CN112991778B - 右转机动车与非机动车共享车道的交叉口信号控制系统 - Google Patents

右转机动车与非机动车共享车道的交叉口信号控制系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种右转机动车与非机动车共享车道的交叉口信号控制系统，涉及交通技术领域，该系统中，交叉口的交通信号灯按照具有预定相位顺序的控制信号工作并依次指示放行各个岔道内的车辆，岔道内的右转机动车和非机动车共用岔道的进口道处的共享车道，每个岔道内的预信号灯与交通信号灯联动控制放行右转机动车或非机动车驶入共享车道，该系统可以使得右转机动车与非机动车在时间分离的前提下实现空间共享，对共享车道进行灵活调控，在不进行交叉口拓宽工作的前提下缓解机动车交通压力，大幅提升交叉口机动车通行效率。

Description

右转机动车与非机动车共享车道的交叉口信号控制系统
技术领域
本发明涉及交通技术领域，尤其是一种右转机动车与非机动车共享车道的交叉口信号控制系统。
背景技术
随着我国城市化发展迅速，机动车保有量逐年上升，城市交通问题日渐突出，目前岔道的进道口通常设置有机动车左转车道、机动车直行车道、机动车右转车道和非机动车车道来保证不同车辆的通行需求，但尤其高峰时段，中心城区的平面交叉口多处于车流量过饱和状态，通行效率低，尤其是机动车的通行效率低，且部分交叉口已处于无法进行车道拓宽工作，因此如何合理高效地使用有限的道路资源成为解决道路拥堵的重要措施之一。
发明内容
本发明人针对上述问题及技术需求，提出了一种右转机动车与非机动车共享车道的交叉口信号控制系统，本发明的技术方案如下：
一种右转机动车与非机动车共享车道的交叉口信号控制系统，在该系统中，若干个岔道交汇形成的交叉口设置有交通信号灯，交通信号灯按照具有预定相位顺序的控制信号工作并依次指示放行各个岔道内的车辆；岔道内的右转机动车和非机动车共用岔道的进口道处的共享车道，共享车道的长度与岔道内通行的右转机动车的通行统计数据对应，共享车道的末端处还设置有预信号灯；
对于每个岔道内的预信号灯，在交通信号灯指示放行当前岔道的车辆之前间隔右转机动车前置时长开始、至交通信号灯指示放行当前岔道的车辆的时长达到右转机动车清空时长为止的时间范围内，岔道内的预信号灯显示第一信号标识，第一信号标识指示允许右转机动车驶入岔道的共享车道、禁止非机动车驶入岔道的共享车道；在其余时间段内岔道内的预信号灯显示第二信号标识，第二信号标识指示禁止右转机动车驶入岔道的共享车道、允许非机动车驶入岔道的共享车道。
其进一步的技术方案为，每个岔道与共享车道的长度所对应的右转机动车的通行统计数据包括右转机动车统计流量、右转排队机动车数、右转有效绿灯时长和右转机动车通行能力；
其中，右转机动车统计流量表示每个交通信号灯的周期通过的右转机动车流量；右转排队机动车数是不被允许驶入共享车道的时间段内、排队等待驶入共享车道的右转机动车的数量；右转有效绿灯时长是交通信号灯指示放行当前岔道的右转机动车的时长。
其进一步的技术方案为，共享车道的长度为
Figure BDA0002940618370000021
Figure BDA0002940618370000022
表示右转机动车统计流量，C表示交通信号灯的信号控制周期，s表示右转机动车通行能力且为与岔道对应的参数，g表示右转有效绿灯时长，a表示右转排队机动车数。
其进一步的技术方案为，该方法还包括：
确定当前岔道中排队等待驶入共享车道的第一辆右转机动车的行驶速度以及当前岔道中右转机动车的每小时流量；
根据当前岔道的共享车道的长度、第一辆右转机动车的行驶速度、右转机动车的每小时流量确定右转机动车前置时长和右转机动车清空时长。
其进一步的技术方案为，右转机动车前置时长为
Figure BDA0002940618370000023
其中，L是共享车道的长度，v0是第一辆右转机动车的行驶速度，la是前后两辆右转机动车之间的车头间距，Q为右转机动车的每小时流量。
其进一步的技术方案为，右转机动车清空时长为
Figure BDA0002940618370000024
其中，L是共享车道的长度，v0是第一辆右转机动车的行驶速度，la是前后两辆右转机动车之间的车头间距，Q为右转机动车的每小时流量。
其进一步的技术方案为，岔道的进口道前端还设置有非机动车待行区，岔道的进口道处的非机动车可变提示牌，非机动车可变提示牌在交通信号灯指示放行当前岔道的车辆以及指示放行对向岔道的车辆的时间段内显示第一提示信息，第一提示信息用于提示允许当前岔道的非机动车驶入非机动车待行区；在其余时间段内非机动车可变提示牌显示第二提示信息，第二提示信息用于提示禁止当前岔道的非机动车驶入非机动车待行区。
本发明的有益技术效果是：
本申请公开了一种右转机动车与非机动车共享车道的交叉口信号控制系统，该系统利用设置在交叉口的各类信号控制设备设置相应的信号控制方法，可以对右转机动车和非机动车进行灵活调控，使得右转机动车和非机动车可以在时间分离的前提下实现空间共享，从而可以在不进行道路拓宽的基础上，对机动车右转车道和非机动车道合并，从而可以相应增加机动车左转或直行车道，起到机动车道增加的效果，保障非机动车通行安全的前提下，可以有效缓解机动车交通压力，大幅提升交叉口机动车通行效率，尤其适合非机动车流量不处于饱和状态的交叉口。
附图说明
图1是本申请公开的交叉口信号控制系统的应用场景示意图。
图2是本申请公开的交叉口信号控制系统的交通信号灯、预信号灯和非机动车可变提示牌的控制示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步说明。
本申请公开了一种右转机动车与非机动车共享车道的交叉口信号控制系统，在该系统的应用场景中，若干个岔道交汇形成的交叉口设置有交通信号灯，本申请对岔道的数量不做限定，比如比较常见的交叉口由东南西北四个岔道交汇形成。交通信号灯按照具有预定相位顺序的控制信号工作并依次指示放行各个岔道内的车辆，按车辆类别分，每个岔道内的车辆包括机动车和非机动车；按行驶方向分，每个岔道内的车辆包括左转/直行/右转的车辆。因此当交通信号灯指示放行每个岔道内的车辆包括放行该岔道内的所有车辆，实际可以分时控制放行不同类型和/或不同行驶方向的车辆。
常规的交叉口进道口通常设置机动车左转车道、机动车直行车道、机动车右转车道和非机动车车道，而在本申请中，请参考图1所示的南向岔道的示意图，岔道内的右转机动车和非机动车共用岔道的进口道处的共享车道1，共享车道1的末端处还设置有预信号灯2，预信号灯2通过显示相应的信号标识指示右转机动车和非机动车是否驶入共享车道。如图1所示，在未驶入进口道处的共享车道1内时，右转机动车和非机动车在正常行车道中仍然分车道行驶。
其中，共享车道的长度L与岔道内通行的右转机动车的通行统计数据对应，通行统计数据可以通过统计该岔道的历史数据确定得到。具体的，在本申请中每个岔道的共享车道的长度L所对应的右转机动车的通行统计数据包括右转机动车统计流量
Figure BDA0002940618370000031
右转排队机动车数a、右转有效绿灯时长g和右转机动车通行能力s。其中，右转机动车统计流量
Figure BDA0002940618370000042
表示每个交通信号灯的周期通过的右转机动车流量，通常是根据实地调查得到的统计经验值预设的，也可以通过路口设备动态检测确定。右转排队机动车数a表示在不被允许驶入共享车道的时间段内、排队等待驶入共享车道的右转机动车的数量，通常是根据实地调查得到的统计经验值预设的，也可以通过路口的视频检测器或雷达检测器动态检测确定。右转有效绿灯时长g是交通信号灯指示放行当前岔道的右转机动车的时长，若当前岔道的右转机动车不受单独的交通信号灯的控制，则右转有效绿灯时长g可以是交通信号灯指示放行当前岔道的车道的总时长。右转机动车通行能力s是与岔道对应的参数，可以通过通行能力手册查阅计算得到，可以认为是一个已知参数。在本申请中，共享车道的长度为
Figure BDA0002940618370000041
其中C表示交通信号灯的信号控制周期。
每个岔道内的预信号灯2与交通信号灯联动，根据交通信号灯的工作过程显示不同的标识。对于每个岔道内的预信号灯2，在交通信号灯指示放行当前岔道的车辆之前间隔右转机动车前置时长T22开始、至交通信号灯指示放行当前岔道的车辆的时长达到右转机动车清空时长T31为止的时间范围内，岔道内的预信号灯2显示第一信号标识，第一信号标识指示允许右转机动车驶入岔道的共享车道、禁止非机动车驶入岔道的共享车道。在其余时间段内岔道内的预信号灯2显示第二信号标识，第二信号标识指示禁止右转机动车驶入岔道的共享车道、允许非机动车驶入岔道的共享车道。当右转机动车或非机动车被禁止驶入共享车道1时，可以在共享车道末端的各自的行车道中做等待。
在实际实现时，预信号灯2包括右转机动车预信号灯2a和非机动车预信号灯2b，则岔道内的预信号灯显示第一信号标识21包括：右转机动车预信号灯2a显示允许右转机动车驶入岔道的共享车道的标志、非机动车预信号灯2b显示禁止非机动车驶入岔道的共享车道的标志。相应的，岔道内的预信号灯显示第二信号标识22包括：右转机动车预信号灯2a显示禁止右转机动车驶入岔道的共享车道的标志、非机动车预信号灯2b显示允许非机动车驶入岔道的共享车道的标志。
在本申请中，右转机动车前置时长T22和右转机动车清空时长T31与当前岔道的共享车道的长度L、第一辆右转机动车的行驶速度v0和右转机动车的每小时流量Q对应，因此该系统在工作时，首先确定当前岔道中排队等待驶入共享车道的第一辆右转机动车的行驶速度v0以及当前岔道中右转机动车的每小时流量Q，同样的，v0和Q可以通过统计经验值预设，也可以通过路口设备动态检测确定。然后根据当前岔道的共享车道的长度L、第一辆右转机动车的行驶速度v0、右转机动车的每小时流量Q确定右转机动车前置时长T22和右转机动车清空时长T31。具体的：右转机动车前置时长为
Figure BDA0002940618370000051
右转机动车清空时长为
Figure BDA0002940618370000052
另外，在该系统中，岔道的进口道前端还设置有非机动车待行区3，比如非机动车待行区3的尺寸可以设置为10m*4m。则岔道的进口道处还设置非机动车可变提示牌4，非机动车可变提示牌4在交通信号灯指示放行当前岔道的车辆以及指示放行对向岔道的车辆的时间段内显示第一提示信息41，第一提示信息41用于提示允许当前岔道的非机动车驶入非机动车待行区。在其余时间段内非机动车可变提示牌显示第二提示信息42，第二提示信息用于提示禁止当前岔道的非机动车驶入非机动车待行区。
本申请以如下一个典型的实例来说明该系统的工作过程，南岔道内的预信号灯的工作过程如下，请参考图2所示的示意图：
交通信号灯的第一相位放行东岔道的车辆，此时南岔道内的预信号灯2显示第二信号标识禁止右转机动车驶入共享车道、允许非机动车驶入共享车道，同时非机动车可变提示牌显示第一提示信息允许非机动车驶入非机动车待行区。
交通信号灯从第一相位跳转至第二相位切换为放行西岔道的车辆时，南岔道内的预信号灯保持显示第二信号标识。当交通信号灯的第二相位开始并持续达到第一时长T21时，可变提示牌切换为显示第一信号标识允许右转机动车驶入共享车道、禁止非机动车驶入共享车道，第一时长T21＝T2-T22，T2是第二相位的总控制时长，T22是右转机动车前置时长、计算方法如上所述。在交通信号灯的第二相位过程中，非机动车可变提示牌始终显示第一提示信息。
交通信号灯从第二相位切换至第三相位为放行南岔道的车辆时，非机动车可变提示牌切换为显示第二提示信息禁止非机动车驶入非机动车待行区并在第三相位过程中始终保持显示第二提示信息，南岔道内的预信号灯保持显示第一信号标识。当交通信号灯的第三相位开始并持续达到右转机动车清空时长T31时，南岔道内的预信号灯从第一信号标识切换成第二信号标识。
交通信号灯从第三相位切换至第四相位为放行北岔道的车辆时，南岔道内的预信号灯保持显示第二信号标识并在整个第四相位期间都不变，非机动车可变提示牌保持显示第二提示信息并在整个第四相位期间都不变。
交通信号灯从第四相位跳转至第一相位，重复执行上述过程。
以上所述的仅是本申请的优选实施方式，本发明不限于以上实施例。可以理解，本领域技术人员在不脱离本发明的精神和构思的前提下直接导出或联想到的其他改进和变化，均应认为包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种右转机动车与非机动车共享车道的交叉口信号控制系统，其特征在于，在所述系统中，若干个岔道交汇形成的交叉口设置有交通信号灯，所述交通信号灯按照具有预定相位顺序的控制信号工作并依次指示放行各个岔道内的车辆；岔道内的右转机动车和非机动车共用所述岔道的进口道处的共享车道，所述共享车道的长度与所述岔道内通行的右转机动车的通行统计数据对应，所述共享车道的末端处还设置有预信号灯；
对于每个岔道内的预信号灯，在所述交通信号灯指示放行当前岔道的车辆之前间隔右转机动车前置时长开始、至所述交通信号灯指示放行当前岔道的车辆的时长达到右转机动车清空时长为止的时间范围内，所述岔道内的预信号灯显示第一信号标识，所述第一信号标识指示允许右转机动车驶入所述岔道的共享车道、禁止非机动车驶入所述岔道的共享车道；在其余时间段内所述岔道内的预信号灯显示第二信号标识，所述第二信号标识指示禁止右转机动车驶入所述岔道的共享车道、允许非机动车驶入所述岔道的共享车道；
其中，每个岔道与共享车道的长度所对应的右转机动车的通行统计数据包括右转机动车统计流量、右转排队机动车数、右转有效绿灯时长和右转机动车通行能力；其中，所述右转机动车统计流量表示每个交通信号灯的周期通过的右转机动车流量；所述右转排队机动车数是不被允许驶入共享车道的时间段内、排队等待驶入共享车道的右转机动车的数量；所述右转有效绿灯时长是所述交通信号灯指示放行当前岔道的右转机动车的时长；共享车道的长度为
Figure FDA0003337093840000011
Figure FDA0003337093840000012
表示右转机动车统计流量，C表示交通信号灯的信号控制周期，s表示右转机动车通行能力且为与岔道对应的参数，g表示右转有效绿灯时长，a表示所述右转排队机动车数。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统执行的方法还包括：
确定当前岔道中排队等待驶入共享车道的第一辆右转机动车的行驶速度以及当前岔道中右转机动车的每小时流量；
根据当前岔道的共享车道的长度、第一辆右转机动车的行驶速度、右转机动车的每小时流量确定所述右转机动车前置时长和所述右转机动车清空时长。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，
所述右转机动车前置时长为
Figure FDA0003337093840000021
其中，L是共享车道的长度，v0是第一辆右转机动车的行驶速度，la是前后两辆右转机动车之间的车头间距，Q为右转机动车的每小时流量。
4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，
所述右转机动车清空时长为
Figure FDA0003337093840000022
其中，L是共享车道的长度，v0是第一辆右转机动车的行驶速度，la是前后两辆右转机动车之间的车头间距，Q为右转机动车的每小时流量。
5.根据权利要求1-4任一所述的系统，其特征在于，岔道的进口道前端还设置有非机动车待行区，所述岔道的进口道处的非机动车可变提示牌，所述非机动车可变提示牌在所述交通信号灯指示放行当前岔道的车辆以及指示放行对向岔道的车辆的时间段内显示第一提示信息，所述第一提示信息用于提示允许当前岔道的非机动车驶入所述非机动车待行区；在其余时间段内所述非机动车可变提示牌显示第二提示信息，所述第二提示信息用于提示禁止当前岔道的非机动车驶入所述非机动车待行区。
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