CN114737425A - 全融合式城市道路交通组织的控制系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种全融合式城市道路交通组织的控制系统及控制方法，为了提高城市道路十字路口的交通通行效率的技术问题，系统中包括十字交叉路口和两个十字交叉路口之间的直行路段，其中十字交叉路口包括由四个通行方向的主人行横道围成的中心交叉通行区、在中心交叉通行区中央设置的交通指挥台、在每个通行方向设置的前行机动车道、前行非机动车道、对向机动车道、对向非机动车道、右转专用道，以及主信号灯，直行路段中包括前行机动车道和前行非机动车道，关键是：所述的右转专用道包括并行设置的机动车右转专用道和非机动车右转专用道，机动车右转专用道设置在非机动车右转专用道的外侧。

Description

全融合式城市道路交通组织的控制系统及控制方法

技术领域

本发明属于城市道路交通组织的指挥控制技术领域，涉及到一种全融合式城市道路交通组织的控制系统及控制方法，特别是可以大幅度提高通行效率的交通控制系统及控制方法。

背景技术

随着城市居住人口数量的不断增加以及人们生活水平的日益提高，机动车的数量在不断增加，交通工具在更加便利的同时，也给城市道路通行带来了更大的压力。要解决城市道路拥堵的问题，仅仅靠拓宽马路这一项是不够的，毕竟很多道路是有宽度上限的。因此本领域技术人员在长期的研究与实践中发现，通过提高通行效率也能解决一定的路口拥堵问题。

目前比较有效的提高通行效率方式中，借道左转法算是其中一种。它利用了对向车道空闲的时间段进行左转待停，这样就可以增加左转机动车辆的通行效率，同时也就增加了直行的机动车通行效率，同时还解决了机动车掉头问题。还有对左转的机动车和直行的机动车在合理的时间内先进入一段待停的区域。但这些方式解决了一定的机动车通行效率，众所周知，很多交通路口的通行效率不高，除了机动车本身之外，非机动车以及行人也是交通通行的因素，由此引发出的机动车与非机动车、机动车与行人、非机动车与行人之间的避让问题，也严重影响了整体十字路口的通行效率。

除此之外，行人想通过斑马线穿越到对面人行道，以下三点因此都对交通堵塞起着关键因素：

第一，面临着机动车与非机动车右转车辆的干扰；

第二，穿越过机动车前进方向位置后还要面临又一次的机动车与非机动车右转车辆的干扰；

第三、行人直行与左转时的距离较长，当流量大时，加之遇到右转车辆的干扰，使得一部分行人在红灯后还没有到达对面人行道，影响了接下来的交叉方向的通行。

针对非机动车辆，以下因素导致非机动车辆的通行效率低下：

第一，以往非机动车直行时，会受到机动车右转的干扰，导致要么右转机动车通行不畅，要么影响了非机动车直行的效率；

第二，非机动车在左转时，需要先进行直行，在左转待停区等待，待垂直向车道绿灯时，方可再直行实现左转，等待时间长，同时还会和右转车辆发生干扰；

第三，非机动车右转时，由于前面挤满了直行或左转的非机动车，导致根本无法右转，只能待停；

第四，非机动车为了方便左转，会出现为避免等待较长时间而在人行横道上逆向行驶的情况，大大增加了行人安全的隐患。

针对机动车，由于左转时间短，造成通行车辆数量较少；直行通行车辆需求量较大，且路口距离较长导致车辆滞留数量多；机动车右转过程中，在前方绿灯时需要礼让右侧的非机动车和行人，当前方红灯时，又需要礼让横向的非机动车与行人，因此无论前方绿灯或是红灯，机动车都需要礼让，而且在横向非机动车二次直行左转待停时，也会影响机动车右转的通行路线，最终造成右转机动车的通行时间大大减少。

以上情况经常发生，在高峰期时非常容易进入恶性循环。随着人们综合素质的提高，相互谦让在一定程度上，也是影响交通通行效率的因素。在这一大难题上，本技术领域技术人员始终未能解决。毕竟，不是所有的路口都可以修建成地上、地下、空中的立体桥路口。在当下的标准路口中，如何能进一步提高通行效率，一直困扰着本领域技术人员。

发明内容

本发明的目的是为了提高城市道路十字路口的交通通行效率的技术问题，设计了全融合式城市道路交通组织的控制系统及控制方法，通过将行人、非机动车、机动车的路线完全分离开，做到行人、非机动车、机动车相互不干扰，通过信号灯以及行进道路的合理布局，提高了十字路口的通行效率。

本发明采用的技术方案是，全融合式城市道路交通组织的控制系统，包括十字交叉路口和两个十字交叉路口之间的直行路段，其中十字交叉路口包括由四个通行方向的主人行横道围成的中心交叉通行区、在中心交叉通行区中央设置的交通指挥台、在每个通行方向设置的前行机动车道、前行非机动车道、对向机动车道、对向非机动车道、右转专用道，以及主信号灯，直行路段中包括前行机动车道和前行非机动车道，关键是：所述的右转专用道包括并行设置的机动车右转专用道和非机动车右转专用道，机动车右转专用道设置在非机动车右转专用道的外侧，在右转专用道的转弯路径中设置辅人行横道，并且由右转专用道的转弯路径与本向的前行机动车道和交叉方向的对向机动车道围成了行人等待区，直行路段中，在前行非机动车道的右侧设置机动车右转专用道，机动车右转专用道、非机动车右转专用道与前行非机动车道之间设置有分道行驶区。

在中心交叉通行区设置四个通行方向的非机动车左转引导区。

在辅人行横道处还设置有用于管理右转专用道与行人交叉通行的辅信号灯。

在十字路口的40-80米的前行机动车道的最左侧车道开设左转待转区入口以及左转待转信号灯。

本发明还涉及一种全融合式城市道路交通组织的控制方法，所述的控制方法是在上述控制系统基础上实现，所述的控制方法是：

a、在每一个通行方向中，将机动车与非机动车的直行、左转与右转信号同行分开控制，其中中心交叉通行区借助主信号灯只通行直行与左转的机动车与非机动车，机动车右转专用道和非机动车右转专用道同时通行右转的机动车与非机动车；

b、主信号灯同时控制左转的机动车与非机动车先进行左转，主信号灯再同时控制直行的机动车与非机动车进行直行；

c、右转的机动车与非机动车不受主信号灯控制，直接分别在机动车右转专用道和非机动车右转专用道进行通行，在直行路段的分道行驶区礼让通行；

d、行人通行时，先从人行道通过辅人行横道至行人等待区，再通过主人行横道到达行人等待区，最后再通过辅人行横道到达目标的人行道。

在机动车右转专用道和非机动车右转专用道与辅人行横道的交叉位置设置辅信号灯，在此基础上，所述的步骤c中，辅信号灯控制右转的机动车、非机动车以及辅人行横道的行人的通行。

所述的步骤b中，左转的机动车借助左转待转区入口、左转待转信号控制灯以及对向机动车道进行左转待转。

在左转待转区入口处借助左转待转信号控制灯实现本向车道的机动车掉头控制。

本发明的有益效果是，

1、采用了机动车右转专用道和非机动车右转专用道，且机动车右转专用道设置在非机动车右转专用道的外侧，可以将直行前行非机动车道停车线尽可能的向交通指挥台方向靠拢，缩小中心交叉通行区的范围，缩短直行与左转车辆的通行距离；同时，右转机动车辆与前行的非机动车辆完全隔离开，相互不干扰，提高了机动车与非机动车的通行效率。

2、将所有直行的人行横道一分为三，通过辅人行横道与主人行横道、以及行人等待区的合理设置，将行人直行与车辆右转的交叉避让情况彻底消除；同时，即使行人左转时，也可以依靠行人等待区避免和车辆产生干扰。

3、通过设置机动车右转专用道和非机动车右转专用道，中心交叉通行区仅有直行与左转的车辆，因此机动车与非机动车可以同时按照主信号灯的控制进行行驶，特别是左转的非机动车辆，避免了以往非机动车左转时的左转距离长、等待时间长的问题。

4、由于机动车右转专用道的设计，左转待转区的道路可以占用所有对向车道，增大了左转机动车的通行效率。

附图说明

图1是本发明的十字交叉路口的交通布局图。

图2是图1中圆圈实线区域的局部放大图。

图3是本发明的直行路段的交通布局图。

图4是现有技术的城市道路十字路口的交通布局图。

附图中，1代表主人行横道，2代表中心交叉通行区，3代表交通指挥台，4代表前行机动车道，5代表前行非机动车道，6代表对向机动车道，7代表对向非机动车道，8代表主信号灯，9代表机动车右转专用道，10代表非机动车右转专用道，11代表辅人行横道，12代表行人等待区，13代表非机动车左转引导区，14代表辅信号灯，15代表左转待转区入口，16代表左转待转信号灯，17代表分道行驶区。

具体实施方式

结合图1至图4，具体说明下本发明中的交通控制系统的结构以及控制方法。为了方便描述，图1和图2中标明了东、南、西、北四个方向。

本交通控制系统在十字交叉路口共涉及三大区域，分别是中心交叉通行区2、机动车左转待转区和车辆右转区。其中中心交叉通行区2涉及机动车与非机动车的左转与直行，以及行人的直行；机动车左转待转区由对向机动车道6、左转待转区入口15以及左转待转信号灯16组成；车辆右转区由机动车右转专用道9、非机动车右转专用道10、辅人行横道11、以及辅信号灯14组成。

参看图1和图2，机动车、非机动车以及行人以从南出发为例，通过本方案的系统结构以及控制方法分别进行说明具体同行方案。

一、针对机动车

1、机动车左转与掉头

在十字路口的40-80米的前行机动车道4的最左侧车道开设左转待转区入口15以及左转待转信号灯16，当左转待转信号灯16绿灯时，机动车可在左转待转区入口15进入到对向机动车道6左转待转以及机动车的掉头；当南向的主信号灯8左转绿灯时，已进入左转待转区的机动车向西进行左转通行，此期间如果有掉头车辆仍然可以掉头。与图3中现有技术相比，左转通行的车辆是原来的3倍，而且左转的通过距离相对缩短。

2、机动车直行

当南向主信号灯8左转红灯、直行绿灯时，南向的左转待转信号灯16显示为红灯，如需左转或掉头的机动车，须在左转待转区入口15排队等待；直行的机动车在中心交叉通行区2进行由南向北直行，通过图2和图3的对比可以看出，本方案中大大缩短了中心交叉通行区2的范围，使得直行通过的距离明显缩短。与图3中的现有技术相比，同样的单向3车道，可以使直行通行的车辆是原来的3倍，而且直行的通过距离相对缩短。

3、机动车右转

机动车右转车辆不受主信号灯8控制。在到达十字路口之前与通过十字路口后的50-200米范围开设的分道行驶区17的并线区，方便机动车驶入或驶出最右侧的机动车右转专用道9。在经过车辆右转区的辅人行横道11时只需要礼让行人即可通行。参看图3，右转后的机动车在下一路口直行或左转，则在通过十字路口后的分道行驶区17并入前行机动车道4即可；如果右转后的机动车在下一路口还需要右转，则保持在机动车右转专用道9进行直行即可进入下一路口的机动车右转专用道9。与图4的现有技术相比，在十字路口时完全不会和非机动车与行人发生冲突，增加了机动车右转通行效率。

二、针对非机动车

由于在十字路口之前设置的机非混合的并线路口，非机动车提前进入了设置在机动车右转专用道9左侧的前行非机动车道5，准备进行左转、直行或右转行驶。

1、非机动车左转

由于主人行横道1的大幅度提前，缩短了中心交叉通行区2的范围，因此当南向的主信号灯8左转绿灯时，沿着非机动车左转引导区13与机动车同时进行左转通行。而现有技术中，非机动车左转则需要先向北直行进行待停，等到东西方向直行绿灯时再向西直行方能实现非机动车的左转。相比之下，本方案不仅缩短了非机动车左转通行的距离，而且在非机动车左转过程中无需任何等待，一次性左转到目标车道，大大减少了非机动车左转的时间。

2、非机动车直行

当南向的主信号灯8直行绿灯时，非机动车进行直行。还是因为主人行横道1的大幅度提前，缩短了中心交叉通行区2的范围，因此在非机动车直行时缩减了直行通行距离与时间，同样也提高了非机动车通行效率。

3、非机动车右转

在非机动车可以直接进入机动车右转专用道9左侧的非机动车右转专用道10直接右转，右转后的非机动车在前行非机动车道5行驶即可。

三、针对行人

行人右转与现有技术保持一致，在此不进行赘述。

1、行人直行

现有技术中，行人直行需要受主信号灯8的控制，而且要受到非机动车与机动车右转的两次干扰，加之整个人行横道距离较长，影响了行人的通行时间，同时还耽误了机动车与非机动车右转的效率。本方案将现有技术的人行横道一分为三，两端头的辅人行横道11和中间的主人行横道1借助两个行人等待区12隔开，这样既缩短了行人通过中心交叉通行区2时的距离，又实现了在等待时对车辆的隔离，使得行人更加安全。

行人需要直行时，先通过辅人行横道11到第一个行人等待区12，当主信号灯8直行绿灯时，通过主人行横道1到第二个行人等待区12，再通过辅人行横道11到达对向的人行道。通过辅人行横道11时，辅信号灯14会优先让行人通过，使机动车与非机动车礼让行人。

2、行人左转

当行人需要左转时，在直行到达第二个行人等待区12后，再通过第二个主人行横道1到第三个行人等待区12后，通过辅人行横道11到达人行道。

辅信号灯12采用人体感应的自动控制系统，当有行人接近时自动控制右转专用道上的辅信号灯12发出黄灯告警，配合文字，诸如“暂时禁行、礼让行人”的字样。当然，辅信号灯12采用人体感应的自动控制系统外，也可以采用红绿灯控制方式。无论采用何种方式，辅信号灯12的控制完全可以和主信号灯8隔离开来，二者之间完全可以独立控制，互不干扰。

由上面的方案可以看到，右转的车辆与行人的通行完全没有影响到中心交叉通行区2的通行。因此本发明将右转车辆与直行车辆做到了完全分离。主信号灯8和辅信号灯14可以是完全两个独立的控制系统，与以往的左转、直行、右转信号需要同时考虑时常的方案完全不同，本方案可以完全独立开。

本方案中也考虑到了机动车右转专用道9与非机动车右转专用道10的合理安排问题。由于机动车右转专用道9设置在了非机动车右转专用道10的外侧，需要右转的机动车通过前行非机动车道5驶入机动车右转专用道9。需要直行或左转的机动车通过前行非机动车道5驶出机动车右转专用道9。因此需要在到达十字路口之前以及通过十字路口后的50-200米范围开设机非混合的并线路口，即分道行驶区17，方便机动车驶入或驶出机动车右转专用道9。

针对行人的直行以及左转方案中，在直行时，将原有的人行横道一分为三，两端头的辅人行横道11和中间的主人行横道1借助两个行人等待区12隔开，这样既缩短了行人通过中心交叉通行区2时的距离，又实现了在等待时对车辆的隔离，使得行人更加安全。

Claims (8)

1.全融合式城市道路交通组织的控制系统，包括十字交叉路口和两个十字交叉路口之间的直行路段，其中十字交叉路口包括由四个通行方向的主人行横道(1)围成的中心交叉通行区(2)、在中心交叉通行区(2)中央设置的交通指挥台(3)、在每个通行方向设置的前行机动车道(4)、前行非机动车道(5)、对向机动车道(6)、对向非机动车道(7)、右转专用道，以及主信号灯(8)；直行路段中包括前行机动车道(4)和前行非机动车道(5)，其特征在于：所述的右转专用道包括并行设置的机动车右转专用道(9)和非机动车右转专用道(10)，机动车右转专用道(9)设置在非机动车右转专用道(10)的外侧，在右转专用道的转弯路径中设置辅人行横道(11)，并且由右转专用道的转弯路径与本向的前行机动车道(4)和交叉方向的对向机动车道(6)围成了行人等待区(12)；

直行路段中，在前行非机动车道(5)的右侧设置机动车右转专用道(9)，机动车右转专用道(9)、非机动车右转专用道(10)与前行非机动车道(5)之间设置有分道行驶区(17)。

2.根据权利要求1所述的全融合式城市道路交通组织的控制系统，其特征在于：在中心交叉通行区(2)设置四个通行方向的非机动车左转引导区(13)。

3.根据权利要求1所述的全融合式城市道路交通组织的控制系统，其特征在于：在辅人行横道(11)处还设置有用于管理右转专用道与行人交叉通行的辅信号灯(14)。

4.根据权利要求1所述的全融合式城市道路交通组织的控制系统，其特征在于：在十字路口的40-80米的前行机动车道(4)的最左侧车道开设左转待转区入口(15)以及左转待转信号灯(16)。

5.全融合式城市道路交通组织的控制方法，在权利要求1-4任意一项所述的控制系统的基础上实现，其特征在于：所述的控制方法是：

a、在每一个通行方向中，将机动车与非机动车的直行、左转与右转信号同行分开控制，其中中心交叉通行区(2)借助主信号灯(8)只通行直行与左转的机动车与非机动车，机动车右转专用道(9)和非机动车右转专用道(10)同时通行右转的机动车与非机动车；

b、主信号灯(8)同时控制左转的机动车与非机动车先进行左转，主信号灯(8)再同时控制直行的机动车与非机动车进行直行；

c、右转的机动车与非机动车不受主信号灯(8)控制，直接分别在机动车右转专用道(9)和非机动车右转专用道(10)进行通行，在直行路段的分道行驶区(17)礼让通行；

d、行人通行时，先从人行道通过辅人行横道(11)至行人等待区(12)，再通过主人行横道(1)到达行人等待区(12)，最后再通过辅人行横道(11)到达目标的人行道。

6.根据权利要求5所述的全融合式城市道路交通组织的控制方法，其特征在于：在机动车右转专用道(9)和非机动车右转专用道(10)与辅人行横道(11)的交叉位置设置辅信号灯(14)，在此基础上，所述的步骤c中，辅信号灯(14)控制右转的机动车、非机动车以及辅人行横道(11)的行人的通行。

7.根据权利要求5所述的全融合式城市道路交通组织的控制方法，其特征在于：所述的步骤b中，左转的机动车借助左转待转区入口(15)、左转待转信号灯(16)以及对向机动车道(6)进行左转待转。

8.根据权利要求7所述的全融合式城市道路交通组织的控制方法，其特征在于：在左转待转区入口(15)处借助左转待转信号灯(16)实现本向车道的机动车掉头控制。

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