CN113362623A - 一种连续流交叉口左转非机动车交通组织系统及信号控制方法 - Google Patents

Abstract

一种连续流交叉口左转非机动车交通组织系统及信号控制方法，它属于交通工程领域。本发明解决了连续流交叉口中左转非机动车和直行机动车存在冲突的问题。本发明通过对连续流交叉口的几何布局进行优化改进，即在主信号交叉口左转机动车和直行机动车行驶轨迹之间设置路口左转非机动车道，左转非机动车经路口左转非机动车道从起点安全岛行驶至左转非机动车二次待行区，再经路口横向非机动车道从左转非机动车二次待行区行驶至终点安全岛，避免了左转非机动车和直行机动车的冲突，并设计了相应的信号相位方案和控制方法，保证左转非机动车安全过街，显著地提升了连续流交叉口运行效率。本发明可以应用于交通工程领域。

Description

一种连续流交叉口左转非机动车交通组织系统及信号控制 方法

技术领域

本发明属于交通工程领域，具体涉及一种连续流交叉口左转非机动车交通组织系统及信号控制方法。

背景技术

连续流交叉口是移位左转设计的一种，通过在上游进口道路段上设置预信号交叉口，将进口左转车道偏移到出口直行车道外侧，称为移位左转车道，左转车辆在预信号交叉口提前转入移位左转车道，以消除主信号交叉口左转和直行冲突，实现主信号交叉口同相位放行同一条道路的左转、直行和右转车流，理论上可以提升一倍左右的容量，交通效益良好。

目前连续流交叉口已经在国外多个交叉口进行应用，国内目前也在两个交叉口进行了应用试点，运行显示对交叉口改造效果良好。但连续流交叉口由于左转非机动车和直行机动车存在冲突，限制了其应用场景，以至于有研究认为连续流交叉口适用于我国郊区道路。考虑到非机动车出行是我国居民出行的一种重要方式，为使连续流交叉口更适用于我国城市道路交叉口，解决连续流交叉口左转非机动车和直行机动车冲突问题是必不可少的。

发明内容

本发明的目的是为解决连续流交叉口中左转非机动车和直行机动车存在冲突的问题，而提出一种连续流交叉口左转非机动车交通组织系统及信号控制方法。

本发明为解决上述技术问题所采取的技术方案是：

基于本发明的一个方面，一种连续流交叉口左转非机动车交通组织系统，所述系统的交通几何设计具体为：

对于连续流交叉口的各个出口，在出口直行车道与移位左转车道之间的分隔带处，且靠近主信号交叉口一侧设置左转非机动车二次待行区；

在主信号交叉口中央，在东进口的直行机动车行驶轨迹与西进口的左转机动车行驶轨迹之间设置供东进口的左转非机动车从起点安全岛行驶至位于西进口的左转非机动车二次待行区的路口左转非机动车道；

在西进口的直行机动车行驶轨迹与东进口的左转机动车行驶轨迹之间设置供西进口的左转非机动车从起点安全岛行驶至位于东进口的左转非机动车二次待行区的路口左转非机动车道；

在南进口的直行机动车行驶轨迹与北进口的左转机动车行驶轨迹之间设置供南进口的左转非机动车从起点安全岛行驶至位于北进口的左转非机动车二次待行区的路口左转非机动车道；

在北进口的直行机动车行驶轨迹与南进口的左转机动车行驶轨迹之间设置供北进口的左转非机动车从起点安全岛行驶至位于南进口的左转非机动车二次待行区的路口左转非机动车道。

基于本发明的另一个方面，一种连续流交叉口左转非机动车交通组织系统的信号控制方法，所述信号控制方法具体为：

所述连续流交叉口的主信号为两相位控制，所述两相位控制分别为东西直行和东西左转组成的组合通行相位以及南北直行和南北左转组成的组合通行相位；

将左转非机动车从起点安全岛行驶至左转非机动车二次待行区的过程称为第一阶段，将左转非机动车从左转非机动车二次待行区经路口横向非机动车道行驶至终点安全岛的过程称为第二阶段；

东西左转非机动车的第一阶段与东西直行机动车和东西左转机动车同相位放行，东西左转非机动车从起点安全岛行驶至左转非机动车二次待行区停车等待第二阶段信号灯指示；东西左转非机动车的第二阶段与南北直行机动车和南北左转机动车同相位放行；

南北左转非机动车的第一阶段与南北直行机动车和南北左转机动车同相位放行，南北左转非机动车从起点安全岛行驶至左转非机动车二次待行区停车等待第二阶段信号灯指示；南北左转非机动车的第二阶段与东西直行机动车和东西左转机动车同相位放行。

本发明的有益效果是：本发明提出了一种连续流交叉口左转非机动车交通组织系统及信号控制方法，本发明通过对连续流交叉口的几何布局进行优化改进，在主信号交叉口左转机动车和直行机动车行驶轨迹之间设置路口左转非机动车道，有效避免了左转非机动车和直行机动车的冲突，并设计了相应的信号相位方案和控制方法，以保证左转非机动车安全过街，显著地提升了连续流交叉口运行效率。

通过采用彩色路面铺装的路口左转非机动车道，有助于左转机动车和直行机动车正确识别各自的行驶轨迹，避免发生侧撞等安全事故，使得各种类型的交通参与者各行其道，保证了连续流交叉口稳定的运行。

附图说明

图1为连续流交叉口左转非机动车过街的交通设计和东西左转非机动车第一阶段交通组织示意图；

图中，G为预信号交叉口，E为出口直行车道，F为移位左转车道，C为左转非机动车二次待行区，B为路口左转非机动车道，对于东进口的左转非机动车来说，D为起点安全岛，A为终点安全岛；

图2为连续流交叉口左转非机动车过街的交通设计和东西左转非机动车第二阶段交通组织示意图；

图3为连续流交叉口左转非机动车过街的信号相位相序方案的示意图。

具体实施方式

具体实施方式一、结合图1和图2说明本实施方式。本实施方式所述的一种连续流交叉口左转非机动车交通组织系统，所述系统的交通几何设计具体为：

对于连续流交叉口的各个出口，在出口直行车道与移位左转车道之间的分隔带处，且靠近主信号交叉口一侧设置左转非机动车二次待行区；

在主信号交叉口中央，在东进口的直行机动车行驶轨迹与西进口的左转机动车行驶轨迹之间设置供东进口的左转非机动车从起点安全岛行驶至位于西进口的左转非机动车二次待行区的路口左转非机动车道；

在西进口的直行机动车行驶轨迹与东进口的左转机动车行驶轨迹之间设置供西进口的左转非机动车从起点安全岛行驶至位于东进口的左转非机动车二次待行区的路口左转非机动车道；

在南进口的直行机动车行驶轨迹与北进口的左转机动车行驶轨迹之间设置供南进口的左转非机动车从起点安全岛行驶至位于北进口的左转非机动车二次待行区的路口左转非机动车道；

在北进口的直行机动车行驶轨迹与南进口的左转机动车行驶轨迹之间设置供北进口的左转非机动车从起点安全岛行驶至位于南进口的左转非机动车二次待行区的路口左转非机动车道。

以西进口为例，进口方向是指从西侧向主信号交叉口行驶的方向，出口方向是指从主信号交叉口向西侧行驶的方向。路口左转非机动车道，仅供左转非机动车从起点安全岛单向行驶至左转非机动车二次待行区，不允许非机动车反向通行。为增强醒目性，采用彩色路面铺装效果更优。为便于区分，将路口原有的非机动车道称为路口横向非机动车道，路口横向非机动车道与主信号交叉口的人行横道平行，且比人行横道更靠近主信号交叉口的中央。

本实施方式中的连续流交叉口是专利申请CN112289042A中的交叉口。

具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是，所述左转非机动车二次待行区的面积满足如下要求：

式中：A_max为左转非机动车二次待行区的面积，单位是m²；K^b为非机动车停车密度，单位是辆/m²；μ为非机动车流量波动系数；C为信号周期时长，单位是s；

为左转非机动车交通需求，单位是辆/s。

为能容纳上一阶段到来的所有左转非机动车停车排队，可通过调整出口直行车道与移位左转车道之间的分隔带宽度，或者将停车线往后移，以增加左转非机动车二次待行区面积。

具体实施方式三、结合图3说明本实施方式。本实施方式所述的一种连续流交叉口左转非机动车交通组织系统的信号控制方法，所述信号控制方法具体为：

所述连续流交叉口的主信号为两相位控制，所述两相位控制分别为东西直行和东西左转组成的组合通行相位以及南北直行和南北左转组成的组合通行相位；

将左转非机动车从起点安全岛行驶至左转非机动车二次待行区的过程称为第一阶段，将左转非机动车从左转非机动车二次待行区经路口横向非机动车道行驶至终点安全岛的过程称为第二阶段；

东西左转非机动车的第一阶段与东西直行机动车和东西左转机动车同相位放行，东西左转非机动车从起点安全岛行驶至左转非机动车二次待行区停车等待第二阶段信号灯指示；东西左转非机动车的第二阶段与南北直行机动车和南北左转机动车同相位放行；

南北左转非机动车的第一阶段与南北直行机动车和南北左转机动车同相位放行，南北左转非机动车从起点安全岛行驶至左转非机动车二次待行区停车等待第二阶段信号灯指示；南北左转非机动车的第二阶段与东西直行机动车和东西左转机动车同相位放行。

具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式三不同的是，所述东西左转非机动车的第二阶段放行时，东西左转非机动车与南北左转机动车同相位寻找穿越间隙放行。

具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式三不同的是，所述东西左转非机动车的第二阶段放行时，当南北直行机动车相位绿灯启亮后，东西左转非机动车的第二阶段开始放行，南北左转机动车相位绿灯比南北直行机动车相位绿灯迟起时间

东西左转非机动车在第一阶段，与东西直行和东西左转机动车同相位放行，从起点安全岛行驶至左转非机动车二次待行区停车等待第二阶段信号灯指示。东西左转非机动车在第二阶段，可选择与南北左转机动车同相位寻找可穿越间隙放行，或者选择南北左转机动车相位迟起以保证东西左转非机动车优先穿过冲突区域两种方式，从左转非机动车二次待行区行驶至终点安全岛，从而完成整个左转过程。

具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式三不同的是，所述南北左转非机动车的第二阶段放行时，南北左转非机动车与东西左转机动车同相位寻找穿越间隙放行。

具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式三不同的是，所述南北左转非机动车的第二阶段放行时，当东西直行机动车相位绿灯启亮后，南北左转非机动车的第二阶段开始放行，东西左转机动车相位绿灯比东西直行机动车相位绿灯迟起时间

南北左转非机动车在第一阶段，与南北直行和南北左转机动车同相位放行，从起点安全岛行驶至左转非机动车二次待行区停车等待第二阶段信号灯指示。南北左转非机动车在第二阶段，可选择与东西左转机动车同相位寻找可穿越间隙放行，或者选择东西左转机动车相位迟起以保证南北左转非机动车优先穿过冲突区域两种方式，从左转非机动车二次待行区行驶至终点安全岛，从而完成整个左转过程。

具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式三不同的是，所述左转非机动车完成第一阶段所需的时间为：

式中：t为左转非机动车完成第一阶段所需的时间，L₁为左转非机动车在第一阶段从起点安全岛到达左转非机动车二次待行区的行驶轨迹长度，单位是m；

为左转非机动车行驶速度，单位是m/s；

为左转非机动车在第一阶段，起点安全岛至左转非机动车二次停车待行区之间通行区域的饱和流率，单位是辆/s；μ为非机动车流量波动系数；C为信号周期时长，单位是s；

为左转非机动车交通需求，单位是辆/s。

具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式八不同的是，所述左转非机动车完成第一阶段所需的时间小于等于第一阶段机动车相位时长：

其中，

为第一阶段机动车相位时长，单位是s。

具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式五或七不同的是，所述迟起时间

为：

式中：L₂为所有出口直行车道宽度之和，即第二阶段左转非机动车和左转机动车冲突区域对应的路口横向非机动车道长度，单位是m；

为路口横向非机动车道饱和流率，单位是辆/s；

为左转非机动车行驶速度，单位是m/s；μ为非机动车流量波动系数；C为信号周期时长，单位是s；

为左转非机动车交通需求，单位是辆/s。

本发明不局限于图1所示的设置有右转专用道的连续流交叉口，是否设置右转专用道、车道数及车道分配等都不影响本发明应用，也可应用于其他形式的连续流交叉口。

实施例

本发明的目的是通过对连续流交叉口几何布局进行优化改进，在保证直行机动车通行权益的情况下，解决左转非机动车通行问题，使得左转非机动车和直行机动车不存在冲突，从而提升连续流交叉口的运行效率，对此提出了一种连续流交叉口左转非机动车交通组织系统及控制方法。

本发明的关键技术方案如下：

所述连续流交叉口左转非机动车过街的交通几何设计包括：

在出口直行车道(图1中E)与移位左转车道(图1中F)之间的分隔带处，靠近主信号交叉口一侧，设置左转非机动车二次待行区(图1中C)。为能容纳上一阶段到来的所有左转非机动车停车排队，可通过调整出口直行车道与移位左转车道之间的分隔带宽度，或者将停车线往后移，以增加左转非机动车二次待行区面积。

在主信号交叉口中央直行机动车行驶轨迹与左转机动车行驶轨迹之间设置路口左转非机动车道(图1中B)，仅供左转非机动车从起点安全岛单向行驶至左转非机动车二次待行区，不允许非机动车反向通行。为增强醒目性，采用彩色路面铺装效果更优。为便于区分，将路口原有的非机动车道称为路口横向非机动车道。

所述连续流交叉口左转非机动车过街的交通组织系统包括：

连续流交叉口主信号为两相位控制，分别为东西直行和东西左转组成的组合通行相位、南北直行和南北左转组成的组合通行相位。

东西左转非机动车在第一阶段，与东西直行和东西左转机动车同相位放行，从起点安全岛行驶至左转非机动车二次待行区停车等待第二阶段信号灯指示。东西左转非机动车在第二阶段，可选择与南北左转机动车同相位寻找可穿越间隙放行，或者选择南北左转机动车相位迟起以保证东西左转非机动车优先穿过冲突区域两种方式，从左转非机动车二次待行区行驶至终点安全岛，从而完成整个左转过程。

南北左转非机动车在第一阶段，与南北直行和南北左转机动车同相位放行，从起点安全岛行驶至左转非机动车二次待行区停车等待第二阶段信号灯指示。南北左转非机动车在第二阶段，可选择与东西左转机动车同相位寻找可穿越间隙放行，或者选择东西左转机动车相位迟起以保证南北左转非机动车优先穿过冲突区域两种方式，从左转非机动车二次待行区行驶至终点安全岛，从而完成整个左转过程。

所述连续流交叉口左转非机动车过街的控制方法包括：

左转非机动车二次待行区要求能够容纳第一阶段到来的所有左转非机动车，具体条件如下：

式中：A_max为左转非机动车二次待行区面积，m²；K^b为非机动车停车密度，辆/m²；μ为非机动车流量波动系数；C为信号周期时长，s；

为左转非机动车交通需求，辆/s。

所有左转非机动车完成第一阶段穿越所需的时间不大于机动车相位时长，具体条件如下

式中：L₁为左转非机动车在第一阶段从安全岛到达左转非机动车二次待行区的行驶轨迹长度，m；

为左转非机动车行驶速度，m/s；

为左转非机动车在第一阶段，安全岛至左转非机动车二次停车待行区之间通行区域的饱和流率，辆/s；

为第一阶段机动车相位时长，s。

第二阶段若采用左转机动车相位迟起，以保证左转非机动车通行优先的方式，则左转机动车相位迟起时间为

式中：

为在第二阶段左转机动车相位迟起时间，s；L₂为所有出口直行车道宽度之和，即第二阶段左转非机动车和左转机动车冲突区域对应的路口横向非机动车道长度，m；

为路口横向非机动车道饱和流率，辆/s。

本发明的上述算例仅为详细地说明本发明的计算模型和计算流程，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (10)

1.一种连续流交叉口左转非机动车交通组织系统，其特征在于，所述系统的交通几何设计具体为：

对于连续流交叉口的各个出口，在出口直行车道与移位左转车道之间的分隔带处，且靠近主信号交叉口一侧设置左转非机动车二次待行区；

在主信号交叉口中央，在东进口的直行机动车行驶轨迹与西进口的左转机动车行驶轨迹之间设置供东进口的左转非机动车从起点安全岛行驶至位于西进口的左转非机动车二次待行区的路口左转非机动车道；

在西进口的直行机动车行驶轨迹与东进口的左转机动车行驶轨迹之间设置供西进口的左转非机动车从起点安全岛行驶至位于东进口的左转非机动车二次待行区的路口左转非机动车道；

在南进口的直行机动车行驶轨迹与北进口的左转机动车行驶轨迹之间设置供南进口的左转非机动车从起点安全岛行驶至位于北进口的左转非机动车二次待行区的路口左转非机动车道；

在北进口的直行机动车行驶轨迹与南进口的左转机动车行驶轨迹之间设置供北进口的左转非机动车从起点安全岛行驶至位于南进口的左转非机动车二次待行区的路口左转非机动车道。

2.根据权利要求1所述的一种连续流交叉口左转非机动车交通组织系统，其特征在于，所述左转非机动车二次待行区的面积满足如下要求：

式中：A_max为左转非机动车二次待行区的面积，单位是m²；K^b为非机动车停车密度，单位是辆/m²；μ为非机动车流量波动系数；C为信号周期时长，单位是s；

为左转非机动车交通需求，单位是辆/s。

3.基于权利要求1所述的一种连续流交叉口左转非机动车交通组织系统的信号控制方法，其特征在于，所述信号控制方法具体为：

所述连续流交叉口的主信号为两相位控制，所述两相位控制分别为东西直行和东西左转组成的组合通行相位以及南北直行和南北左转组成的组合通行相位；

将左转非机动车从起点安全岛行驶至左转非机动车二次待行区的过程称为第一阶段，将左转非机动车从左转非机动车二次待行区经路口横向非机动车道行驶至终点安全岛的过程称为第二阶段；

东西左转非机动车的第一阶段与东西直行机动车和东西左转机动车同相位放行，东西左转非机动车从起点安全岛行驶至左转非机动车二次待行区停车等待第二阶段信号灯指示；东西左转非机动车的第二阶段与南北直行机动车和南北左转机动车同相位放行；

南北左转非机动车的第一阶段与南北直行机动车和南北左转机动车同相位放行，南北左转非机动车从起点安全岛行驶至左转非机动车二次待行区停车等待第二阶段信号灯指示；南北左转非机动车的第二阶段与东西直行机动车和东西左转机动车同相位放行。

4.根据权利要求3所述的一种连续流交叉口左转非机动车交通组织系统的信号控制方法，其特征在于，所述东西左转非机动车的第二阶段放行时，东西左转非机动车与南北左转机动车同相位寻找穿越间隙放行。

5.根据权利要求3所述的一种连续流交叉口左转非机动车交通组织系统的信号控制方法，其特征在于，所述东西左转非机动车的第二阶段放行时，当南北直行机动车相位绿灯启亮后，东西左转非机动车的第二阶段开始放行，南北左转机动车相位绿灯比南北直行机动车相位绿灯迟起时间

6.根据权利要求3所述的一种连续流交叉口左转非机动车交通组织系统的信号控制方法，其特征在于，所述南北左转非机动车的第二阶段放行时，南北左转非机动车与东西左转机动车同相位寻找穿越间隙放行。

7.根据权利要求3所述的一种连续流交叉口左转非机动车交通组织系统的信号控制方法，其特征在于，所述南北左转非机动车的第二阶段放行时，当东西直行机动车相位绿灯启亮后，南北左转非机动车的第二阶段开始放行，东西左转机动车相位绿灯比东西直行机动车相位绿灯迟起时间

8.根据权利要求3所述的一种连续流交叉口左转非机动车交通组织系统的信号控制方法，其特征在于，所述左转非机动车完成第一阶段所需的时间为：

式中：t为左转非机动车完成第一阶段所需的时间，L₁为左转非机动车在第一阶段从起点安全岛到达左转非机动车二次待行区的行驶轨迹长度，单位是m；

为左转非机动车行驶速度，单位是m/s；

为左转非机动车在第一阶段，起点安全岛至左转非机动车二次停车待行区之间通行区域的饱和流率，单位是辆/s；μ为非机动车流量波动系数；C为信号周期时长，单位是s；

为左转非机动车交通需求，单位是辆/s。

9.根据权利要求8所述的一种连续流交叉口左转非机动车交通组织系统的信号控制方法，其特征在于，所述左转非机动车完成第一阶段所需的时间小于等于第一阶段机动车相位时长：

其中，

为第一阶段机动车相位时长，单位是s。

10.根据权利要求5或7所述的一种连续流交叉口左转非机动车交通组织系统的信号控制方法，其特征在于，所述迟起时间

为：

式中：L₂为所有出口直行车道宽度之和，即第二阶段左转非机动车和左转机动车冲突区域对应的路口横向非机动车道长度，单位是m；

为路口横向非机动车道饱和流率，单位是辆/s；

为左转非机动车行驶速度，单位是m/s；μ为非机动车流量波动系数；C为信号周期时长，单位是s；

为左转非机动车交通需求，单位是辆/s。

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