CN116084224B - 一种基于动态车道控制的交叉口交通设计系统及车辆运行方法 - Google Patents

Abstract

一种基于动态车道控制的交叉口交通设计系统及车辆运行方法，它属于交通工程领域。本发明解决了现有非常规交叉口只适用特定交通场景，在其它交通场景通行效率反而降低的问题。本发明在各方向路段上设置预信号交叉口，将预信号交叉口与主信号交叉口之间除右转专用车道外的所有车道划分为综合功能区，综合功能区的所有车道可动态调整车道功能和车道行车方向，在主、预信号交叉口处配套设置车道信号灯，用于控制各车道是否允许放行以及允许驶入下一组车道集中哪些车道，实现运营期常规交叉口、借道左转交叉口、排阵式交叉口、连续流交叉口、平行流交叉口、对称上游交叉口中交通组织方式单一及组合设置的动态切换。本发明方法可以应用于交通工程领域。

Description

一种基于动态车道控制的交叉口交通设计系统及车辆运行 方法

技术领域

本发明属于交通工程领域，具体涉及一种基于动态车道控制的交叉口交通设计系统及车辆运行方法。

背景技术

目前，国内外信号控制交叉口普遍采用常规交叉口(ConventionalIntersection)设计，即通过设置左转保护相位以避免交叉口左转和直行冲突，同时各车道仅允许左转、直行和驶出车流中的一种车流使用，且出口车道应位于左转车道左侧、左转车道位于直行车道左侧，多种因素导致交叉口道路通行资源利用率不高，容易出现高峰时段交通拥堵现象。

为此，国内外提出了包括借道左转交叉口(Contraflow Left-turn Lane)、排阵式交叉口(Tandem Intersection)、连续流交叉口(Continuous Flow Intersection)、平行流交叉口(Parallel Flow Intersection)、对称上游交叉口(Upstream SignalizedCrossover，双钮型交叉口(Double Crossover Intersection)和对称交叉口(SymmetricIntersection)在内的多种非常规交叉口设计(Unconventional Arterial IntersectionDesigns)，通过特殊的几何设计和运行规则以提升交叉口通行能力，部分非常规交叉口相对于常规交叉口能提升1倍左右的通行能力，通行能力提升幅度显著。但正是由于非常规交叉口特殊的几何设计和运行规则，导致各种类型非常规交叉口只适用于特定的交通场景，在其它交通场景下交叉口通行效率反而可能降低。而非常规交叉口的实施需要进行大规模交叉口工程改造，一经落地，便不可随意更换交叉口类型，同时各流向所使用车道数也不能随意改变。考虑到交叉口各流向交通量和交通组成具有随机波动性，在一天中不同时段差异性较大，导致建造非常规交叉口只在部分时段能够改善交叉口通行效率，在其它时段反而可能恶化交叉口通行效率，从而使非常规交叉口实地工程应用的可行性并不高，在城市交叉口难以大规模推广应用。

常规交叉口运行规则简单，是国内外普遍采用的交叉口设计方案，但其通行能力不高。非常规交叉口能够显著提升交叉口通行能力，但各种类型的非常规交叉口只适用于特定的交通场景，在其它交通场景通行效率反而降低，实用性不佳。

发明内容

本发明的目的是为解决现有非常规交叉口只适用特定交通场景，在其它交通场景通行效率反而降低的问题，而提出的一种基于动态车道控制的交叉口交通设计系统及车辆运行方法。

本发明为解决上述技术问题所采取的技术方案是：

一种基于动态车道控制的交叉口交通设计系统，所述系统以各方向道路相交的交叉口作为主信号交叉口，将主信号交叉口的道路西、南、东和北四个方向分别编号为j∈{1,2,3,4}，即将西向编号为j＝1、将南向编号为j＝2、将东向编号为j＝3、将北向编号为j＝4；并在主信号交叉口各方向道路的进口和出口最外侧增设右转专用车道；

右转专用车道采用下述的方式(1)或方式(2)进行设置：

(1)在进口和出口的外侧进行扩建，将扩建的车道作为右转专用车道，以供右转车辆行驶，如图1所示；

(2)将道路进口的最外侧车道和出口的最外侧车道作为右转专用车道，如图2所示；

若路口便于扩建，则采用方式(1)，否则路口不便于扩建，则采用方式(2)；

分别在各方向道路的路段上设置预信号交叉口，将西向、南向、东向和北向的预信号交叉口分别编号为m∈{1,2,3,4}，即将西向的预信号交叉口编号为m＝1、将南向的预信号交叉口编号为m＝2、将东向的预信号交叉口编号为m＝3、将北向的预信号交叉口编号为m＝4，预信号交叉口的长度为L_m,PI；

预信号交叉口长度L_m,PI应在合理范围内，以满足各种交通组织方式各流向车辆转弯半径的需要。

将预信号交叉口至主信号交叉口之间除最外侧右转专用车道外的所有车道划分为综合功能区，综合功能区内的全部车道组成的集合为车道集K_j,1，以预信号交叉口至主信号交叉口的方向为参考方向，在综合功能区内处于右侧的车道为进口侧，处于左侧的车道为出口侧，如图3所示，将综合功能区内，从进口侧往出口侧的各车道分别编号为k∈K_j,1＝{1,2,…,n_j}，综合功能区内的车道总数为n_j，其中，进口车道的总数为n_j,1，出口车道的总数为n_j,2，满足n_j,1+n_j,2＝n_j；

综合功能区的长度为L_j,MUA，通过调整综合功能区内车道的车道行车方向和车道功能，以满足各种交通组织方式的需要；

车道行车方向是指：车辆从预信号交叉口往主信号交叉口行驶，或者从主信号交叉口往预信号交叉口行驶；

车道功能是指：将车道作为左转车道、直行车道或左转直行共用车道；

综合功能区长度L_j,MUA应在合理范围内，以满足各种交通组织方式的需要，避免车辆排队溢出，破坏各种交通组织方式稳定的运行状态。

将预信号交叉口至主信号交叉口之间作为预信号交叉口的一侧，对预信号交叉口另一侧(与往主信号交叉口一侧的相反一侧)除最外侧右转专用车道外的所有车道进行编号，将预信号交叉口另一侧的从进口侧往出口侧的车道分别编号为k∈K_j,2＝{n_j+1,n_j+2,…,2n_j}，K_j,2表示在预信号交叉口另一侧、除最外侧右转专用车道外的所有车道组成的集合。

车道集K_j,1和车道集K_j,2内包含的车道总数相同，即车道集K_j,1和车道集K_j,2内包含的车道总数均为n_j，若预信号交叉口另一侧由于中央分隔带的存在导致车道集K_j,2的车道总数不为n_j，则通过设置进口展宽车道或者出口展宽车道调整中央分隔带以保证车道集K_j,2中车道总数为n_j，最终使车道集K_j,2中进口车道总数为n′_j,1、出口车道总数为n′_j,2，满足n′_j,1+n′_j,2＝n_j；

在车道集K_j,2中，进口车道的车道功能允许调整，进口车道的车道行车方向不允许调整，出口车道的车道功能和车道行车方向均不允许调整；

在车道集K_j,1和车道集K_j,2中，通过地面标记和交通标志对各车道进行编号，以提示驾驶员当前行驶车道所属车道编号以及前方车道集所有车道对应编号。

进口展宽车道和出口展宽车道设置长度为L_j，L_j应足够长，以避免因车道数突变导致车道集K_j,2中相同流向行驶车道存在交通特性差异。

优选的，在所述主信号交叉口处，对于任一流向车流，该流向车流驶入主信号交叉口的行驶车道数不大于该流向车流从主信号交叉口驶出的行驶车道数。

优选的，所述系统在预信号交叉口处为车道集K_j,1和车道集K_j,2中的各车道设置预信号灯，即在预信号交叉口处设置车道级的预信号灯，每条车道受相应车道信号灯控制，在主信号交叉口处为车道集K_j,1中的各车道设置主信号灯，预信号灯和主信号灯用于控制车辆是否允许放行，其中，绿灯代表通行，红灯代表禁行；

预信号灯和主信号灯还用于控制车辆在下一组车道集中所允许驶入的车道(例如，当前车道上的车辆可驶入车道编号为3和4的车道)；

在主信号交叉口和预信号交叉口处的车道信号灯协同控制，以避免两股冲突车流同时使用某条车道，造成行车安全隐患。

优选的，采用常规交叉口交通组织方式，在所述车道集K_j,1中，从进口侧往出口侧分别将车道划分为直行进口车道、左转进口车道和出口车道，车道数关系为：n_j,1,1+n_j,1,2＝n_j,1，n_j,2,1＝n_j,2,2＝n_j,2，n_j,1+n_j,2＝n_j；

其中，n_j,1,1代表方向j的车道集K_j,1中左转进口车道数，n_j,1,2代表方向j的车道集K_j,1中直行进口车道数，n_j,1代表方向j的车道集K_j,1中进口车道的车道数，n_j,2,1代表方向j的车道集K_j,1中左转出口车道数，n_j,2,2代表方向j的车道集K_j,1中直行出口车道数，n_j,2代表方向j的车道集K_j,1中出口车道的车道数；

在车道集K_j,2中，从进口侧往出口侧分别将进口车道划分为直行进口车道和左转进口车道，出口车道供左转出口和直行出口共用，车道数关系为：n′_j,1,1+n′_j,1,2＝n′_j,1，n′_j,2,1＝n′_j,2,2＝n′_j,2，n′_j,1+n′_j,2＝n_j；

其中，n′_j,1,1代表方向j的车道集K_j,2中左转进口车道数，n′_j,1,2代表方向j的车道集K_j,2中直行进口车道数，n′_j,1代表方向j的车道集K_j,2中进口车道的车道数，n′_j,2,1代表方向j的车道集K_j,2中左转出口车道数，n′_j,2,2代表方向j的车道集K_j,2中直行出口车道数，n′_j,2代表方向j的车道集K_j,2中出口车道的车道数。

优选的，采用借道左转交叉口交通组织方式，在所述车道集K_j,1中，从进口侧往出口侧分别将车道划分为直行进口车道、左转进口车道和出口车道，车道数关系为：n_j,1,1+n_j,1,2＝n_j,1，n_j,2,1＝n_j,2,2＝n_j,2，n_j,1+n_j,2＝n_j；

其中，n_j,1,1代表方向j的车道集K_j,1中左转进口车道数，n_j,1,2代表方向j的车道集K_j,1中直行进口车道数，n_j,1代表方向j的车道集K_j,1中进口车道的车道数，n_j,2,1代表方向j的车道集K_j,1中左转出口车道数，n_j,2,2代表方向j的车道集K_j,1中直行出口车道数，n_j,2代表方向j的车道集K_j,1中出口车道的车道数；

将距左转进口车道最近的n_j,1,1,CLL个出口车道划分为借道左转车道，借道左转车道数小于出口车道数n_j,1,1,CLL≤n_j,2-1；

在车道集K_j,2中，从进口侧往出口侧分别将进口车道划分为直行进口车道和左转进口车道，出口车道供左转出口和直行出口共用，车道数关系为：n′_j,1,1+n′_j,1,2＝n′_j,1，n′_j,2,1＝n′_j,2,2＝n′_j,2，n′_j,1+n′_j,2＝n_j；

其中，n′_j,1,1代表方向j的车道集K_j,2中左转进口车道数，n′_j,1,2代表方向j的车道集K_j,2中直行进口车道数，n′_j,1代表方向j的车道集K_j,2中进口车道的车道数，n′_j,2,1代表方向j的车道集K_j,2中左转出口车道数，n′_j,2,2代表方向j的车道集K_j,2中直行出口车道数，n′_j,2代表方向j的车道集K_j,2中出口车道的车道数。

优选的，采用排阵式交叉口交通组织方式，在所述车道集K_j,1中，从进口侧往出口侧分别将车道划分为进口车道和出口车道；

车道数关系为：n_j,1,1≤n_j,1，n_j,1,2≤n_j,1，n_j,2,1＝n_j,2,2＝n_j,2，n_j,1+n_j,2＝n_j；

其中，n_j,1,1代表方向j的车道集K_j,1中左转进口车道数，n_j,1,2代表方向j的车道集K_j,1中直行进口车道数，n_j,1代表方向j的车道集K_j,1中进口车道的车道数，n_j,2,1代表方向j的车道集K_j,1中左转出口车道数，n_j,2,2代表方向j的车道集K_j,1中直行出口车道数，n_j,2代表方向j的车道集K_j,1中出口车道的车道数；

在车道集K_j,2中，从进口侧往出口侧分别将进口车道划分为直行进口车道和左转进口车道，出口车道供左转出口和直行出口共用，车道数关系为：n′_j,1,1+n′_j,1,2＝n′_j,1，n′_j,2,1＝n′_j,2,2＝n′_j,2，n′_j,1+n′_j,2＝n_j；

其中，n′_j,1,1代表方向j的车道集K_j,2中左转进口车道数，n′_j,1,2代表方向j的车道集K_j,2中直行进口车道数，n′_j,1代表方向j的车道集K_j,2中进口车道的车道数，n′_j,2,1代表方向j的车道集K_j,2中左转出口车道数，n′_j,2,2代表方向j的车道集K_j,2中直行出口车道数，n′_j,2代表方向j的车道集K_j,2中出口车道的车道数。

优选的，采用连续流交叉口交通组织方式，在所述车道集K_j,1中，从进口侧往出口侧分别将车道划分为直行进口车道、出口车道和左转进口车道，车道数关系为：n_j,1,1+n_j,1,2＝n_j,1，n_j,2,1＝n_j,2,2＝n_j,2，n_j,1+n_j,2＝n_j；

其中，n_j,1,1代表方向j的车道集K_j,1中左转进口车道数，n_j,1,2代表方向j的车道集K_j,1中直行进口车道数，n_j,1代表方向j的车道集K_j,1中进口车道的车道数，n_j,2,1代表方向j的车道集K_j,1中左转出口车道数，n_j,2,2代表方向j的车道集K_j,1中直行出口车道数，n_j,2代表方向j的车道集K_j,1中出口车道的车道数；

在车道集K_j,2中，从进口侧往出口侧分别将进口车道划分为直行进口车道和左转进口车道，出口车道供左转出口和直行出口共用，车道数关系为：n′_j,1,1+n′_j,1,2＝n′_j,1，n′_j,2,1＝n′_j,2,2＝n′_j,2，n′_j,1+n′_j,2＝n_j；

其中，n′_j,1,1代表方向j的车道集K_j,2中左转进口车道数，n′_j,1,2代表方向j的车道集K_j,2中直行进口车道数，n′_j,1代表方向j的车道集K_j,2中进口车道的车道数，n′_j,2,1代表方向j的车道集K_j,2中左转出口车道数，n′_j,2,2代表方向j的车道集K_j,2中直行出口车道数，n′_j,2代表方向j的车道集K_j,2中出口车道的车道数。

优选的，采用平行流交叉口交通组织方式，在所述车道集K_j,1中，从进口侧往出口侧分别将车道划分为左转进口车道、左转出口车道、直行进口车道和直行出口车道，车道数关系为：n_j,1,1+n_j,1,2＝n_j,1，n_j,2,1+n_j,2,2＝n_j,2，n_j,1+n_j,2＝n_j；

其中，n_j,1,1代表方向j的车道集K_j,1中左转进口车道数，n_j,1,2代表方向j的车道集K_j,1中直行进口车道数，n_j,1代表方向j的车道集K_j,1中进口车道的车道数，n_j,2,1代表方向j的车道集K_j,1中左转出口车道数，n_j,2,2代表方向j的车道集K_j,1中直行出口车道数，n_j,2代表方向j的车道集K_j,1中出口车道的车道数；

在车道集K_j,2中，从进口侧往出口侧分别将进口车道划分为左转进口车道和直行进口车道，出口车道供左转出口和直行出口共用，车道数关系为：n′_j,1,1+n′_j,1,2＝n′_j,1，n′_j,2,1＝n′_j,2,2＝n′_j,2，n′_j,1+n′_j,2＝n_j；

其中，n′_j,1,1代表方向j的车道集K_j,2中左转进口车道数，n′_j,1,2代表方向j的车道集K_j,2中直行进口车道数，n′_j,1代表方向j的车道集K_j,2中进口车道的车道数，n′_j,2,1代表方向j的车道集K_j,2中左转出口车道数，n′_j,2,2代表方向j的车道集K_j,2中直行出口车道数，n′_j,2代表方向j的车道集K_j,2中出口车道的车道数。

优选的，采用对称上游交叉口交通组织方式，在所述车道集K_j,1中，从进口侧往出口侧分别将车道划分为出口车道、直行进口车道和左转进口车道，车道数关系为：n_j,1,1+n_j,1,2＝n_j,1，n_j,2,1＝n_j,2,2＝n_j,2，n_j,1+n_j,2＝n_j；

其中，n_j,1,1代表方向j的车道集K_j,1中左转进口车道数，n_j,1,2代表方向j的车道集K_j,1中直行进口车道数，n_j,1代表方向j的车道集K_j,1中进口车道的车道数，n_j,2,1代表方向j的车道集K_j,1中左转出口车道数，n_j,2,2代表方向j的车道集K_j,1中直行出口车道数，n_j,2代表方向j的车道集K_j,1中出口车道的车道数；

在车道集K_j,2中，从进口侧往出口侧分别将进口车道划分为直行进口车道和左转进口车道，出口车道供左转出口和直行出口共用，车道数关系为：n′_j,1,1+n′_j,1,2＝n′_j,1，n′_j,2,1＝n′_j,2,2＝n′_j,2，n′_j,1+n′_j,2＝n_j；

其中，n′_j,1,1代表方向j的车道集K_j,2中左转进口车道数，n′_j,1,2代表方向j的车道集K_j,2中直行进口车道数，n′_j,1代表方向j的车道集K_j,2中进口车道的车道数，n′_j,2,1代表方向j的车道集K_j,2中左转出口车道数，n′_j,2,2代表方向j的车道集K_j,2中直行出口车道数，n′_j,2代表方向j的车道集K_j,2中出口车道的车道数。

一种基于动态车道控制的交叉口交通设计系统的车辆运行方法，所述车辆运行方法为：

将西左转、西直行、南左转、南直行、东左转、东直行、北左转和北直行车流分别编号为i∈{1,2,3,4,5,6,7,8}(即，将西左转车流编号为i＝1、将西直行车流编号为i＝2、将南左转车流编号为i＝3、将南直行车流编号为i＝4、将东左转车流编号为i＝5、将东直行车流编号为i＝6、将北左转车流编号为i＝7、将北直行车流编号为i＝8)；

西左转车流i＝1从西向车道集K_j＝1,2中的左转进口车道(车道数为n′_j＝1,1,1)经西向预信号交叉口m＝1的车道信号灯控制，驶入西向车道集K_j＝1,1中的左转进口车道(车道数为n_j＝1,1,1)；再经主信号交叉口的车道信号灯控制，驶入北向车道集K_j＝4,1中的左转出口车道(车道数为n_j＝4,2,1)；最后经北向预信号交叉口m＝4的车道信号灯控制，驶入北向车道集K_j＝4,2中的左转出口车道(车道数为n′_j＝4,2,1)，完成整个左转过程；

西直行车流i＝2从西向车道集K_j＝1,2中的直行进口车道(车道数为n′_j＝1,1,2)经西向预信号交叉口m＝1的车道信号灯控制，驶入西向车道集K_j＝1,1中的直行进口车道(车道数为n_j＝1,1,2)；再经主信号交叉口的车道信号灯控制，驶入东向车道集K_j＝3,1中的直行出口车道(车道数为n_j＝3,2,2)；最后经东向预信号交叉口m＝3的车道信号灯控制，驶入东向车道集K_j＝3,2中的直行出口车道(车道数为n′_j＝3,2,2)，完成整个直行过程；

南左转车流i＝3从南向车道集K_j＝2,2中的左转进口车道(车道数为n′_j＝2,1,1)经南向预信号交叉口m＝2的车道信号灯控制，驶入南向车道集K_j＝2,1中的左转进口车道(车道数为n_j＝2,1,1)；再经主信号交叉口的车道信号灯控制，驶入西向车道集K_j＝1,1中的左转出口车道(车道数为n_j＝1,2,1)；最后经西向预信号交叉口m＝1的车道信号灯控制，驶入西向车道集K_j＝1,2中的左转出口车道(车道数为n′_j＝1,2,1)，完成整个左转过程；

南直行车流i＝4从南向车道集K_j＝2,2中的直行进口车道(车道数为n′_j＝2,1,3)经南向预信号交叉口m＝2的车道信号灯控制，驶入南向车道集K_j＝2,1中的直行进口车道(车道数为n_j＝2,1,2)；再经主信号交叉口的车道信号灯控制，驶入北向车道集K_j＝4,1中的直行出口车道(车道数为n_j＝4,2,2)；最后经北向预信号交叉口m＝4的车道信号灯控制，驶入北向车道集K_j＝4,2中的直行出口车道(车道数为n′_j＝4,2,2)，完成整个直行过程；

东左转车流i＝5从东向车道集K_j＝3,2中的左转进口车道(车道数为n′_j＝3,1,1)经东向预信号交叉口m＝3的车道信号灯控制，驶入东向车道集K_j＝3,1中的左转进口车道(车道数为n_j＝3,1,1)；再经主信号交叉口的车道信号灯控制，驶入南向车道集K_j＝2,1中的左转出口车道(车道数为n_j＝2,2,1)；最后经南向预信号交叉口m＝2的车道信号灯控制，驶入南向车道集K_j＝2,2中的左转出口车道(车道数为n′_j＝2,2,1)，完成整个左转过程；

东直行车流i＝6从东向车道集K_j＝3,2中的直行进口车道(车道数为n′_j＝3,1,2)经东向预信号交叉口m＝3的车道信号灯控制，驶入东向车道集K_j＝3,1中的直行进口车道(车道数为n_j＝3,1,2)；再经主信号交叉口的车道信号灯控制，驶入西向车道集K_j＝1,1中的直行出口车道(车道数为n_j＝1,2,2)；最后经西向预信号交叉口m＝1的车道信号灯控制，驶入西向车道集K_j＝1,2中的直行出口车道(车道数为n′_j＝1,2,2)，完成整个直行过程；

北左转车流i＝7从北向车道集K_j＝4,2中的左转进口车道(车道数为n′_j＝4,1,1)经北向预信号交叉口m＝4的车道信号灯控制，驶入北向车道集K_j＝4,1中的左转进口车道(车道数为n_j＝4,1,1)；再经主信号交叉口的车道信号灯控制，驶入东向车道集K_j＝3,1中的左转出口车道(车道数为n_j＝3,2,1)；最后经东向预信号交叉口m＝3的车道信号灯控制，驶入东向车道集K_j＝3,2中的左转出口车道(车道数为n′_j＝3,2,1)，完成整个左转过程；

北直行车流i＝8从北向车道集K_j＝4,2中的直行进口车道(车道数为n′_j＝4,1,2)经北向预信号交叉口m＝4的车道信号灯控制，驶入北向车道集K_j＝4,1中的直行进口车道(车道数为n_j＝4,1,2)；再经主信号交叉口的车道信号灯控制，驶入南向车道集K_j＝2,1中的直行出口车道(车道数为n_j＝2,2,2)；最后经南向预信号交叉口m＝2的车道信号灯控制，驶入南向车道集K_j＝2,2中的直行出口车道(车道数为n′_j＝2,2,2)，完成整个直行过程。

本发明的有益效果是：

本发明通过在各方向路段上设置预信号交叉口，将预信号交叉口与主信号交叉口之间除右转专用车道外的所有车道划分为综合功能区，综合功能区的所有车道可动态调整车道功能和车道行车方向，同时在主、预信号交叉口处配套设置车道信号灯，用于控制各车道是否允许放行以及允许驶入下一组车道集中的哪些车道，实现运营期常规交叉口、借道左转交叉口、排阵式交叉口、连续流交叉口、平行流交叉口、对称上游交叉口中交通组织方式单一及组合设置的动态切换，同时也可动态调整各流向使用车道数，动态匹配各流向交通量及交通组成需求，适应交叉口交通需求随机波动的特性，在各种交通场景下均可最大化提升交叉口通行效率。

附图说明

图1为扩建路口设置右转专用车道的基于动态车道控制的交叉口几何设计示意图；

图2为不扩建路口设置右转专用车道的基于动态车道控制的交叉口几何设计示意图；

图3为基于动态车道控制的交叉口车道编号示意图；

图4a是设置展宽车道的情况下，动态车道控制采用常规交叉口设计的交通组织示意图；

图4b是不设置展宽车道的情况下，动态车道控制采用常规交叉口设计的交通组织示意图；

图5为动态车道控制采用借道左转交叉口设计的交通组织示意图；

图6a是全部车道设置排序区的情况下，动态车道控制采用排阵式交叉口设计的交通组织示意图；

图6b是部分车道设置排序区的情况下，动态车道控制采用排阵式交叉口设计的交通组织示意图；

图7为动态车道控制采用连续流交叉口设计的交通组织示意图；

图8为动态车道控制采用平行流交叉口设计的交通组织示意图；

图9为动态车道控制采用对称上游交叉口设计的交通组织示意图。

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基于动态车道控制的交叉口交通设计系统，所述系统以各方向道路相交的交叉口作为主信号交叉口，将主信号交叉口的道路西、南、东和北四个方向分别编号为j∈{1,2,3,4}，即将西向编号为j＝1、将南向编号为j＝2、将东向编号为j＝3、将北向编号为j＝4；并在主信号交叉口各方向道路的进口和出口最外侧增设右转专用车道；

右转专用车道采用下述的方式(1)或方式(2)进行设置：

(1)在进口和出口的外侧进行扩建，将扩建的车道作为右转专用车道，以供右转车辆行驶，如图1所示；

(2)将道路进口的最外侧车道和出口的最外侧车道作为右转专用车道，如图2所示；

若路口便于扩建，则采用方式(1)，否则路口不便于扩建，则采用方式(2)；

分别在各方向道路的路段上设置预信号交叉口，将西向、南向、东向和北向的预信号交叉口分别编号为m∈{1,2,3,4}，即将西向的预信号交叉口编号为m＝1、将南向的预信号交叉口编号为m＝2、将东向的预信号交叉口编号为m＝3、将北向的预信号交叉口编号为m＝4，预信号交叉口的长度为L_m,PI；

预信号交叉口长度L_m,PI应在合理范围内，以满足各种交通组织方式各流向车辆转弯半径的需要。

将预信号交叉口至主信号交叉口之间除最外侧右转专用车道外的所有车道划分为综合功能区，综合功能区内的全部车道组成的集合为车道集K_j,1，以预信号交叉口至主信号交叉口的方向为参考方向，在综合功能区内处于右侧的车道为进口侧，处于左侧的车道为出口侧，如图3所示，将综合功能区内，从进口侧往出口侧的各车道分别编号为k∈K_j,1＝{1,2,…,n_j}，综合功能区内的车道总数为n_j，其中，进口车道的总数为n_j,1，出口车道的总数为n_j,2，满足n_j,1+n_j,2＝n_j；

综合功能区的长度为L_j,MUA，通过调整综合功能区内车道的车道行车方向和车道功能，以满足各种交通组织方式的需要；

车道行车方向是指：车辆从预信号交叉口往主信号交叉口行驶，或者从主信号交叉口往预信号交叉口行驶；

车道功能是指：将车道作为左转车道、直行车道或左转直行共用车道；

综合功能区长度L_j,MUA应在合理范围内，以满足各种交通组织方式的需要，避免车辆排队溢出，破坏各种交通组织方式稳定的运行状态。

将预信号交叉口至主信号交叉口之间作为预信号交叉口的一侧，对预信号交叉口另一侧(与往主信号交叉口一侧的相反一侧)除最外侧右转专用车道外的所有车道进行编号，将预信号交叉口另一侧的从进口侧往出口侧的车道分别编号为k∈K_j,2＝{n_j+1,n_j+2,…,2n_j}，K_j,2表示在预信号交叉口另一侧、除最外侧右转专用车道外的所有车道组成的集合。

车道集K_j,1和车道集K_j,2内包含的车道总数相同，即车道集K_j,1和车道集K_j,2内包含的车道总数均为n_j，若预信号交叉口另一侧由于中央分隔带的存在导致车道集K_j,2的车道总数不为n_j，则通过设置进口展宽车道或者出口展宽车道调整中央分隔带以保证车道集K_j,2中车道总数为n_j，最终使车道集K_j,2中进口车道总数为n′_j,1、出口车道总数为n′_j,2，满足n′_j,1+n′_j,2＝n_j；

在车道集K_j,2中，进口车道的车道功能允许调整，进口车道的车道行车方向不允许调整，出口车道的车道功能和车道行车方向均不允许调整；

在车道集K_j,1和车道集K_j,2中，通过地面标记和交通标志对各车道进行编号，以提示驾驶员当前行驶车道所属车道编号以及前方车道集所有车道对应编号。

进口展宽车道和出口展宽车道设置长度为L_j，L_j应足够长，以避免因车道数突变导致车道集K_j,2中相同流向行驶车道存在交通特性差异。

本实施方式中综合功能区的所有车道线施划为白色实线。同时综合功能区可采用彩色路面铺装，以增强其醒目性。

本实施方式的交通设计系统在运营期可动态调整为常规交叉口、借道左转交叉口、排阵式交叉口、连续流交叉口、平行流交叉口、对称上游交叉口等多种交通组织方式。根据交叉口各流向交通量及交通组成选择合适的交通组织方式，以使交叉口通行效率最优。各方向交通组织方式可相同、也可不同，以实现多种交通组织方式在交叉口的组合应用。

具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是，在所述主信号交叉口处，对于任一流向车流，该流向车流驶入主信号交叉口的行驶车道数不大于该流向车流从主信号交叉口驶出的行驶车道数。

其它步骤及参数与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是，所述系统在预信号交叉口处为车道集K_j,1和车道集K_j,2中的各车道设置预信号灯，即在预信号交叉口处设置车道级的预信号灯，每条车道受相应车道信号灯控制，在主信号交叉口处为车道集K_j,1中的各车道设置主信号灯，预信号灯和主信号灯用于控制车辆是否允许放行，其中，绿灯代表通行，红灯代表禁行；

预信号灯和主信号灯还用于控制车辆在下一组车道集中所允许驶入的车道(例如，当前车道上的车辆可驶入车道编号为3和4的车道)；

在主信号交叉口和预信号交叉口处的车道信号灯协同控制，以避免两股冲突车流同时使用某条车道，造成行车安全隐患。

其它步骤及参数与具体实施方式一或二相同。

具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是，采用常规交叉口交通组织方式，在所述车道集K_j,1中，从进口侧往出口侧分别将车道划分为直行进口车道、左转进口车道和出口车道(左转出口和直行出口共用)，各种类型车道不可交叉划分，车道数关系为：n_j,1,1+n_j,1,2＝n_j,1，n_j,2,1＝n_j,2,2＝n_j,2，n_j,1+n_j,2＝n_j；

其中，n_j,1,1代表方向j的车道集K_j,1中左转进口车道数，n_j,1,2代表方向j的车道集K_j,1中直行进口车道数，n_j,1代表方向j的车道集K_j,1中进口车道的车道数，n_j,2,1代表方向j的车道集K_j,1中左转出口车道数，n_j,2,2代表方向j的车道集K_j,1中直行出口车道数，n_j,2代表方向j的车道集K_j,1中出口车道的车道数；

在车道集K_j,2中，从进口侧往出口侧分别将进口车道划分为直行进口车道和左转进口车道，出口车道供左转出口和直行出口共用，各种类型车道不可交叉划分，车道数关系为：n′_j,1,1+n′_j,1,2＝n′_j,1，n′_j,2,1＝n′_j,2,2＝n′_j,2，n′_j,1+n′_j,2＝n_j；

其中，n′_j,1,1代表方向j的车道集K_j,2中左转进口车道数，n′_j,1,2代表方向j的车道集K_j,2中直行进口车道数，n′_j,1代表方向j的车道集K_j,2中进口车道的车道数，n′_j,2,1代表方向j的车道集K_j,2中左转出口车道数，n′_j,2,2代表方向j的车道集K_j,2中直行出口车道数，n′_j,2代表方向j的车道集K_j,2中出口车道的车道数。

本实施方式中车道集K_j,1和车道集K_j,2的交通组织方式为常规交叉口设计，根据车道集K_j,1和车道集K_j,2中进口车道数的关系，可分为两种情形：n′_j,1＝n_j,1为不设置展宽车道的情形，如图4a所示；n′_j,1<n_j,1为设置展宽车道的情形，如图4b所示。

其它步骤及参数与具体实施方式一至三之一相同。

具体实施方式五：结合图5说明本实施方式。本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是，采用借道左转交叉口交通组织方式，在所述车道集K_j,1中，从进口侧往出口侧分别将车道划分为直行进口车道、左转进口车道和出口车道(左转出口和直行出口共用)，各种类型车道不可交叉划分，车道数关系为：n_j,1,1+n_j,1,2＝n_j,1，n_j,2,1＝n_j,2,2＝n_j,2，n_j,1+n_j,2＝n_j；

其中，n_j,1,1代表方向j的车道集K_j,1中左转进口车道数，n_j,1,2代表方向j的车道集K_j,1中直行进口车道数，n_j,1代表方向j的车道集K_j,1中进口车道的车道数，n_j,2,1代表方向j的车道集K_j,1中左转出口车道数，n_j,2,2代表方向j的车道集K_j,1中直行出口车道数，n_j,2代表方向j的车道集K_j,1中出口车道的车道数；

将距左转进口车道最近的n_j,1,1,CLL个出口车道划分为借道左转车道，借道左转车道数小于出口车道数n_j,1,1,CLL≤n_j,2-1，借道左转车道主要作为出口车道使用，在出口车流未使用的时段，左转进口车流可动态借用借道左转车道；

在车道集K_j,2中，从进口侧往出口侧分别将进口车道划分为直行进口车道和左转进口车道，出口车道供左转出口和直行出口共用，各种类型车道不可交叉划分，车道数关系为：n′_j,1,1+n′_j,1,2＝n′_j,1，n′_j,2,1＝n′_j,2,2＝n′_j,2，n′_j,1+n′_j,2＝n_j；

其中，n′_j,1,1代表方向j的车道集K_j,2中左转进口车道数，n′_j,1,2代表方向j的车道集K_j,2中直行进口车道数，n′_j,1代表方向j的车道集K_j,2中进口车道的车道数，n′_j,2,1代表方向j的车道集K_j,2中左转出口车道数，n′_j,2,2代表方向j的车道集K_j,2中直行出口车道数，n′_j,2代表方向j的车道集K_j,2中出口车道的车道数。

本实施方式中车道集K_j,1和车道集K_j,2的交通组织方式为借道左转交叉口设计。

其它步骤及参数与具体实施方式一至四之一相同。

具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是，采用排阵式交叉口交通组织方式，在所述车道集K_j,1中，从进口侧往出口侧分别将车道划分为进口车道(排序区，供左转进口和直行进口使用)和出口车道(供左转出口和直行出口共用)，各种类型车道不可交叉划分；

车道数关系为：n_j,1,1≤n_j,1，n_j,1,2≤n_j,1，n_j,2,1＝n_j,2,2＝n_j,2，n_j,1+n_j,2＝n_j；

其中，n_j,1,1代表方向j的车道集K_j,1中左转进口车道数，n_j,1,2代表方向j的车道集K_j,1中直行进口车道数，n_j,1代表方向j的车道集K_j,1中进口车道的车道数，n_j,2,1代表方向j的车道集K_j,1中左转出口车道数，n_j,2,2代表方向j的车道集K_j,1中直行出口车道数，n_j,2代表方向j的车道集K_j,1中出口车道的车道数；

在车道集K_j,2中，从进口侧往出口侧分别将进口车道划分为直行进口车道和左转进口车道，出口车道供左转出口和直行出口共用，各种类型车道不可交叉划分，车道数关系为：n′_j,1,1+n′_j,1,2＝n′_j,1，n′_j,2,1＝n′_j,2,2＝n′_j,2，n′_j,1+n′_j,2＝n_j；

其中，n′_j,1,1代表方向j的车道集K_j,2中左转进口车道数，n′_j,1,2代表方向j的车道集K_j,2中直行进口车道数，n′_j,1代表方向j的车道集K_j,2中进口车道的车道数，n′_j,2,1代表方向j的车道集K_j,2中左转出口车道数，n′_j,2,2代表方向j的车道集K_j,2中直行出口车道数，n′_j,2代表方向j的车道集K_j,2中出口车道的车道数。

本实施方式中车道集K_j,1和车道集K_j,2的交通组织方式为排阵式交叉口设计。根据车道集K_j,1中进口车道数的关系，可分别两种情形：n_j,1,1＝n_j,1,2＝n_j,1为进口全部车道设置排序区的情形，如图6a所示；n_j,1,1<n_j,1或n_j,1,2<n_j,1为进口部分车道设置排序区的情形，如图6b所示。若为部分车道设置排序区的情形，在车道集K_j,1的排序区中，左转进口车道从出口侧往进口侧设置，直行进口车道从进口侧往出口侧设置。

左转和直行车流在排序区重新排队，以使左转和直行可同时使用进口侧所有车道，以提升交叉口通行能力。

其它步骤及参数与具体实施方式一至五之一相同。

具体实施方式七：结合图7说明本实施方式。本实施方式与具体实施方式一至六之一不同的是，采用连续流交叉口交通组织方式，在所述车道集K_j,1中，从进口侧往出口侧分别将车道划分为直行进口车道、出口车道(供左转出口和直行出口共用)和左转进口车道，各种类型车道不可交叉划分，车道数关系为：n_j,1,1+n_j,1,2＝n_j,1，n_j,2,1＝n_j,2,2＝n_j,2，n_j,1+n_j,2＝n_j；

其中，n_j,1,1代表方向j的车道集K_j,1中左转进口车道数，n_j,1,2代表方向j的车道集K_j,1中直行进口车道数，n_j,1代表方向j的车道集K_j,1中进口车道的车道数，n_j,2,1代表方向j的车道集K_j,1中左转出口车道数，n_j,2,2代表方向j的车道集K_j,1中直行出口车道数，n_j,2代表方向j的车道集K_j,1中出口车道的车道数；

在车道集K_j,2中，从进口侧往出口侧分别将进口车道划分为直行进口车道和左转进口车道，出口车道供左转出口和直行出口共用，各种类型车道不可交叉划分，车道数关系为：n′_j,1,1+n′_j,1,2＝n′_j,1，n′_j,2,1＝n′_j,2,2＝n′_j,2，n′_j,1+n′_j,2＝n_j；

其中，n′_j,1,1代表方向j的车道集K_j,2中左转进口车道数，n′_j,1,2代表方向j的车道集K_j,2中直行进口车道数，n′_j,1代表方向j的车道集K_j,2中进口车道的车道数，n′_j,2,1代表方向j的车道集K_j,2中左转出口车道数，n′_j,2,2代表方向j的车道集K_j,2中直行出口车道数，n′_j,2代表方向j的车道集K_j,2中出口车道的车道数。

本实施方式中车道集K_j,1和车道集K_j,2的交通组织方式为连续流交叉口设计。

其它步骤及参数与具体实施方式一至六之一相同。

具体实施方式八：结合图8说明本实施方式。本实施方式与具体实施方式一至七之一不同的是，采用平行流交叉口交通组织方式，在所述车道集K_j,1中，从进口侧往出口侧分别将车道划分为左转进口车道、左转出口车道、直行进口车道和直行出口车道，各种类型车道不可交叉划分，车道数关系为：n_j,1,1+n_j,1,2＝n_j,1，n_j,2,1+n_j,2,2＝n_j,2，n_j,1+n_j,2＝n_j；

其中，n_j,1,1代表方向j的车道集K_j,1中左转进口车道数，n_j,1,2代表方向j的车道集K_j,1中直行进口车道数，n_j,1代表方向j的车道集K_j,1中进口车道的车道数，n_j,2,1代表方向j的车道集K_j,1中左转出口车道数，n_j,2,2代表方向j的车道集K_j,1中直行出口车道数，n_j,2代表方向j的车道集K_j,1中出口车道的车道数；

在车道集K_j,2中，从进口侧往出口侧分别将进口车道划分为左转进口车道和直行进口车道，出口车道供左转出口和直行出口共用，各种类型车道不可交叉划分，车道数关系为：n′_j,1,1+n′_j,1,2＝n′_j,1，n′_j,2,1＝n′_j,2,2＝n′_j,2，n′_j,1+n′_j,2＝n_j；

其中，n′_j,1,1代表方向j的车道集K_j,2中左转进口车道数，n′_j,1,2代表方向j的车道集K_j,2中直行进口车道数，n′_j,1代表方向j的车道集K_j,2中进口车道的车道数，n′_j,2,1代表方向j的车道集K_j,2中左转出口车道数，n′_j,2,2代表方向j的车道集K_j,2中直行出口车道数，n′_j,2代表方向j的车道集K_j,2中出口车道的车道数。

本实施方式中车道集K_j,1和车道集K_j,2的交通组织方式为平行流交叉口设计。

其它步骤及参数与具体实施方式一至七之一相同。

具体实施方式九：结合图9说明本实施方式。本实施方式与具体实施方式一至八之一不同的是，采用对称上游交叉口交通组织方式，在所述车道集K_j,1中，从进口侧往出口侧分别将车道划分为出口车道(供左转出口和直行出口共用)、直行进口车道和左转进口车道，各种类型车道不可交叉划分，车道数关系为：n_j,1,1+n_j,1,2＝n_j,1，n_j,2,1＝n_j,2,2＝n_j,2，n_j,1+n_j,2＝n_j；

其中，n_j,1,1代表方向j的车道集K_j,1中左转进口车道数，n_j,1,2代表方向j的车道集K_j,1中直行进口车道数，n_j,1代表方向j的车道集K_j,1中进口车道的车道数，n_j,2,1代表方向j的车道集K_j,1中左转出口车道数，n_j,2,2代表方向j的车道集K_j,1中直行出口车道数，n_j,2代表方向j的车道集K_j,1中出口车道的车道数；

在车道集K_j,2中，从进口侧往出口侧分别将进口车道划分为直行进口车道和左转进口车道，出口车道供左转出口和直行出口共用，各种类型车道不可交叉划分，车道数关系为：n′_j,1,1+n′_j,1,2＝n′_j,1，n′_j,2,1＝n′_j,2,2＝n′_j,2，n′_j,1+n′_j,2＝n_j；

其中，n′_j,1,1代表方向j的车道集K_j,2中左转进口车道数，n′_j,1,2代表方向j的车道集K_j,2中直行进口车道数，n′_j,1代表方向j的车道集K_j,2中进口车道的车道数，n′_j,2,1代表方向j的车道集K_j,2中左转出口车道数，n′_j,2,2代表方向j的车道集K_j,2中直行出口车道数，n′_j,2代表方向j的车道集K_j,2中出口车道的车道数。

本实施方式中车道集K_j,1和车道集K_j,2的交通组织方式为对称上游交叉口设计。对称上游交叉口设计的交通组织方式需一条道路两个方向同时设置，即东向和西向同时设置、南西和北向同时设置。

其它步骤及参数与具体实施方式一至八之一相同。

具体实施方式十：基于具体实施方式一所述的一种基于动态车道控制的交叉口交通设计系统的车辆运行方法，所述车辆运行方法为：

将西左转、西直行、南左转、南直行、东左转、东直行、北左转和北直行车流分别编号为i∈{1,2,3,4,5,6,7,8}(即，将西左转车流编号为i＝1、将西直行车流编号为i＝2、将南左转车流编号为i＝3、将南直行车流编号为i＝4、将东左转车流编号为i＝5、将东直行车流编号为i＝6、将北左转车流编号为i＝7、将北直行车流编号为i＝8)；

西左转车流i＝1从西向车道集K_j＝1,2中的左转进口车道(车道数为n′_j＝1,1,1)经西向预信号交叉口m＝1的车道信号灯控制，驶入西向车道集K_j＝1,1中的左转进口车道(车道数为n_j＝1,1,1)；再经主信号交叉口的车道信号灯控制，驶入北向车道集K_j＝4,1中的左转出口车道(车道数为n_j＝4,2,1)；最后经北向预信号交叉口m＝4的车道信号灯控制，驶入北向车道集K_j＝4,2中的左转出口车道(车道数为n′_j＝4,2,1)，完成整个左转过程；

西直行车流i＝2从西向车道集K_j＝1,2中的直行进口车道(车道数为n′_j＝1,1,2)经西向预信号交叉口m＝1的车道信号灯控制，驶入西向车道集K_j＝1,1中的直行进口车道(车道数为n_j＝1,1,2)；再经主信号交叉口的车道信号灯控制，驶入东向车道集K_j＝3,1中的直行出口车道(车道数为n_j＝3,2,2)；最后经东向预信号交叉口m＝3的车道信号灯控制，驶入东向车道集K_j＝3,2中的直行出口车道(车道数为n′_j＝3,2,2)，完成整个直行过程；

南左转车流i＝3从南向车道集K_j＝2,2中的左转进口车道(车道数为n′_j＝2,1,1)经南向预信号交叉口m＝2的车道信号灯控制，驶入南向车道集K_j＝2,1中的左转进口车道(车道数为n_j＝2,1,1)；再经主信号交叉口的车道信号灯控制，驶入西向车道集K_j＝1,1中的左转出口车道(车道数为n_j＝1,2,1)；最后经西向预信号交叉口m＝1的车道信号灯控制，驶入西向车道集K_j＝1,2中的左转出口车道(车道数为n′_j＝1,2,1)，完成整个左转过程；

南直行车流i＝4从南向车道集K_j＝2,2中的直行进口车道(车道数为n′_j＝2,1,2)经南向预信号交叉口m＝2的车道信号灯控制，驶入南向车道集K_j＝2,1中的直行进口车道(车道数为n_j＝2,1,2)；再经主信号交叉口的车道信号灯控制，驶入北向车道集K_j＝4,1中的直行出口车道(车道数为n_j＝4,2,2)；最后经北向预信号交叉口m＝4的车道信号灯控制，驶入北向车道集K_j＝4,2中的直行出口车道(车道数为n′_j＝4,2,2)，完成整个直行过程；

东左转车流i＝5从东向车道集K_j＝3,2中的左转进口车道(车道数为n′_j＝3,1,1)经东向预信号交叉口m＝3的车道信号灯控制，驶入东向车道集K_j＝3,1中的左转进口车道(车道数为n_j＝3,1,1)；再经主信号交叉口的车道信号灯控制，驶入南向车道集K_j＝2,1中的左转出口车道(车道数为n_j＝2,2,1)；最后经南向预信号交叉口m＝2的车道信号灯控制，驶入南向车道集K_j＝2,2中的左转出口车道(车道数为n′_j＝2,2,1)，完成整个左转过程；

东直行车流i＝6从东向车道集K_j＝3,2中的直行进口车道(车道数为n′_j＝3,1,2)经东向预信号交叉口m＝3的车道信号灯控制，驶入东向车道集K_j＝3,1中的直行进口车道(车道数为n_j＝3,1,2)；再经主信号交叉口的车道信号灯控制，驶入西向车道集K_j＝1,1中的直行出口车道(车道数为n_j＝1,2,2)；最后经西向预信号交叉口m＝1的车道信号灯控制，驶入西向车道集K_j＝1,2中的直行出口车道(车道数为n′_j＝1,2,2)，完成整个直行过程；

北左转车流i＝7从北向车道集K_j＝4,2中的左转进口车道(车道数为n′_j＝4,1,1)经北向预信号交叉口m＝4的车道信号灯控制，驶入北向车道集K_j＝4,1中的左转进口车道(车道数为n_j＝4,1,1)；再经主信号交叉口的车道信号灯控制，驶入东向车道集K_j＝3,1中的左转出口车道(车道数为n_j＝3,2,1)；最后经东向预信号交叉口m＝3的车道信号灯控制，驶入东向车道集K_j＝3,2中的左转出口车道(车道数为n′_j＝3,2,1)，完成整个左转过程；

北直行车流i＝8从北向车道集K_j＝4,2中的直行进口车道(车道数为n′_j＝4,1,2)经北向预信号交叉口m＝4的车道信号灯控制，驶入北向车道集K_j＝4,1中的直行进口车道(车道数为n_j＝4,1,2)；再经主信号交叉口的车道信号灯控制，驶入南向车道集K_j＝2,1中的直行出口车道(车道数为n_j＝2,2,2)；最后经南向预信号交叉口m＝2的车道信号灯控制，驶入南向车道集K_j＝2,2中的直行出口车道(车道数为n′_j＝2,2,2)，完成整个直行过程。

其它步骤及参数与具体实施方式一至九之一相同。

本发明中流向编号i、方向编号j、车道编号k、预信号交叉口编号m等编号方式及编号顺序的给出，均是为了便于阐述本发明内容。若采用其它编号方式及编号顺序均不影响本发明使用。本发明不局限于常规交叉口、借道左转交叉口、排阵式交叉口、连续流交叉口、平行流交叉口、对称上游交叉口等多种交通组织方式的动态调整，其它类型的非常规交叉口也可根据需要在本发明中动态调整使用。本发明不局限于十字交叉口，也可应用于T型交叉口、Y型交叉口、多向交叉口等。

Claims (9)

1.一种基于动态车道控制的交叉口交通设计系统，其特征在于，所述系统以各方向道路相交的交叉口作为主信号交叉口，将主信号交叉口的道路西、南、东和北四个方向分别编号为j∈{1，2，3，4}，即将西向编号为j＝1、将南向编号为j＝2、将东向编号为j＝3、将北向编号为i＝4；并在主信号交叉口各方向道路的进口和出口最外侧增设右转专用车道；

右转专用车道采用下述的方式(1)或方式(2)进行设置：

(1)在进口和出口的外侧进行扩建，将扩建的车道作为右转专用车道，以供右转车辆行驶；

(2)将道路进口的最外侧车道和出口的最外侧车道作为右转专用车道；

分别在各方向道路的路段上设置预信号交叉口，将西向、南向、东向和北向的预信号交叉口分别编号为m∈{1，2，3，4}，即将西向的预信号交叉口编号为m＝1、将南向的预信号交叉口编号为m＝2、将东向的预信号交叉口编号为m＝3、将北向的预信号交叉口编号为m＝4，预信号交叉口的长度为L_m，PI；

将预信号交叉口至主信号交叉口之间除最外侧右转专用车道外的所有车道划分为综合功能区，综合功能区内的全部车道组成的集合为车道集K_j，1，以预信号交叉口至主信号交叉口的方向为参考方向，在综合功能区内处于右侧的车道为进口侧，处于左侧的车道为出口侧，将综合功能区内，从进口侧往出口侧的各车道分别编号为k∈K_j，1＝{1，2，…，n_j}，综合功能区内的车道总数为n_j，其中，进口车道的总数为n_j，1，出口车道的总数为n_j，2，满足n_j，1+n_j，2＝n_j；

综合功能区的长度为L_j，MUA，通过调整综合功能区内车道的车道行车方向和车道功能，以满足各种交通组织方式的需要；

车道行车方向是指：车辆从预信号交叉口往主信号交叉口行驶，或者从主信号交叉口往预信号交叉口行驶；

车道功能是指：将车道作为左转车道、直行车道或左转直行共用车道；

将预信号交叉口至主信号交叉口之间作为预信号交叉口的一侧，对预信号交叉口另一侧除最外侧右转专用车道外的所有车道进行编号，将预信号交叉口另一侧的从进口侧往出口侧的车道分别编号为k∈K_j，2＝{n_j+1，n_j+2，…，2n_j}，K_j，2表示在预信号交叉口另一侧、除最外侧右转专用车道外的所有车道组成的集合；

车道集K_j，1和车道集K_j，2内包含的车道总数相同，即车道集K_j，1和车道集K_j，2内包含的车道总数均为n_j，若预信号交叉口另一侧由于中央分隔带的存在导致车道集K_j，2的车道总数不为n_j，则通过设置进口展宽车道或者出口展宽车道调整中央分隔带以保证车道集K_j，2中车道总数为n_j，最终使车道集K_j，2中进口车道总数为n′_j，1、出口车道总数为n′_j，2，满足n′_j，1+n′_j，2＝n_j；

在车道集K_j，2中，进口车道的车道功能允许调整，进口车道的车道行车方向不允许调整，出口车道的车道功能和车道行车方向均不允许调整；

在车道集K_j，1和车道集K_j，2中，通过地面标记和交通标志对各车道进行编号，以提示驾驶员当前行驶车道所属车道编号以及前方车道集所有车道对应编号；

所述系统在运营期可动态调整为常规交叉口、借道左转交叉口、排阵式交叉口、连续流交叉口、平行流交叉口或对称上游交叉口；

所述系统在预信号交叉口处为车道集K_j，1和车道集K_j，2中的各车道设置预信号灯，即在预信号交叉口处设置车道级的预信号灯，每条车道受相应车道信号灯控制，在主信号交叉口处为车道集K_j，1中的各车道设置主信号灯，预信号灯和主信号灯用于控制车辆是否允许放行，其中，绿灯代表通行，红灯代表禁行；

预信号灯和主信号灯还用于控制车辆在下一组车道集中所允许驶入的车道；

在主信号交叉口和预信号交叉口处的车道信号灯协同控制，以避免两股冲突车流同时使用某条车道，造成行车安全隐患。

2.根据权利要求1所述的一种基于动态车道控制的交叉口交通设计系统，其特征在于，在所述主信号交叉口处，对于任一流向车流，该流向车流驶入主信号交叉口的行驶车道数不大于该流向车流从主信号交叉口驶出的行驶车道数。

3.根据权利要求1所述的一种基于动态车道控制的交叉口交通设计系统，采用常规交叉口交通组织方式，其特征在于，在所述车道集K_j，1中，从进口侧往出口侧分别将车道划分为直行进口车道、左转进口车道和出口车道，车道数关系为：n_j，1，1+n_j，1，2＝n_j，1，n_j，2，1＝n_j，2，2＝n_j，2，n_j，1+n_j，2＝n_j；

其中，n_j，1，1代表方向j的车道集K_j，1中左转进口车道数，n_j，1，2代表方向j的车道集K_j，1中直行进口车道数，n_j，1代表方向j的车道集K_j，1中进口车道的车道数，n_j，2，1代表方向j的车道集K_j，1中左转出口车道数，n_j，2，2代表方向j的车道集K_j，1中直行出口车道数，n_j，2代表方向j的车道集K_j，1中出口车道的车道数；

在车道集K_j，2中，从进口侧往出口侧分别将进口车道划分为直行进口车道和左转进口车道，出口车道供左转出口和直行出口共用，车道数关系为：n′_j，1，1+n′_j，1，2＝n′_j，1，n′_j，2，1＝n′_j，2，2＝n′_j，2，n′_j，1+n′_j，2＝n_j；

其中，n′_j，1，1代表方向j的车道集K_j，2中左转进口车道数，n′_j，1，2代表方向j的车道集K_j，2中直行进口车道数，n′_j，1代表方向j的车道集K_j，2中进口车道的车道数，n′_j，2，1代表方向j的车道集K_j，2中左转出口车道数，n′_j，2，2代表方向j的车道集K_j，2中直行出口车道数，n′_j，2代表方向j的车道集K_j，2中出口车道的车道数。

4.根据权利要求1所述的一种基于动态车道控制的交叉口交通设计系统，采用借道左转交叉口交通组织方式，其特征在于，在所述车道集K_j，1中，从进口侧往出口侧分别将车道划分为直行进口车道、左转进口车道和出口车道，车道数关系为：n_j，1，1+n_j，1，2＝n_j，1，n_j，2，1＝n_j，2，2＝n_j，2，n_j，1+n_j，2＝n_j；

其中，n_j，1，1代表方向j的车道集K_j，1中左转进口车道数，n_j，1，2代表方向j的车道集K_j，1中直行进口车道数，n_j，1代表方向j的车道集K_j，1中进口车道的车道数，n_j，2，1代表方向j的车道集K_j，1中左转出口车道数，n_j，2，2代表方向j的车道集K_j，1中直行出口车道数，n_j，2代表方向j的车道集k_j，1中出口车道的车道数；

将距左转进口车道最近的n_{j，1，1，CLL}个出口车道划分为借道左转车道，借道左转车道数小于出口车道数n_{j，1，1，CLL}≤n_j，2-1；

在车道集K_j，2中，从进口侧往出口侧分别将进口车道划分为直行进口车道和左转进口车道，出口车道供左转出口和直行出口共用，车道数关系为：n′_j，1，1+n′_j，1，2＝n′_j，1，n′_j，2，1＝n′_j，2，2＝n′_j，2，n′_j，1+n′_j，2＝n_j；

其中，n′_j，1，1代表方向j的车道集K_j，2中左转进口车道数，n′_j，1，2代表方向j的车道集K_j，2中直行进口车道数，n′_j，1代表方向j的车道集K_j，2中进口车道的车道数，n′_j，2，1代表方向j的车道集K_j，2中左转出口车道数，n′_j，2，2代表方向j的车道集K_j，2中直行出口车道数，n′_j，2代表方向j的车道集K_j，2中出口车道的车道数。

5.根据权利要求1所述的一种基于动态车道控制的交叉口交通设计系统，采用排阵式交叉口交通组织方式，其特征在于，在所述车道集K_j，1中，从进口侧往出口侧分别将车道划分为进口车道和出口车道；

车道数关系为：n_j，1，1≤n_j，1，n_j，1，2≤n_j，1，n_j，2，1＝n_j，2，2＝n_j，2，n_j，1+n_j，2＝n_j；

其中，n_j，1，1代表方向j的车道集K_j，1中左转进口车道数，n_j，1，2代表方向j的车道集K_j，1中直行进口车道数，n_j，1代表方向j的车道集K_j，1中进口车道的车道数，n_j，2，1代表方向j的车道集K_j，1中左转出口车道数，n_j，2，2代表方向j的车道集K_j，1中直行出口车道数，n_j，2代表方向j的车道集K_j，1中出口车道的车道数；

在车道集K_j，2中，从进口侧往出口侧分别将进口车道划分为直行进口车道和左转进口车道，出口车道供左转出口和直行出口共用，车道数关系为：n′_j，1，1+n′_j，1，2＝n′_j，1，n′_j，2，1＝n′_j，2，2＝n′_j，2，n′_j，1+n′_j，2＝n_j；

其中，n′_j，1，1代表方向j的车道集K_j，2中左转进口车道数，n′_j，1，2代表方向j的车道集K_j，2中直行进口车道数，n′_j，1代表方向j的车道集K_j，2中进口车道的车道数，n′_j，2，1代表方向j的车道集K_j，2中左转出口车道数，n′_j，2，2代表方向j的车道集K_j，2中直行出口车道数，n′_j，2代表方向j的车道集K_j，2中出口车道的车道数。

6.根据权利要求1所述的一种基于动态车道控制的交叉口交通设计系统，采用连续流交叉口交通组织方式，其特征在于，在所述车道集K_j，1中，从进口侧往出口侧分别将车道划分为直行进口车道、出口车道和左转进口车道，车道数关系为：n_j，1，1+n_j，1，2＝n_j，1，n_j，2，1＝n_j，2，2＝n_j，2，n_j，1+n_j，2＝n_j；

其中，n_j，1，1代表方向j的车道集K_j，1中左转进口车道数，n_j，1，2代表方向j的车道集K_j，1中直行进口车道数，n_j，1代表方向j的车道集K_j，1中进口车道的车道数，n_j，2，1代表方向j的车道集K_j，1中左转出口车道数，n_j，2，2代表方向j的车道集K_j，1中直行出口车道数，n_j，2代表方向j的车道集K_j，1中出口车道的车道数；

在车道集K_j，2中，从进口侧往出口侧分别将进口车道划分为直行进口车道和左转进口车道，出口车道供左转出口和直行出口共用，车道数关系为：n′_j，1，1+n′_j，1，2＝n′_j，1，n′_j，2，1＝n′_j，2，2＝n′_j，2，n′_j，1+n′_j，2＝n_j；

其中，n′_j，1，1代表方向j的车道集K_j，2中左转进口车道数，n′_j，1，2代表方向j的车道集K_j，2中直行进口车道数，n′_j，1代表方向j的车道集K_j，2中进口车道的车道数，n′_j，2，1代表方向j的车道集K_j，2中左转出口车道数，n′_j，2，2代表方向j的车道集K_j，2中直行出口车道数，n′_j，2代表方向j的车道集K_j，2中出口车道的车道数。

7.根据权利要求1所述的一种基于动态车道控制的交叉口交通设计系统，采用平行流交叉口交通组织方式，其特征在于，在所述车道集K_j，1中，从进口侧往出口侧分别将车道划分为左转进口车道、左转出口车道、直行进口车道和直行出口车道，车道数关系为：n_j，1，1+n_j，1，2＝n_j，1，n_j，2，1+n_j，2，2＝n_j，2，n_j，1+n_j，2＝n_j；

其中，n_j，1，1代表方向j的车道集k_j，1中左转进口车道数，n_j，1，2代表方向j的车道集K_j，1中直行进口车道数，n_j，1代表方向j的车道集K_j，1中进口车道的车道数，n_j，2，1代表方向j的车道集K_j，1中左转出口车道数，n_j，2，2代表方向j的车道集K_j，1中直行出口车道数，n_j，2代表方向j的车道集K_j，1中出口车道的车道数；

在车道集K_j，2中，从进口侧往出口侧分别将进口车道划分为左转进口车道和直行进口车道，出口车道供左转出口和直行出口共用，车道数关系为：n′_j，1，1+n′_j，1，2＝n′_j，1，n′_j，2，1＝n′_j，2，2＝n′_j，2，n′_j，1+n′_j，2＝n_j；

其中，n′_j，1，1代表方向j的车道集K_j，2中左转进口车道数，n′_j，1，2代表方向j的车道集K_j，2中直行进口车道数，n′_j，1代表方向j的车道集K_j，2中进口车道的车道数，n′_j，2，1代表方向j的车道集K_j，2中左转出口车道数，n′_j，2，2代表方向j的车道集K_j，2中直行出口车道数，n′_j，2代表方向j的车道集K_j，2中出口车道的车道数。

8.根据权利要求1所述的一种基于动态车道控制的交叉口交通设计系统，采用对称上游交叉口交通组织方式，其特征在于，在所述车道集K_j，1中，从进口侧往出口侧分别将车道划分为出口车道、直行进口车道和左转进口车道，车道数关系为：n_j，1，1+n_j，1，2＝n_j，1，n_j，2，1＝n_j，2，2＝n_j，2，n_j，1+n_j，2＝n_j；

其中，n_j，1，1代表方向j的车道集K_j，1中左转进口车道数，n_j，1，2代表方向j的车道集K_j，1中直行进口车道数，n_j，1代表方向j的车道集K_j，1中进口车道的车道数，n_j，2，1代表方向j的车道集K_j，1中左转出口车道数，n_j，2，2代表方向j的车道集K_j，1中直行出口车道数，n_j，2代表方向j的车道集K_j，1中出口车道的车道数；

在车道集K_j，2中，从进口侧往出口侧分别将进口车道划分为直行进口车道和左转进口车道，出口车道供左转出口和直行出口共用，车道数关系为：n′_j，1，1+n′_j，1，2＝n′_j，1，n′_j，2，1＝n′_j，2，2＝n′_j，2，n′_j，1+n′_j，2＝n_j；

其中，n′_j，1，1代表方向j的车道集K_j，2中左转进口车道数，n′_j，1，2代表方向j的车道集K_j，2中直行进口车道数，n′_j，1代表方向j的车道集K_j，2中进口车道的车道数，n′_j，2，1代表方向j的车道集K_j，2中左转出口车道数，n′_j，2，2代表方向j的车道集K_j，2中直行出口车道数，n′_j，2代表方向j的车道集K_j，2中出口车道的车道数。

9.基于权利要求1所述的一种基于动态车道控制的交叉口交通设计系统的车辆运行方法，所述车辆运行方法为：

将西左转、西直行、南左转、南直行、东左转、东直行、北左转和北直行车流分别编号为i∈{1，2，3，4，5，6，7，8}；

西左转车流i＝1从西向车道集K_j＝1，2中的左转进口车道经西向预信号交叉口的车道信号灯控制，驶入西向车道集K_j＝1，1中的左转进口车道；再经主信号交叉口的车道信号灯控制，驶入北向车道集K_j＝4，1中的左转出口车道；最后经北向预信号交叉口的车道信号灯控制，驶入北向车道集K_j＝4，2中的左转出口车道，完成整个左转过程；

西直行车流从西向车道集K_j＝1，2中的直行进口车道经西向预信号交叉口的车道信号灯控制，驶入西向车道集K_j＝1，1中的直行进口车道；再经主信号交叉口的车道信号灯控制，驶入东向车道集K_j＝3，1中的直行出口车道；最后经东向预信号交叉口的车道信号灯控制，驶入东向车道集K_j＝3，2中的直行出口车道，完成整个直行过程；

南左转车流从南向车道集K_j＝2，2中的左转进口车道经南向预信号交叉口的车道信号灯控制，驶入南向车道集K_j＝2，1中的左转进口车道；再经主信号交叉口的车道信号灯控制，驶入西向车道集K_j＝1，1中的左转出口车道；最后经西向预信号交叉口的车道信号灯控制，驶入西向车道集K_j＝1，2中的左转出口车道，完成整个左转过程；

南直行车流从南向车道集K_j＝2，2中的直行进口车道经南向预信号交叉口的车道信号灯控制，驶入南向车道集K_j＝2，1中的直行进口车道；再经主信号交叉口的车道信号灯控制，驶入北向车道集K_j＝4，1中的直行出口车道；最后经北向预信号交叉口的车道信号灯控制，驶入北向车道集K_j＝4，2中的直行出口车道，完成整个直行过程；

东左转车流从东向车道集K_j＝3，2中的左转进口车道经东向预信号交叉口的车道信号灯控制，驶入东向车道集K_j＝3，1中的左转进口车道；再经主信号交叉口的车道信号灯控制，驶入南向车道集K_j＝2，1中的左转出口车道；最后经南向预信号交叉口的车道信号灯控制，驶入南向车道集K_j＝2，2中的左转出口车道，完成整个左转过程；

东直行车流从东向车道集K_j＝3，2中的直行进口车道经东向预信号交叉口的车道信号灯控制，驶入东向车道集K_j＝3，1中的直行进口车道；再经主信号交叉口的车道信号灯控制，驶入西向车道集K_j＝1，1中的直行出口车道；最后经西向预信号交叉口的车道信号灯控制，驶入西向车道集K_j＝1，2中的直行出口车道，完成整个直行过程；

北左转车流从北向车道集K_j＝4，2中的左转进口车道经北向预信号交叉口的车道信号灯控制，驶入北向车道集K_j＝4，1中的左转进口车道；再经主信号交叉口的车道信号灯控制，驶入东向车道集K_j＝3，1中的左转出口车道；最后经东向预信号交叉口的车道信号灯控制，驶入东向车道集K_j＝3，2中的左转出口车道，完成整个左转过程；

北直行车流从北向车道集K_j＝4，2中的直行进口车道经北向预信号交叉口的车道信号灯控制，驶入北向车道集K_j＝4，1中的直行进口车道；再经主信号交叉口的车道信号灯控制，驶入南向车道集K_j＝2，1中的直行出口车道；最后经南向预信号交叉口的车道信号灯控制，驶入南向车道集K_j＝2，2中的直行出口车道，完成整个直行过程。