边车道排队；

（5）通过主信号灯控制待行区域两条车道的车辆通过路口。

进一步，在所述待行区域入口设置车道行驶方向标示，动态标示当前车道的行驶方向。

进一步，在所述待行区域入口设置提示路牌，提示混行区域车辆进入待行区域的占道顺序。

本发明具体控制过程为：当本方向直行车辆的路口通行结束之后，控制开启预信号灯中的左转绿灯，同时控制预信号灯的直行信号灯处于红灯状态，放行左边车道上的左转和右转车辆进入待行区域，阻止右边车道上的直行和右转车辆进入待行区域。

在待行区域入口处设置提示路牌，提示左转车辆进入待行区域的占道顺序，应优先进入左车道上进行排队，空出右边车道便于右转车辆通过路口，在左边车道排队到达分选停止线，左转车辆再进入右边车道上，右转车辆同时跟随左转车辆在右边车道上混杂排队。此外，也可以在待行区域入口处设置车道方向显示屏，控制左转车辆的占道顺序，比如，当控制开启预信号灯中的左转绿灯时，首先控制显示屏显示左车道行驶方向为左转、右边车道行驶方向为右转，使左转车辆进入左边车道排队，而右转车辆沿右边车道通过路口，在设定时间，比如左转绿灯时间过半后，控制显示屏把右边车道方向调整为左转+右转的合并车道方向，再把右边车道开放给左转车辆，使左转和右转车辆在右车道上混杂排队。

当控制开启主信号灯中的左转绿灯时，左边车道上的左转车辆、右边车道上的左转和右转车辆一起通过路口。

当左转车辆路口通行结束之后，控制开启预信号灯中的直行绿灯时，同时控制预信号灯的左转信号灯处于红灯状态，放行右边车道上的直行和右转车辆进入待行区域，阻止左边车道上的左转和右转车辆进入待行区域。

通过待行区域入口处的提示路牌，提示直行车辆进入待行区域的占道顺序，应优先进入左车道上进行排队，空出右边车道便于右转车辆通过路口，在左边车道排队到达分选停止线，直行车辆再进入右边车道上，右转车辆同时跟随直行车辆在右边车道上混杂排队。此外，也可以通过待行区域入口处的车道方向显示屏，控制直行车辆的占道顺序，比如，当控制开启预信号灯中的直行绿灯时，首先控制显示屏显示左车道行驶方向为直行、右边车道行驶方向为右转，使直行车辆进入左边车道排队，而右转车辆沿右边车道通过路口，在设定时间，比如直行绿灯时间过半后，控制显示屏把右边车道方向调整为直行+右转的合并车道方向，再把右边车道开放给直行车辆，使直行和右转车辆在右车道上混杂排队。

当控制开启主信号灯中的直行绿灯时，左边车道上的直行车辆、右边车道上的右转与直行车辆一起通过路口。

通过规范左转车辆和直行车辆在待行区域由左到右的占道排队顺序，可以增加右转车辆的通行机会。当待行区域对混行区域左车道上的左转车辆开放时，在左转车辆进入待行区域的左车道过程中右车道空闲，混行区域左车道上的右转车辆可以尾随左转车辆变道进入待行区域的右车道，并随即通过路口，当左车道被左转车辆占满后，右转车辆与左转车辆一起进入右车道排队，当控制开启主信号灯中的左转绿灯时，右转车辆与左转车辆一起在右车道上混行通过路口。同样，当待行区域对混行区域右车道上的直行车辆开放时，在直行车辆进入待行区域的左车道过程中右车道空闲，混行区域右车道上的右转车辆可以尾随直行车辆进入待行区域的右边车道上，并随即通过路口，当左车道被直行车辆占满后，右转车辆与直行车辆一起进入右边车道排队，当控制开启主信号灯中的直行绿灯时，右转车辆与直行车辆在右车道上一起混行通过路口。

进一步，根据所述主信号灯相位控制所述预信号灯相位。

所述根据所述主信号灯相位控制所述预信号灯相位包括根据左转主信号灯相位控制左转预信号灯相位。比如在左转主信号灯相位由绿灯转为红灯之前，控制左转预信号灯由绿灯转为红灯，提前结束混行区域左边车道上的左转和右转车辆进入待行区域；或在左转主信号灯相位由红灯转为绿灯之前，控制左转预信号灯由红灯转为绿灯，提前放行混行区域左边车道上的左转和右转车辆进入待行区域。

所述根据所述主信号灯相位控制所述预信号灯相位包括根据直行主信号灯相位控制直行预信号灯相位。比如在直行主信号灯相位由绿灯转为红灯之前，控制直行预信号灯由绿灯转为红灯，提前结束混行区域右边车道上的直行和右转车辆进入待行区域；或在直行主信号灯相位由红灯转为绿灯之前，控制直行预信号灯由红灯转为绿灯，提前放行混行区域右边车道上的直行和右转车辆进入待行区域。

所述根据所述主信号灯相位控制所述预信号灯相位包括根据直行主信号灯相位控制左转预信号灯相位。比如在直行主信号灯相位由绿灯转为红灯之前，控制左转预信号灯由红灯转为绿灯，提前放行混行区域左车道上的车辆尾随直行或右转车辆进入待行区域。

所述根据所述主信号灯相位控制所述预信号灯相位包括根据左转主信号灯相位控制直行预信号灯相位。比如在左转主信号灯相位由绿灯转为红灯之前，控制直行预信号灯由红灯转为绿灯，提前放行混行区域右车道上的车辆尾随左转或右转车辆进入待行区域。

无论直行、左转的主预信号灯处于何种状态，所述右转主信号灯、右转预信号灯始终保持黄色相位，也就是说，无论左车道上的右转车辆，还是右车道上的右转车辆，可以随时跟随左转车辆或直行车辆进入待行区域。由于右转信号灯只有一种黄灯状态，可以只设一个右转主信号灯或一个右转预信号灯。

为了便于控制车辆在待行区域的占道顺序，可以在待行区域设置检测单元，通过检测单元的检测信息判断待行区域左边车道车辆排队长度，根据左车道上的车辆排队长度控制车道行驶方向标示把右边车道行驶方向由右转单方向变换为左转+右转或直行+右转的合并方向。

所述检测单元包括在左边车道停止线附近埋设的线圈检测器，当车辆在线圈检测器上停车时，线圈检测器接通，通过线圈检测器的长电平状态可以判断车辆在线圈处排队，说明左边车道上的车辆已排满到停止线，可以对直行或左转车辆开放右边车道，调整车道行驶方向标示，比如电子显示屏，把右边车道方向调整为直行+右转或左转+右转的合并车道方向。

所述检测单元包括智能摄像头，所述检测信息包括车辆图像识别信息，通过车辆图像识别左车道上的车辆排队长度，在排队车辆由路口延伸到设定距离时，调整车道行驶方向标示，对直行和左转车辆开放右边车道。

所述检测单元包括电子雷达，所述检测信息包括车辆反射信息，通过雷达扫描判断左边车道上车辆排队是否达到设定长度。

所述检测单元包括超声波仪，所述检测信息包括车辆反射信息，通过超声波反射判断左边车道上车辆排队是否达到设定长度。

所述检测单元包括时钟模块，所述检测信息包括时钟模块的时间信息，根据待行区域的长度和车辆排队速度，基于历史数据分析统计，建立左边车道车辆排队到停止线附近的时间阈值，根据时间推测左边车道上车辆排队长度。

值得注意的是，本发明是根据待行区域的车辆通行控制主信号灯绿灯到红灯的转换，无论是左转还是直行，只有在待行区域的车辆完全离开该区域后，放行的绿灯才能转换为红灯，从绿灯到红灯的转换可以不经过黄灯而直接进行。也就是说，待行区域的车辆完全离开该区域是控制该方向绿灯关闭的关键，如果放行的绿灯关闭过早，造成该方向车辆部分滞留在待行区域，从而影响后面不同方向的车辆通行，如果放行的绿灯关闭过晚，当没有车辆通行时，造成绿灯时间浪费，影响到路口其它方向的通行。

进一步的优化，在待行区域设置检测单元，通过检测单元的检测信息判断待行区域车辆完全离开，进而控制主信号灯的绿灯转变为红灯。

所述检测单元包括时钟模块，所述检测信息包括时钟模块检测的时间信息。

首先根据待行区域的长度和车辆离开速度，通过统计建立该区域车辆离开的时间判断阈值，比如直行车辆完全离开的最大时间、左转车辆完全离开的最大时间，处理控制器通过判断阈值与绿灯开启时间的对比，判断直行或左转车辆是否完全离开待行区域，当直行或左转绿灯开启的时间大于该阈值，判断直行或左转车辆已完全离开。时间控制虽然简单，但是时间判断阈值是固定不变的，不能适应不同的场景，当等候区车辆较少时，造成通过时间控制的绿灯出现浪费。

所述检测单元包括智能摄像头，所述检测信息包括摄像头通过图像信息识别的车辆信息或车速信息，处理控制器根据摄像头的识别信息判断待行区域车辆完全离开。比如，摄像头拍摄待行区域，通过车辆的轮廓图像信息识别等候区内是否存在车辆，如果在待行区域内识别到车辆的图像信息从有变无，判断车辆完全离开该区域。

如果混行区域不同行驶方向的车辆尾随待行区域车辆进入，通过车辆信息就无法区分待行区域不同方向的车辆，此时可以通过图像信息识别车辆的移动，比如在直行绿灯时，左转车辆进入待行区域，由于左转是红灯状态，当左转车辆行驶到待行区域的边界时被迫停止，通过图像识别靠近边界的车辆停止时，判断直行的车辆完全离开待行区域；在左转绿灯时，直行车辆进入待行区域，由于直行是红灯状态，当直行车辆行驶到待行区域的边界时被迫停止，通过图像识别靠近边界的车辆停止时，判断左转的车辆完全离开待行区域。

所述检测单元还包括电子雷达，通过雷达的扫描信息识别车辆速度，处理控制器通过电子雷达的扫描信息判别待行区域车辆完全离开。比如通过雷达扫描待行区域靠近路口的边界区域，在车辆离开待行区域的过程中，雷达扫描到车辆经过边界区域的运动信号，当车辆完全离开后，或当车辆停止在边界区域时，雷达扫描的边界区域的车辆运动信号消失。

所述检测单元还包括超声波仪，通过超声波的反射信息识别待行区域的车辆或靠近路口边界区域的车辆速度，处理控制器通过超声波的反射信息判别待行区域车辆是否完全离开。

显而易见，外围设备检测识别的速度越快，绿灯到红灯的转换越快，越有利路口其它方向的车辆通行。可以通过上述检测单元中一种或几种结合，提高队待行区域车辆离开路口的判别精度。

需要说明的是，无论是路口南北方向，还是东西方向，根据待行区域车辆完全离开的检测信息控制该方向绿灯到红灯的转换，需要同时结合路口两个相对方向的双向检测信息，根据最迟信息进行控制，也就是路口两个相对方向中最长的时间判断阈值、或最后离开待行区域域的车辆是最终控制因素。

下面通过与现行双车道交叉路口的对比，说明本发明的优势。

传统双车道的十字交叉路口以左转+直行和直行+右转的两个合并车道为例，路口每次只通行一个路口方向的车辆，即一个方向的左转、直行和右转车辆同步通过路口。假设每次绿灯时间30秒，黄灯3秒，全红灯3秒，传统路口信号灯时间周期依次包括：南向的左转直行右转30秒+黄灯3秒+全红灯3秒+北向的左转直行右转30秒+黄灯3秒+全红灯3秒+东向的左转直行右转30秒+黄灯3秒+全红灯3秒+西向的左转直行右转30秒+黄灯3秒+全红灯3秒=144秒。也就是说，在一个信号灯周期里，每个道路方向的左转、直行和右转车辆可以同时在两条车道上同时混行通过30秒。

在本发明中，同一路口方向的左转与直行车辆可以分开通过路口，为了便于与传统对比，假设主信号灯直行绿灯30秒、左转绿灯30秒，黄灯3秒，全红灯3秒，路口信号灯时间周期依次包括：南北双向直行30秒+黄灯3秒+全红灯3秒+东西双向直行30秒+黄灯3秒+全红灯3秒+南北双向左转30秒+黄灯3秒+全红灯3秒+东西双向左转30秒+黄灯3秒+全红灯3秒=144秒。可以看出，虽然通行方向由原来的4次变为8次，由于每次可以同时通行两个方向的绿灯，信号灯时间周期没有改变。

本发明把右转车辆从原来的一条右车道分配到左右两条车道上，使右转车辆在一个信号灯周期里，可以在待行区域的右车道上获得四次通行机会：在左转车辆在左车道上排队过程可以单独通行15秒、在直行车辆在左车道上排队过程可以单独通行15秒、与左转车辆在右车道上混杂通行30秒、与直行车辆在右车道上混杂通行30秒，合计在右车道上独行通过30秒、混杂通过60秒，通行能力提高为原来的3倍。

对于左转车辆来说，在一个信号灯周期里，可以在待行区域的左车道单独通行30秒，其中单独通行的密度是混杂通行的两倍，相当于与直行车辆混杂通行60秒，在右车道与右转车辆混杂通行30秒，合计混杂通行90秒，通行能力是原来的3倍。

对于直行车辆来说，在一个信号灯周期里，原来可以在两条车道上混杂通行30秒，相当于单车道混杂通行60秒，通过本发明可以在待行区域的左车道上单独通行30秒，通行数量相当于与左转车辆混杂通行60秒，在右车道与右转车辆混杂通行30秒，合计混杂通行90秒，通行能力是原来的1.5倍。

对于直行车辆，原来左右两条车道上分别与左转车辆和右转车辆混杂，转为只在右边的一条车道上与右转车辆混杂，造成右车道上直行车辆的密度加大一倍，但是，由于右转车辆被分散一半到左车道，以及右转车辆的通行能力提高3倍，可以消除直行车辆被集中在一条车道上进入待行区域的影响，所以直行车辆在混行区域的集中排队不会影响其在路口的通过。

可见，本发明在信号灯时间周期没有改变的情况下，通过串联增加左转和直行车辆的通行车道，提高左转和直行车辆的通行能力，通过控制占道顺序增加右转车辆的通过时间，更多提高右转车辆的通行能力。

如果路口直行的车流量较大，可以调整直行绿灯与左转绿灯的时间分配，通过延长直行绿灯时间，缩短左转绿灯时间，使直行车辆的通过能力提高得更多。比如把前述的直行绿灯调整为45秒，左转绿灯缩短为15秒，路口信号灯周期不变，通过适当降低左转通过能力，可提高直行车辆的通过能力。根据不同方向的车流量，通过时间调节，均衡各方向的通行，可以满足路口不同行驶方向的通行需要。

此外，左转车辆从混行区域的左车道上进入到待行区域的左车道是直行，比较方便，从混行区域的左车道上进入到待行区域的右车道需要变道，如果左车道的位置先占满，可能会出现待行区域左车道上的车辆阻碍后面车辆变道到右车道的现象。为了避免前排车辆阻碍后续车辆的就位，可以在混行区域与待行区域之间设置车辆变道路段，如图1中的交叉线区域，在车辆变道路段禁止停车，当待行区域的左车道排满车辆后，以便于混行区域的左车道上的车辆经变道路段进入待行区域的右车道上。

本发明对于传统双车道改进的意义不仅是提高了双车道路口的通行能力，还在于把原来左转和直行捆绑式的通过模式进行分离，通过左转+右转和直行+右转分配车道，充分利用右转方向不受路口其它方向影响，比较自由的特点，可以根据每个方向的不同车流量分别灵活控制，避免不同方向捆绑通行造成的绿灯和路面浪费。

Claims (10)

1.一种双车道交叉路口串联控制方法，其特征在于包括以下步骤：

（1）在双车道路口处设置路口停止线，在双车道距离路口设定距离处设置分选停止线；

（2）把所述分选停止线与路口停止线之间的双车道路段设置为待行区域，待行区域的两条车道行驶方向为可变方向；

（3）把所述分选停止线以远的双车道路段设置为混行区域，其中，把混行区域左边车道的行驶方向设置为左转和右转合并的混行车道，把混行区域右边车道的行驶方向设置为直行和右转合并的混行车道；

（4）在所述双车道路口停止线前设置主信号灯，在所述双车道分选停止线前设置预信号灯；

（5）通过预信号灯控制混行区域左边或右边车道上的车辆分别进入待行区域的两条车道，通过主信号灯控制待行区域两条车道的车辆通过路口；

（6）当所述混行区域左边车道上的左转和右转车辆进入待行区域时，左转车辆首先进入左边车道排队，右转车辆沿右边车道通过路口，在左边车道的排队车辆由路口延伸到设定距离时，左转车辆再进入右边车道，右转车辆跟随左转车辆进入右边车道排队，当所述混行区域右边车道上的直行和右转车辆进入待行区域时，直行车辆首先进入左边车道排队，右转车辆沿右边车道通过路口，在左边车道的排队车辆由路口延伸到设定距离时，直行车辆再进入右边车道，右转车辆跟随直行车辆进入右边车道排队。

2.根据权利要求1所述控制方法，其特征是：根据所述主信号灯相位控制所述预信号灯相位。

3.根据权利要求2所述控制方法，其特征是：所述根据所述主信号灯相位控制所述预信号灯相位包括根据左转主信号灯相位控制左转预信号灯相位；或根据直行主信号灯相位控制左转预信号灯相位。

4.根据权利要求2所述控制方法，其特征是：所述根据所述主信号灯相位控制所述预信号灯相位包括根据左转主信号灯相位控制直行预信号灯相位；或根据直行主信号灯相位控制直行预信号灯相位。

5.根据权利要求1或2或3或4所述控制方法，其特征是：所述右转主信号灯和/或右转预信号灯保持黄色相位。

6.根据权利要求1或2或3或4所述控制方法，其特征是：在所述待行区域入口设置提示路牌，提示混行区域车辆进入待行区域的占道顺序。

7.根据权利要求1或2或3或4所述控制方法，其特征是：在所述待行区域入口设置车道行驶方向标示，动态标示当前车道的行驶方向。

8.根据权利要求7所述控制方法，其特征是：在待行区域设置检测单元，通过检测单元的检测信息判断待行区域左边车道车辆排队长度，根据左车道车辆排队长度控制车道行驶方向标示把右边车道行驶方向由右转单方向变换为左转+右转或直行+右转的合并方向。

9.根据权利要求1或2或3或4所述控制方法，其特征是：在待行区域设置检测单元，通过检测单元的检测信息判断待行区域车辆离开路口信息，根据检测单元的检测信息控制直行或左转主信号灯由绿灯转变为红灯。

10.根据权利要求1所述控制方法，其特征是：在所述混行区域与待行区域之间设置车辆变道路段。

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