專利名稱：考慮大型車掉頭需求的交叉口設(shè)計(jì)與控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于交通安全、道路設(shè)計(jì)領(lǐng)域，具體講涉及考慮大型車掉頭需求的交叉ロ設(shè)計(jì)與控制方法。
背景技術(shù)：
港口交通以集疏運(yùn)交通為主，港區(qū)道路交通組成中以大型車(集裝箱車、拖掛車、油罐車等)為主。由于港區(qū)道路網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，可選路徑相對(duì)較少，因此在部分交叉ロ或者出入口經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)大量的大型車掉頭需求。由于大型車轉(zhuǎn)彎半徑大，掉頭時(shí)需要占用較大空間，通常大型車必須在靠近掉頭出口前變換車道至外側(cè)車道，或者占用相鄰車道以滿足一次順車掉頭所需條件。這對(duì)于負(fù)擔(dān)過(guò)重、各向流量差別過(guò)大的交叉ロ易造成交通擁堵以及降低效率和安全的重要原因。傳統(tǒng)的交叉ロ設(shè)計(jì)與控制方法中，缺乏考慮這種情況下的大型車掉頭需求，因此，研究存在大量大型車掉頭需求的交叉ロ設(shè)計(jì)與控制方法對(duì)于改善港區(qū)道路交通效率與安全具有重要意義。目前，掉頭車道的設(shè)置一般有受信號(hào)控制和不受信號(hào)控制的方式。在交通組織中，掉頭車道位置通?？煞譃榻徊婵趦?nèi)部掉頭和遠(yuǎn)引掉頭兩種(I)掉頭點(diǎn)設(shè)置在交叉ロ停車線前，掉頭車輛受信號(hào)燈的控制，必須等待本向左轉(zhuǎn)綠燈亮?xí)r才可通過(guò)停車線進(jìn)行掉頭，其繞行距離短，延誤相對(duì)較少，但對(duì)其后的左轉(zhuǎn)車輛有影響，掉頭車輛與紅燈時(shí)旁路右轉(zhuǎn)車輛、對(duì)向直行車輛存在交匯的沖突。(2)掉頭點(diǎn)設(shè)置在該交叉口下游一定距離的中央分隔帶處，掉頭車輛在等待掉頭時(shí)需要有一定的待行區(qū)長(zhǎng)度。掉頭后與對(duì)向直行車輛存在交匯沖突，并且需要交織到內(nèi)側(cè)直行車道，其繞行距離較長(zhǎng)。綜上所述，傳統(tǒng)的交叉ロ掉頭車道設(shè)計(jì)方法及交通組織方式還存在如下問(wèn)題和挑戰(zhàn)(I)傳統(tǒng)方法盡管在中央分隔帶較寬的路段會(huì)考慮設(shè)置掉頭專用車道，但是沒(méi)有統(tǒng)籌考慮交叉ロ的幾何設(shè)計(jì)、信號(hào)控制和交通組織，形成系統(tǒng)性的設(shè)計(jì)方案；(2)盡管掉頭專用車道蓄車段長(zhǎng)度對(duì)掉頭車道的應(yīng)用成功與否有著關(guān)鍵的影響，但是傳統(tǒng)方法對(duì)掉頭專用車道的長(zhǎng)度確定較為模糊，多以實(shí)際整改的感性經(jīng)驗(yàn)為主，沒(méi)有形成可操作的理論計(jì)算方法；(3)傳統(tǒng)的交叉口內(nèi)部掉頭方式對(duì)于大型車輛考慮較少，尤其是缺乏對(duì)大型車轉(zhuǎn)彎特性的考慮，因而不適合大型車輛掉頭需求較多的情況；(4)不同主路流量、支路流量、掉頭車比例以及大型車比例應(yīng)當(dāng)對(duì)應(yīng)不同的掉頭專用車道設(shè)計(jì)，這些因素都需要同時(shí)考慮。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明g在解決克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，為考慮不同主路流量、支路流量、掉頭車比例以及大型車比例應(yīng)當(dāng)對(duì)應(yīng)不同的掉頭專用車道設(shè)計(jì)提供指導(dǎo)，為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是，考慮大型車掉頭需求的交叉ロ設(shè)計(jì)與控制方法，包括如下步驟(I)設(shè)大型車穿過(guò)交叉路ロ沿主線向上游行駛一段距離后左轉(zhuǎn)掉頭，向上游行駛一段距離為專用車道蓄車段，大型車掉頭專用車道設(shè)有信號(hào)燈，左轉(zhuǎn)掉頭處主線上設(shè)置有主線輔助信號(hào)燈，左轉(zhuǎn)掉頭形成的圓弧包圍區(qū)域?yàn)榇笮蛙嚨纛^專用車道導(dǎo)流島；(2)本發(fā)明采用兩相位信號(hào)控制，共有兩種相位方案1)第一相位為西進(jìn)ロ道、北進(jìn)ロ道的直行和左轉(zhuǎn)，第二相位為東進(jìn)ロ道和南進(jìn)ロ道的直行和左轉(zhuǎn)；2)第一相位為東西直行，第二相位為東西左轉(zhuǎn)且南北直左，右轉(zhuǎn)車流均不受控制；(3)本發(fā)明確定掉頭車道設(shè)置位置以及蓄車段長(zhǎng)度的步驟包括1)設(shè)ー個(gè)周期內(nèi)綠燈期間到達(dá)掉頭專用車道蓄車段的車輛數(shù)為NI，相反方向進(jìn)ロ道停車線前直行排隊(duì)車輛數(shù)為N2，左轉(zhuǎn)為N3，三者的最大值為一段時(shí)間內(nèi)該方向上進(jìn)ロ /掉頭車道最大排隊(duì)車輛數(shù)，則排隊(duì)長(zhǎng)度為L(zhǎng) = (1\111&1(附，吧，吧)，式中(1為平均大車車長(zhǎng)；2)考慮掉頭車輛匯入主線 直行車道上所需要的最小換道距離Lmin ;3)由D = max(L, Lmin)，作為設(shè)置掉頭車道蓄車段長(zhǎng)度的依據(jù)；(4)對(duì)支路交通流的組織方式為借用掉頭專用車道作為其遠(yuǎn)引掉頭車道，也即支路交通組織采用禁止左轉(zhuǎn)和直行的方式，通過(guò)信號(hào)控制將主路掉頭車流與支路直左車流分開(kāi)，支路直左車流借助掉頭車道通行空間。所述方法進(jìn)ー步細(xì)化為本發(fā)明設(shè)計(jì)為兩相位信號(hào)控制，共有兩種相位設(shè)置方式(I)第一相位為西進(jìn)ロ道、北進(jìn)ロ道的直行和左轉(zhuǎn),第二相位為東進(jìn)ロ道和南進(jìn)ロ道的直行和左轉(zhuǎn)，右轉(zhuǎn)車流不受控制；(2)第一相位為東西直行，第二相位為東西左轉(zhuǎn)且南北直左，右轉(zhuǎn)車流不受控制；Ll-LlO為信號(hào)燈組編號(hào),第一種相位設(shè)置方法中，西向東直行LI、西向北左拐L3、北向南直行L5為第一相位，東向西直行L2、東向北左拐L4、南向北直行L6為第二相位，東向西至交叉ロ段與大型車掉頭專用道交叉ロ L7、西向東至交叉ロ段與大型車掉頭專用道交叉ロ L8為輔助一相位，大型車西向東左拐掉頭處L9、大型車東向西左拐掉頭處LlO為輔助二相位；第二種相位設(shè)置方法中，西向東直行LI、東向西直行L2為第一相位，西向北左拐L3、東向北左拐L4、北向南直行L5、南向北直行L6為第二相位，東向西至交叉ロ段與大型車掉頭專用道交叉ロ L7、西向東至交叉ロ段與大型車掉頭專用道交叉ロ L8為輔助一相位，大型車西向東左拐掉頭處L9、大型車東向西左拐掉頭處LlO為輔助二相位；按第一種相位設(shè)置配時(shí)設(shè)包括拖掛車、集裝箱在內(nèi)的大型車飽和流率為Qd，并設(shè)置進(jìn)ロ道各流向流量如下表I所示表I交叉ロ進(jìn)ロ道各流向流量
織直行 I掉頭 I右轉(zhuǎn)總計(jì)
,jsJit JQe-|'Qe-th . Qe-tuQe-r . Qe
1 !: JQw-I'Qw-TH . Qw-TUQw-R . Qw
1 進(jìn)ロ__Qs-L__Qs-TH__Qs-TU__Qs-R__^_
-tuld: JQn-i.Qn-th . Qn-tuQn-r . Qn信號(hào)總周期T的計(jì)算根據(jù)常用的英國(guó)道路交通研究所TRRL配時(shí)方法得出，式中Y為黃燈時(shí)總
綠燈時(shí)長(zhǎng)G= T-2Y(I)第一相位綠燈時(shí)間=G1= GXQ1/ (QfQ2)(2)第二相位綠燈時(shí)間G2= GXQノ(QfQ2)(3)其中斗=max{Qw_TH+Qw_L,QN-TH+QN_L}(4)Q2 = max{QE_TH+QE_L,Qs_TH+Qs_L}(5)輔助ー相位G11 = (Gl-Y) X max {Qw/ (QW+QN_TH+QN_L), Qe/ (Qe+Qs-th+Qs-l) }(6)G12 = (T-Gl-Y) X max {Qw/ (QW+QN_TH+QN_L)，Qe/ (Qe+Qs-th+Qs-l) I(7)輔助二相位G21 = (T-G2-Y) X max {(QN_TH+QN_L) / (QW+QN-TH+QN_L)，(QS_TH+QS_L) / (QE+QS_TH+QS_L)} (8)G22 = (G2-Y) Xmax {(QN_TH+QN_L) / (QW+QN_TH+QN_L), (QS-TH+QS-L) / (QE+QS-TH+QS-L)} (9)掉頭專用車道蓄車段長(zhǎng)度D的確定設(shè)車流到達(dá)服從泊松分布，每周期掉頭車道排隊(duì)車輛受該車道上的兩次紅燈控制，即輔助二相位的兩次紅燈引起的排隊(duì)，以東出口掉頭車道段為例，Nei為西進(jìn)ロ道掉頭排隊(duì)車輛，等于第一相位綠燈到達(dá)的掉頭車輛數(shù)減去輔助二相位第二次綠燈時(shí)間內(nèi)以飽和車流消去的車輛數(shù)，即一周期內(nèi)NIei = (Qff_TU X G1-Qd X G22) /3600(10)Ne2為南進(jìn)ロ道左轉(zhuǎn)和直行排隊(duì)車輛，等于第二相位綠燈到達(dá)的左/直車輛數(shù)減去輔助二相位第一次綠燈時(shí)間內(nèi)以飽和車流消去的車輛數(shù)，即一周期內(nèi)NIe2 = ( (Qs-l+Qs-th) X G2-Qd X G21) /3600(11) 則N1= NIe^NIe2(12)由于掉頭專用車道轉(zhuǎn)彎段與主路有相交部分即輔助信號(hào)燈控制部分，即有公共的通行空間，為了不至于主路進(jìn)ロ道停車線前直行或左轉(zhuǎn)排隊(duì)車輛超過(guò)即占用該公共通行空間，需要滿足掉頭專用車道蓄車段長(zhǎng)度大于主路進(jìn)ロ道車輛排隊(duì)長(zhǎng)度，一周期內(nèi)東進(jìn)ロ左轉(zhuǎn)排隊(duì)車輛數(shù)Ν2 = (Qe_l X G12-Qd X G2)/3600(13)直行排隊(duì)車輛數(shù)Ν3 = (Qe_th X (Gu+G12) +Qw_tu X G2「Qd X G2) /3600(14)因此，取上述三個(gè)流向上停車線前排隊(duì)車輛數(shù)的最大值來(lái)界定蓄車段長(zhǎng)度D ;除此之外，由于掉頭車輛匯入主線時(shí)位于進(jìn)ロ道的外側(cè)右轉(zhuǎn)車道上，需要通過(guò)換道完成在直行車道上通行或者排隊(duì)等待通行；假設(shè)掉頭車匯入主線時(shí)剛好等到ー個(gè)可接受間隙h(h大于最小可接受間隙to)進(jìn)行換道，換道一次的最小距離應(yīng)在臨界可接受間隙時(shí)間內(nèi)完成；設(shè)直行車道為兩條，流量Q，則換道的交織長(zhǎng)度的最小值需滿足掉頭車輛能夠從最外側(cè)車道一次性換到內(nèi)側(cè)第二條直行車道上，也即連續(xù)換道兩次。根據(jù)車頭到達(dá)間隙服從負(fù)指數(shù)分布，I小時(shí)內(nèi)出現(xiàn)可接受間隙的概率為P (h > t0) = e- (Qt0/3600)(15)等到ー個(gè)可接受間隙需時(shí)T = 3600/ (QX P (h > t0))(16)換道過(guò)程中假設(shè)車輛勻速V，故有
Lmin = vX (t0+T) X2(17)綜上，東出口道掉頭車道蓄車段長(zhǎng)度De = max{T,min, dXmax{NI, N2, N3}}(18)同理，西出口道掉頭專用車道蓄車段長(zhǎng)度算法類似，只是需要考慮的車流量、流向不同。本發(fā)明方法與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)(I)首先本發(fā)明從解決交叉口內(nèi)部大型車掉頭困難問(wèn)題出發(fā)，著重考慮不同大型車掉頭流量給交叉ロ交通運(yùn)行帶來(lái)的影響，提供一個(gè)考慮大量大型車掉頭需求的交叉ロ設(shè)計(jì)與控制的整體解決方案；
(2)本發(fā)明從交通流交織特征出發(fā)，以減少?zèng)_突點(diǎn)，隔離沖突區(qū)域、減少延誤為原貝1J，給出設(shè)置掉頭車道時(shí)兩個(gè)關(guān)鍵要素——信號(hào)相位配時(shí)和掉頭車道蓄車長(zhǎng)度的計(jì)算方法和流程，以此設(shè)置大型車掉頭專用車道更加科學(xué)；(3)在交通組織和控制配套方面，支路交通采取禁止左轉(zhuǎn)和直行，而將這兩股車流借助遠(yuǎn)引掉頭車道化為掉頭繞行，大大簡(jiǎn)化了交叉ロ相位，分割了多個(gè)沖突流；此外，本發(fā)明對(duì)輔助相位的設(shè)計(jì)使得主路上下游兩個(gè)信號(hào)燈之間協(xié)調(diào)，更好地配合掉頭車流，提高通行安全性。


圖I為大型車掉頭專用車道設(shè)計(jì)示意圖。圖2為大型車掉頭專用車道設(shè)置工作流程。圖3為兩種相位方式下的相位結(jié)構(gòu)和信號(hào)配時(shí)。圖中最深顏色表示紅燈信號(hào)，次深顔色表示綠燈信號(hào)，最淺顏色表示黃燈信號(hào)，其寬度為相應(yīng)的信號(hào)持續(xù)時(shí)間。圖4為大型車掉頭專用車道適用范圍。圖5為實(shí)施例中兩種方案仿真建模。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的目的在于為存在大量大型車掉頭需求的交叉ロ的設(shè)計(jì)與控制提供ー個(gè)系統(tǒng)解決方案，發(fā)明內(nèi)容包含(I)交叉ロ幾何形式的設(shè)計(jì)，包括進(jìn)ロ道和出ロ道設(shè)計(jì)，掉頭車道設(shè)置位置以及主路和支路的交通組織方法(如支路禁止左轉(zhuǎn)和直行)。交叉ロ的幾何形式如圖I所示，其中各編號(hào)代表的含義如下①交叉ロ入口②交叉ロ出口③大型車掉頭專用車道蓄車段④右轉(zhuǎn)車道⑤大型車掉頭專用車道轉(zhuǎn)彎段⑥大型車掉頭專用車道信號(hào)燈⑦主線輔助信號(hào)燈⑧大型車掉頭專用車道導(dǎo)流島
(2)本發(fā)明采用兩相位信號(hào)控制，共有兩種相位方案1)第一相位為西進(jìn)ロ道、北進(jìn)ロ道的直行和左轉(zhuǎn)，第二相位為東進(jìn)ロ道和南進(jìn)ロ道的直行和左轉(zhuǎn)；2)第一相位為東西直行，第二相位為東西左轉(zhuǎn)且南北直左，右轉(zhuǎn)車流均不受控制。(3)本發(fā)明確定掉頭車道設(shè)置位置以及蓄車段長(zhǎng)度的步驟包括1)設(shè)ー個(gè)周期內(nèi)綠燈期間到達(dá)掉頭專用車道蓄車段的車輛數(shù)為N1，相反方向進(jìn)ロ道停車線前直行排隊(duì)車輛數(shù)為N2，左轉(zhuǎn)為N3，三者的最大值為一段時(shí)間內(nèi)該方向上進(jìn)ロ /掉頭車道最大排隊(duì)車輛數(shù)，則排隊(duì)長(zhǎng)度為L(zhǎng) = ClXmax(NpNrN3)(式中d為平均大車車長(zhǎng))；2)考慮掉頭車輛匯入主線直行車道上所需要的最小換道距離Lmin ;3)由D = max(L, Lmin)，可作為設(shè)置掉頭車道蓄車段長(zhǎng)度的依據(jù)。(4)對(duì)支路交通流的組織方式為借用掉頭專用車道作為其遠(yuǎn)引掉頭車道，也即支路交通組織采用禁止左轉(zhuǎn)和直行的方式，通過(guò)信號(hào)控制將主路掉頭車流與支路直左車流分開(kāi)，支路直左車流借助掉頭車道通行空間，簡(jiǎn)化了交叉ロ相位，増大各流向的綠燈時(shí)間，更重要的是分割了多股嚴(yán)重沖突的交通流，或者變交叉沖突為合流/分流沖突，簡(jiǎn)化了交通 組織方式和信號(hào)相位。本發(fā)明中掉頭車道的設(shè)置關(guān)鍵要素為信號(hào)配時(shí)和掉頭專用車道蓄車段長(zhǎng)度兩部分，下面結(jié)合附圖2進(jìn)ー步表述本發(fā)明關(guān)于大型車掉頭專用車道設(shè)置方法的工作流程。I.信號(hào)控制方法I. I 相位本發(fā)明設(shè)計(jì)為兩相位信號(hào)控制，共有兩種相位設(shè)置方式(I)第一相位為西進(jìn)ロ道、北進(jìn)ロ道的直行和左轉(zhuǎn),第二相位為東進(jìn)ロ道和南進(jìn)ロ道的直行和左轉(zhuǎn)，右轉(zhuǎn)車流不受控制；(2)第一相位為東西直行，第二相位為東西左轉(zhuǎn)且南北直左，右轉(zhuǎn)車流不受控制。需要說(shuō)明的是，在東西方向掉頭處設(shè)置輔助信號(hào)燈用以隔離兩股交叉的沖突車流。參閱附圖I，LI-LlO為信號(hào)燈組編號(hào),第一種相位設(shè)置方法中，L1、L3、L5為第一相位，L2、L4、L6為第二相位，L7、L8為輔助一相位，L9、LlO為輔助二相位；第二種相位設(shè)置方法中，L1、L2為第一相位，L3、L4、L5、L6為第二相位，L7、L8為輔助一相位，L9、L10為輔助ニ相位。各相位結(jié)構(gòu)以及信號(hào)配時(shí)參見(jiàn)附圖3示意。I. 2配時(shí)(以第一種相位設(shè)置方式為例)設(shè)大型車(拖掛車、集裝箱等)的飽和流率為Qd，并設(shè)置進(jìn)ロ道各流向流量如下表I所示。表I交叉ロ進(jìn)ロ道各流向流量
織直行 I掉頭 I右轉(zhuǎn)總計(jì) ,jsJit JQe-|'Qe-th . Qe-tuQe-r . Qe
1 !: JQw-I'Qw-TH . Qw-TUQw-R . Qw
1 進(jìn)ロ__Qs-L__Qs-TH__Qs-TU__Qs-R__^_
-tuld: J Qn-i.Qn-th . Qn-tuQn-r . Qn信號(hào)總周期T的計(jì)算根據(jù)常用的英國(guó)道路交通研究所(TRRL)配時(shí)方法得出，式中Y為黃燈時(shí)長(zhǎng)總綠燈時(shí)長(zhǎng)G = T-2Y(I)
第一相位綠燈時(shí)間-G1 = G^Q1/(Q^Q2)(2)第二相位綠燈時(shí)間G2= G^Q2AQJQ2)(3)其中斗=max{Qw_TH+Qw_L,QN-TH+QN_L}(4)Q2 = max {QE_TH+QE_L, QS-TH+QS-L}(5)輔助ー相位G11 = (Gl-Y) *max{Qw/ (QW+QN-TH+QN_L)，Qe/ (Qe+Qs-th+Qs-l) } (6)G12 = (T-Gl-Y) *max {Qw/ (QW+QN_TH+QN_L)，Qe/ (Qe+Qs-th+Qs-l) I (7) 輔助二相位G21 = (T-G2-Y) *max {(QN-TH+QN_L) / (Qw+Qn-th+Qn-l)，(Qs-th+Qs-l) / (Qe+Qs-th+Qs-l) I ⑶G22 = (G2-Y) *max {(QN_TH+QN_L) / (QW+QN_TH+QN_L), (QS-TH+QS-L) / (QE+QS-TH+QS-L)} (9)2.掉頭專用車道蓄車段長(zhǎng)度D的確定設(shè)車流到達(dá)服從泊松分布，每周期掉頭車道排隊(duì)車輛受該車道上的兩次紅燈控制，即輔助二相位的兩次紅燈引起的排隊(duì)。因此，以東出口掉頭車道段為例，Nei為西進(jìn)ロ道掉頭排隊(duì)車輛，等于第一相位綠燈到達(dá)的掉頭車輛數(shù)減去輔助二相位第二次綠燈時(shí)間內(nèi)以飽和車流消去的車輛數(shù),即一周期內(nèi)NIei = (Qw-WG1-Q^G22VseOO(10)Ne2為南進(jìn)ロ道左轉(zhuǎn)和直行排隊(duì)車輛，等于第二相位綠燈到達(dá)的左/直車輛數(shù)減去輔助二相位第一次綠燈時(shí)間內(nèi)以飽和車流消去的車輛數(shù)，即一周期內(nèi)NIe2 = ((Qs_L+Qs_TH)*G2-Qd*G21)/3600(11)則N1= N1E1+N1E2(12)由于掉頭專用車道轉(zhuǎn)彎段與主路有相交部分(輔助信號(hào)燈控制部分)，即有公共的通行空間，為了不至于主路進(jìn)ロ道停車線前直行或左轉(zhuǎn)排隊(duì)車輛超過(guò)(占用)該公共通行空間，需要滿足掉頭專用車道蓄車段長(zhǎng)度大于主路進(jìn)ロ道車輛排隊(duì)長(zhǎng)度。一周期內(nèi)東進(jìn)ロ左轉(zhuǎn)排隊(duì)車輛數(shù)N2 = (QE_L*G12_Qd*G2)/3600(13)直行排隊(duì)車輛數(shù)N3 = (QE-TH* (Gn+G12)+Qw_TU*G21_Qd*G2)/3600(14)因此，取上述三個(gè)流向上停車線前排隊(duì)車輛數(shù)的最大值來(lái)界定蓄車段長(zhǎng)度D ;除此之外，由于掉頭車輛匯入主線時(shí)位于進(jìn)ロ道的外側(cè)右轉(zhuǎn)車道上，需要通過(guò)換道完成在直行車道上通行或者排隊(duì)等待通行；假設(shè)掉頭車匯入主線時(shí)剛好等到ー個(gè)可接受間隙h(h大于最小可接受間隙進(jìn)行換道，換道一次的最小距離應(yīng)在臨界可接受間隙時(shí)間內(nèi)完成；設(shè)直行車道為兩條，流量Q，則換道的交織長(zhǎng)度的最小值需滿足掉頭車輛能夠從最外側(cè)車道一次性換到內(nèi)側(cè)第二條直行車道上，也即連續(xù)換道兩次。根據(jù)車頭到達(dá)間隙服從負(fù)指數(shù)分布，I小時(shí)內(nèi)出現(xiàn)可接受間隙的概率為P(h > t0) = e-(Qt0/3600)(15)等到ー個(gè)可接受間隙需時(shí)T = 3600/ (Q*P (h > t0))(16)換道過(guò)程中假設(shè)車輛勻速V，故有Lmin = V* (t0+T) *2(17)
綜上，東出口道掉頭車道蓄車段長(zhǎng)度De = max {Lmin, d*max {NI, N2, N3}}(18)同理，西出口道掉頭專用車道蓄車段長(zhǎng)度算法類似，只是需要考慮的車流量、流向不同。3.效益評(píng)價(jià)對(duì)于掉頭專用車道設(shè)置及其交通組織方式的評(píng)價(jià)，本發(fā)明從安全和效率兩方面進(jìn)行評(píng)估，采用沖突和延誤雙重指標(biāo)。沖突指標(biāo)主要采用TTC(Time to conflict)值的大小及對(duì)應(yīng)閾值來(lái)界定嚴(yán)重/非嚴(yán)重沖突，并最終都通過(guò)加權(quán)轉(zhuǎn)化為沖突度值，沖突度對(duì)于衡量掉頭專用車道的設(shè)置效果具有重要影響，這也是體現(xiàn)交通運(yùn)行安全和樹(shù)立“安全第一”的原則。延誤指標(biāo)主要檢測(cè)各個(gè)流向車輛總延誤，經(jīng)過(guò)加權(quán)后得到交叉ロ總延誤值。
結(jié)合安全與效率雙重指標(biāo)，對(duì)初次計(jì)算得到的掉頭專用車道參數(shù)(相位時(shí)長(zhǎng)、車道長(zhǎng)度等)進(jìn)行評(píng)估，并與傳統(tǒng)掉頭方式進(jìn)行對(duì)比，若達(dá)到相對(duì)較優(yōu)效果，則初次計(jì)算參數(shù)可以采用。反之，若效果不理想或者不明顯優(yōu)于傳統(tǒng)掉頭方式，則返回再調(diào)整信號(hào)周期及配時(shí)等，使得在可調(diào)控的小范圍內(nèi)本發(fā)明的大型車輛掉頭專用車道達(dá)到最優(yōu)。4.適用條件分析本發(fā)明中大型車掉頭專用車道的設(shè)置在一定條件下優(yōu)越性才能凸顯，這里主要是與傳統(tǒng)交叉ロ內(nèi)部直接掉頭方式進(jìn)行比較。其適用范圍可通過(guò)上述幾步計(jì)算以及仿真建模得到，參閱附圖4，圖中的橫軸表示不同主路流量Q、支路流量q、掉頭車比例a%以及大型車比例b%的場(chǎng)景，通過(guò)理論計(jì)算和仿真模擬獲得兩種掉頭車道設(shè)置的延誤曲線。交點(diǎn)A為本發(fā)明大型車掉頭專用車道設(shè)置的下界，對(duì)應(yīng)的場(chǎng)景為(Q, q, a%, b% ) = (300veh/h, 200veh/h, 20%, 30% )交點(diǎn)B為本發(fā)明大型車掉頭專用車道設(shè)置的上界，對(duì)應(yīng)場(chǎng)景為(Q, q, a%, b% ) = (900veh/h,400veh/h,40%,60% )也即在小流量(小于A場(chǎng)景)或較大流量(大于B場(chǎng)景一段內(nèi))情況時(shí)，本發(fā)明設(shè)計(jì)的掉頭專用車道與傳統(tǒng)的掉頭車道在延誤上處于劣勢(shì)，此時(shí)建議具體分析該交叉ロ交通組織以及交通流特性，重新進(jìn)行掉頭車道設(shè)置方式的選擇。除此之外，只要不同時(shí)等于上界或下界所界定的場(chǎng)景值，則均適用于本發(fā)明的設(shè)計(jì)。從附圖4中還可以看出，在大流量(大于交點(diǎn)C對(duì)于的流量場(chǎng)景)下傳統(tǒng)掉頭車道帶來(lái)的交叉ロ延誤急劇增大，傳統(tǒng)掉頭方式無(wú)法有序有效運(yùn)行，這主要是由于重交通流(掉頭)方向上大型車輛比例非常大引起的。實(shí)施例本實(shí)施例以天津港某交叉ロ為案例，其現(xiàn)狀大型車掉頭方式為信號(hào)交叉口內(nèi)部直接掉頭，在仿真中建立相似場(chǎng)景，改設(shè)為本發(fā)明設(shè)計(jì)中的大型車輛掉頭專用車道進(jìn)行仿真對(duì)比分析。需要注意的是，本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過(guò)程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。參考天津港某交叉ロ實(shí)地調(diào)查數(shù)據(jù)，設(shè)置流量場(chǎng)景以及各進(jìn)ロ道車流組成由下表2和表3給出表2進(jìn)ロ道各流向流量設(shè)置
權(quán)利要求
1.一種考慮大型車掉頭需求的交叉ロ設(shè)計(jì)與控制方法，其特征是，包括如下步驟 (1)設(shè)大型車穿過(guò)交叉路ロ沿主線向上游行駛一段距離后左轉(zhuǎn)掉頭，向上游行駛一段距離為專用車道蓄車段，大型車掉頭專用車道設(shè)有信號(hào)燈，左轉(zhuǎn)掉頭處主線上設(shè)置有主線輔助信號(hào)燈，左轉(zhuǎn)掉頭形成的圓弧包圍區(qū)域?yàn)榇笮蛙嚨纛^專用車道導(dǎo)流島； (2)本發(fā)明采用兩相位信號(hào)控制，共有兩種相位方案1)第一相位為西進(jìn)ロ道、北進(jìn)ロ道的直行和左轉(zhuǎn)，第二相位為東進(jìn)ロ道和南進(jìn)ロ道的直行和左轉(zhuǎn)；2)第一相位為東西直行，第二相位為東西左轉(zhuǎn)且南北直左，右轉(zhuǎn)車流均不受控制； (3)本發(fā)明確定掉頭車道設(shè)置位置以及蓄車段長(zhǎng)度的步驟包括I)設(shè)ー個(gè)周期內(nèi)綠燈期間到達(dá)掉頭專用車道蓄車段的車輛數(shù)為NI，相反方向進(jìn)ロ道停車線前直行排隊(duì)車輛數(shù)為N2，左轉(zhuǎn)為N3，三者的最大值為一段時(shí)間內(nèi)該方向上進(jìn)ロ /掉頭車道最大排隊(duì)車輛數(shù)，則排隊(duì)長(zhǎng)度為L(zhǎng) = (1\111&1(附，吧，吧)，式中(1為平均大車車長(zhǎng)；2)考慮掉頭車輛匯入主線直行車道上所需要的最小換道距離Lmin ;3)由D = max(L, Lmin)，作為設(shè)置掉頭車道蓄車段長(zhǎng)度的依據(jù)； (4)對(duì)支路交通流的組織方式為借用掉頭專用車道作為其遠(yuǎn)引掉頭車道，也即支路交通組織采用禁止左轉(zhuǎn)和直行的方式，通過(guò)信號(hào)控制將主路掉頭車流與支路直左車流分開(kāi)，支路直左車流借助掉頭車道通行空間。
2.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征是，所述方法進(jìn)ー步細(xì)化為本發(fā)明設(shè)計(jì)為兩相位信號(hào)控制，共有兩種相位設(shè)置方式 (1)第一相位為西進(jìn)ロ道、北進(jìn)ロ道的直行和左轉(zhuǎn)，第二相位為東進(jìn)ロ道和南進(jìn)ロ道的直行和左轉(zhuǎn)，右轉(zhuǎn)車流不受控制； (2)第一相位為東西直行，第二相位為東西左轉(zhuǎn)且南北直左，右轉(zhuǎn)車流不受控制； Ll-LlO為信號(hào)燈組編號(hào)，第一種相位設(shè)置方法中，西向東直行LI、西向北左拐L3、北向南直行L5為第一相位，東向西直行L2、東向北左拐L4、南向北直行L6為第二相位，東向西至交叉ロ段與大型車掉頭專用道交叉ロ L7、西向東至交叉ロ段與大型車掉頭專用道交叉ロL8為輔助一相位，大型車西向東左拐掉頭處L9、大型車東向西左拐掉頭處LlO為輔助二相位；第二種相位設(shè)置方法中，西向東直行LI、東向西直行L2為第一相位，西向北左拐L3、東向北左拐L4、北向南直行L5、南向北直行L6為第二相位，東向西至交叉ロ段與大型車掉頭專用道交叉ロ L7、西向東至交叉ロ段與大型車掉頭專用道交叉ロ L8為輔助一相位，大型車西向東左拐掉頭處L9、大型車東向西左拐掉頭處LlO為輔助二相位； 按第一種相位設(shè)置配時(shí)設(shè)包括拖掛車、集裝箱在內(nèi)的大型車飽和流率為Qd，并設(shè)置進(jìn)ロ道各流向流量如下表I所示 表I交叉ロ進(jìn)ロ道各流向流量
全文摘要
本發(fā)明屬于交通安全、道路設(shè)計(jì)領(lǐng)域。為考慮不同主路流量、支路流量、掉頭車比例以及大型車比例應(yīng)當(dāng)對(duì)應(yīng)不同的掉頭專用車道設(shè)計(jì)提供指導(dǎo)，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是，考慮大型車掉頭需求的交叉口設(shè)計(jì)與控制方法，包括如下步驟(1)設(shè)大型車穿過(guò)交叉路口沿主線向上游行駛一段距離后左轉(zhuǎn)掉頭，向上游行駛一段距離為專用車道蓄車段；(2)本發(fā)明采用兩相位信號(hào)控制；(3)本發(fā)明確定掉頭車道設(shè)置位置以及蓄車段長(zhǎng)度的步驟包括；(4)對(duì)支路交通流的組織方式為借用掉頭專用車道作為其遠(yuǎn)引掉頭車道，也即支路交通組織采用禁止左轉(zhuǎn)和直行的方式，通過(guò)信號(hào)控制將主路掉頭車流與支路直左車流分開(kāi)。本發(fā)明主要應(yīng)用于道路設(shè)計(jì)。
文檔編號(hào)G08G1/07GK102693629SQ20121009434
公開(kāi)日2012年9月26日 申請(qǐng)日期2012年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月30日
發(fā)明者唐克雙, 張國(guó)梁, 李明劍, 段緒斌, 潘茂林, 王曉華, 王海燕, 白子建, 趙巍, 趙莉, 邢錦, 鄭利 申請(qǐng)人:天津市市政工程設(shè)計(jì)研究院