雙信號控制線機(jī)動車交通控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于交通【技術(shù)領(lǐng)域】，主要用于平面交叉路口的機(jī)動車交通控制系統(tǒng)，其特征在于在現(xiàn)有的路口停車線和路口信號燈之前增加了一個前置停車線和一個前置信號燈，信號控制機(jī)通過對前置信號燈與路口信號燈的聯(lián)動控制在路口四周產(chǎn)生了一個路口綠波帶，使交叉路口的機(jī)動車通行能力得以提高。
【專利說明】雙信號控制線機(jī)動車交通控制系統(tǒng)
所屬【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明屬于交通【技術(shù)領(lǐng)域】，主要用于平面交叉路口的機(jī)動車交通控制。
技術(shù)背景
[0002]目前在很多大、中城市的主干道都建設(shè)了很多的高架路、立交橋，采用了比較先進(jìn)的綠波帶交通控制技術(shù)，雖然對城市交通暢通發(fā)揮了重大作用，但城市交通擁堵仍然還是一個十分嚴(yán)重的問題，其主要原因之一是平面交叉路口的機(jī)動車通行能力過低。平面交叉路口的機(jī)動車通行能力過低導(dǎo)致了城市綠波帶的車速低、高架路上的車隊分流緩慢而降低了高架路上的車速，從而制約了整個城市路網(wǎng)交通的暢通。
[0003]現(xiàn)有的平面交叉路口的機(jī)動車交通控制系統(tǒng)是一個只有一條以路口停車線為信號控制線的機(jī)動車交通控制系統(tǒng)，我們稱這種機(jī)動車交通控制系統(tǒng)為單信號控制線機(jī)動車控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)存在著一個問題，即在綠燈起亮?xí)r，經(jīng)過路口停車線的機(jī)動車車速很低、機(jī)動車通過路口停車線的時差過大，尤其在剛啟步時，第一輛車和第二輛的時差高達(dá)4.45秒(在啟動時差為2秒時)，從而導(dǎo)致機(jī)動車的路口通行能力很低。
[0004]本發(fā)明增加了一個前置停車線和一個以前置停車線為信號控制線的前置信號燈，將現(xiàn)有的只有一個信號控制線的機(jī)動車交通控制系統(tǒng)變成了一個具有雙信號控制線的機(jī)動車交通控制系統(tǒng)，通過聯(lián)動控制在路口四周產(chǎn)生了一個“路口綠波帶”，使機(jī)動車經(jīng)過路口停車線的車速等于或接近路口所設(shè)計的機(jī)動車最高限速，消除了機(jī)動車通過路口停車線的過大時差，從而提高了機(jī)動車的路口通行能力。
[0005]
【發(fā)明內(nèi)容】
:
[0006]本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)的(參見附圖1):
[0007]雙信號控制線機(jī)動車交通控制系統(tǒng)由信號控制機(jī)(I)、路口信號燈(2)、路口停車線(3)、前置信號燈(4)、前置停車線(5)組成，路口信號燈(2)、路口停車線(3)與現(xiàn)有的路口信號燈(2)、路口停車線(3)相同，前置信號燈(4)設(shè)置在路口信號燈(2)之前，前置停車線(5)設(shè)置在路口停車線(3)之前的道路上；機(jī)動車在前置停車線(5)前排隊等待前置信號燈(4)的綠燈通行；信號控制機(jī)(I)對前置信號燈(4)和路口信號燈(2)進(jìn)行聯(lián)動控制；在一個信號周期內(nèi)，信號控制機(jī)(I)讓前置信號燈(4)的綠燈比路口信號燈(2)的綠燈提前起亮，信號控制機(jī)(I)讓前置信號燈(4)的綠燈比路口信號燈(2)的綠燈提前熄滅，讓在前置信號燈(4)的綠燈通行時間內(nèi)駛過前置停車線(5)的正常行駛的機(jī)動車可以在路口信號燈(2)的綠燈通行時間內(nèi)正常地通過路口停車線(3);路口信號燈(2)和前置信號燈(4)是數(shù)字式信號燈。
[0008](參見附圖2)在分道行駛的交叉路口，可以根據(jù)每個車道上的路口最高限速、車輛的加速度、機(jī)動車啟動時的平均時差、每輛機(jī)動車的平均占道長度分別設(shè)置每個車道上的前置停車線(5)與路口停車線(3)之間的前置距離、前置信號燈(4)的綠燈比路口信號燈(2)的綠燈提前起亮的起亮前置時間、前置信號燈(4)的綠燈比路口信號燈(2)的綠燈提前熄滅的熄滅前置時間。[0009](參見附圖3)為了便于本發(fā)明的順利實施，方便機(jī)動車駕駛員掌握好正確的車距、車速，可在前置停車線(5)與路口停車線(3)之間的道路上設(shè)置與機(jī)動車啟動時差相同、與路口通行最高限速相同的等時差等車速等車距標(biāo)志線(22)，可在前置停車線(5)與路口停車線(3)之間的道路旁設(shè)置相關(guān)的提示牌(23)。
[0010]通過對前置交通信號燈(4)與路口交通信號燈(2)的聯(lián)動控制，在前置停車線(5)與路口停車線(3)之間建立了一個路口“綠波帶”，讓機(jī)動車以安全合理的速度和時差通過路口停車線(3)，從而大大提高了機(jī)動車的路口通過能力。
【專利附圖】

【附圖說明】:
[0011]圖1是雙信號控制線機(jī)動車交通控制系統(tǒng)的平面示意圖。
[0012]圖2是分道行駛交叉路口的雙信號控制線機(jī)動車交通控制系統(tǒng)的平面示意圖。
[0013]圖3是設(shè)置有與機(jī)動車啟動時差相同、與路口通行最高限速相同的等時差等車速等車距標(biāo)志線(22)、提示牌(23)、車速傳感器(24)的雙信號控制線機(jī)動車交通控制系統(tǒng)的平面示意圖。
[0014]其中:1_信號控制機(jī)，2-路□信號燈，3-路□停車線，4-前置信號燈，5-前置停車線，6-左轉(zhuǎn)彎路口信號燈，7-小型車直行路口信號燈，8-大型車直行路口信號燈，9-右轉(zhuǎn)彎路口信號燈，10-左轉(zhuǎn)彎車道路口停車線，11-小型車直行車道路口停車線，12-大型車直行車道路口停車線，13-右轉(zhuǎn)彎車道路口停車線，14-左轉(zhuǎn)彎前置信號燈，15-小型車直行前置信號燈，16-大型車直行前置信號燈，17-右轉(zhuǎn)彎車道前置信號燈，18-左轉(zhuǎn)彎前置停車線，19-小型車直行前置停車線，20-大型車真行前置停車線，21-右轉(zhuǎn)彎前置停車線，22-等時差等車速等車距標(biāo)志線，23-提示牌，24-車速傳感器。
【具體實施方式】:
[0015]下面通過具體的實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步說明，尤其對前置距離、起亮前置時間、熄滅前置時間的具體設(shè)置進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0016]假設(shè)某個直行車道的路口限速為V (米/秒)，排隊等候通行的機(jī)動車的啟動時差為j (秒)，機(jī)動車的平均占道長度(相鄰前后兩車頭之間的距離)為c (米)，機(jī)動車的平均加速度為a(米/秒2)，直行車道的路口信號燈(2)的每次綠燈的時長為t (秒)，在路口信號燈(2)的一個綠燈時長內(nèi)能夠通過路口停車線(3)的機(jī)動車數(shù)量為η(輛)。在這種條件下的路口，可采用如下方式設(shè)置雙信號控制線機(jī)動車交通控制系統(tǒng)的前置距離、起亮前置時間、熄滅前置時間。
[0017]實施例一(參見附圖1):
[0018]本實施例適合于路口間距小于500米的平面交叉路口。
[0019]根據(jù)上述參數(shù)，可將前置停車線(5)的前置距離設(shè)定為v2/(2a)米，將前置信號燈
(4)設(shè)置在前置停車線(5)上面的顯眼的位置，將前置信號燈(4)的綠燈的起亮前置時間和熄滅前置時間分別設(shè)置為v/a秒、v/(2a)秒。
[0020]根據(jù)以上設(shè)置，當(dāng)前置信號燈(4)的綠燈起亮?xí)r，第一輛車從前置停車線(5)到路口停車線(3)所花費(fèi)的時間是v/a秒；當(dāng)?shù)谝惠v車到達(dá)路口停車線(3)時，路口信號燈(2)的綠燈也正好起亮，因此第一輛車正好可以用速度V通過路口停車線(3);第二輛車在距路口停車線(3) c米處車速達(dá)到V，再花c/v秒以速度V通過路口停車線(3)，在路口停車線(3)處，第一輛車和第二輛車的時差為(j+c/v)秒。
[0021]當(dāng)前置信號燈(4)的綠燈熄滅時刻，最后一輛通過前置停車線(5)的小型車的車速由于經(jīng)過了 c(n-l)路程的加速，其車速通常已經(jīng)達(dá)到了速度V，且將以速度V從前置停車線(5)到路口停車線(3)，其所花費(fèi)的時間為v/(2a)，正好在路口信號燈(2)的綠燈熄滅前通過路口停車線(3)。
[0022]通過以上設(shè)置可知，前置信號燈⑷的每次綠燈的時長為(t+v/a-v/2a =t+v/2a)，比路口信號燈(2)的綠燈時長增加了 v/2a秒，機(jī)動車路口通行時間增加了
v/2at% ο
[0023]在單信號控制線機(jī)動車交通控制系統(tǒng)，第一輛車與第二輛車通過路口停車線(3)
的時差為(j+ Jf )秒，如果在t = 30秒、V = 60公里/小時(16.7米/秒)、c = 6米、j =
2秒、a = 2米/秒2的條件下，第一輛車和第二輛車在路口停車線(3)的時差為4.45秒。
[0024]在本實施例中，每輛車之間的時差均等于(j+c/v)秒，時差=2.36秒。前置信號燈(15)的綠燈時長的增加值為(v/2a = 16.7/2X2 = 4.18秒)，通行時間增加了 (4.18/30=14% )0
[0025]路口最大通行車輛數(shù)量的計算:
[0026]路口最大通行車輛數(shù)量η可參照如下公式計算:
[0027]t=j (n-1) +v2c(n - l}/a (當(dāng) c(n_l) ( v2/ (2a)時)
[0028]t = j (n_l)+v/a+{c (n_l)-V2/ (2a)} /v (當(dāng) c (n-1) > v2/ (2a)時)
[0029]將t = 30 秒、t = 34.18 秒、v = 60 公里 / 小時(16.7 米 / 秒)、c = 6 米、j = 2秒、a = 2米/秒2的條件代入上述公式，可分別計算出單信號控制線機(jī)動車交通控制系統(tǒng)與本實施例的機(jī)動車最大通行數(shù)分別是11輛和13輛，后者比前者通行能力提高18%。
[0030]如果在路口前的道路長度許可的情況下，可在目前的前置距離V2/(2a)的基礎(chǔ)上增加一段前置距離S，分別在目前的起亮前置時間、熄滅前置時間的基礎(chǔ)上再增加一段前置時間T(S = Tv)，以便于駕駛員們排列成更加整齊的車隊通過路口停車線(3)。
[0031]實施例二(見附圖3):
[0032]本實施例主要適合于路口間距大于600米的平面交叉路口。
[0033]在單信號控制線機(jī)動車交通控制系統(tǒng)和在本發(fā)明的實施例一中，由于車速的差異和機(jī)動車啟步時的停車位置的不同，導(dǎo)致機(jī)動車在通過路口停車線(3)時(尤其是在綠燈剛開始起亮?xí)r)機(jī)動車的時差大大高于機(jī)動車啟動時的時差j，這種沒有必要的過大的時差降低了機(jī)動車的路口通行能力。為了消除這種沒有必要的過大時差，可通過本實施例的方法設(shè)定前置停車線(5)的前置距離、前置信號燈(4)的綠燈的起亮前置時間、熄滅前置時間，讓機(jī)動車隊能以啟動時差j、以路口最高限速V、以等車距(jv)通過路口停車線(3)，從而獲得最大的路口通行能力。
[0034]設(shè)某個城區(qū)的非路口道路最高限速為V(V>v)，前置停車線(5)的前置距離為Q，前置信號燈(4)的起亮前置時間為T'熄滅前置時間為
[0035]要想使機(jī)動車隊以啟動時差j、以路口最高限速V、以等車距(jv)通過路口停車線(3)，機(jī)動車可按如下方式行駛:[0036]當(dāng)前置信號燈(4)的綠燈起亮?xí)r，在前置停車線(5)前排隊等候的第一輛車先以a的加速度、花費(fèi)時間v/a、行駛距離s使車速達(dá)到V，再以勻速V、花費(fèi)時間T、行駛距離S到達(dá)路口停車線(3)，并以V速通過路口停車線(3);第二輛車以a的加速度、花費(fèi)時間(v/a+t')使車速達(dá)到V' (V>v, >v)，再以V'勻速行駛T'秒，然后自然滑行，以減速度
自然減速到V，以V勻速行駛并通過路口停車線(3)，由于第二輛車比第一輛車的車速高，因此，第二輛車在到達(dá)路口停車線(3)時，它與第一輛車的時差由(j+c/v)縮短到了 j，兩車的車距也由(c+jv)縮短到了 jv ;以后的車輛都采用比前一輛車更高的車速行駛，將其與前一輛車的時差和車距都分別縮短到j(luò)和jv ;第η輛車的車速最高，車速升至V、再以V勻速行駛Tn秒后，將車速自然減至V時，正好以V速通過路口停車線(3)。其中，我們假設(shè)后一輛車比前一輛車的車速升高為等幅升高，其升幅為(V-v)/(n-l);再假設(shè)每一輛車的自然減速度相等，均為a'。 [0037]根據(jù)上述行駛條件，我們就可以計算出所需要的前置距離Q、起亮前置時間、熄滅前置時間Tt,其具體計算方法如下:
[0038]根據(jù)上述行駛條件，我們知道，第η輛車從O加速到V所用時間為v/a，從V加速到V所用時間為(V-v)/a，以V勻速行駛的時間為Tn，從V減速到V的行駛時間為(V-v)/a'，當(dāng)?shù)讦禽v車到達(dá)路口停車線(3)時，它在上述時間段內(nèi)分別比第一輛車多行駛了(V-v)2/2a、(V_v)Tn、(V_v)2/2a'的距離，它多行駛的這幾段距離之和{(V_v)2/2a+(V_v)Tn+(V-v)2/2a/ }正好等于它與第一輛車在啟動時的停車距離c (n-1)，即
[0039]c (n-1) = {(V-v) 2/2a+ (V-v) Tn+ (V-v) 2/2a; }
[0040]從上面等式中可求出第η輛車以V勻速行駛的時間Tn
[0041]Tn = {c (n-1) - (V-v)2/2a- (V~v)2/2a' } / (V~v)
[0042]第n輛車從其停車處到路口停車線(3)之間的距離為{V2/2a+VTn+ (V2-v2) /2^ }，該距離減去第η輛車的停車處到前置停車線(5)之間的距離c(n-l)就等于前置停車線(5)的前置距離Q
[0043]1、前置距離Q
[0044]Q= {V2/2a+V Tn+(V2-v2)/2a; }-c(n_l)
[0045]2、起亮前置時間
[0046]Tq = v/a+T = v/a+S/v = v/a+ (Q-v2/2a) /v
[0047]3、熄滅前置時間Tt
[0048]熄滅前置時間Tt等于第η輛車從停車處到路口停車線(3)之間的總時間{V/a+Tn+(V_v)/a' }，減去其從停車處到前置停車線(5)之間的時間，即


\ B
[0049]Tt= {V/a+ Tn + (V—v) /a'} —
[0050]下面說明在t = 30秒、V = 60公里/小時(16.7米/秒)、V = 80公里/小時(22.2米/秒)、c = 6米、j = 2秒、a = 2米/秒2、a' = I米/秒2的路口條件下,雙信號控制線機(jī)動車交通控制系統(tǒng)的機(jī)動車路口最大通行能力、前置停車線(5)的前置距離Q、前置信號燈⑷的起亮前置時間、熄滅前置時間前置信號燈(4)的一次綠燈的通行時長Τζ。[0051]1、最大通行能力η
[0052]η = t/j = 30/2 = 15 輛車
[0053]比單信號控制線機(jī)動車交通控制系統(tǒng)的路口最大通行能力11輛車提高了 4/11%=36% ο
[0054]2、前置距離Q
[0055]Q= {V2/2a+V Tn+(V2-v2)/2a; }-c(n_l)
[0056]首先要求出Tn
[0057]Tn = {c (n-1) - (V~v)2/2a- (V~v)2/2a' } / (V~v)
[0058]=11.15 秒
[0059]Q = 393.69 米
[0060]3、起亮前置時間Tn
[0061]Tq = v/a+T = v/a+S/v = v/a+ (Q-v2/2a) /v
[0062]= 27.78 秒
[0063]4、熄滅前置時間Tt
[0064]
【權(quán)利要求】
1.雙信號控制線機(jī)動車交通控制系統(tǒng)，由信號控制機(jī)(I)、路口信號燈(2)、路口停車線(3)、前置信號燈(4)、前置停車線(5)組成，其特征在于:路口信號燈(2)、路口停車線(3)與現(xiàn)有的路口信號燈(2)、路口停車線(3)相同，前置信號燈⑷設(shè)置在路口信號燈(2)之前，前置停車線(5)設(shè)置在路口停車線(3)之前的道路上；機(jī)動車在前置停車線(5)前排隊等待前置信號燈(4)的綠燈通行；信號控制機(jī)(I)對前置信號燈(4)和路口信號燈(2)進(jìn)行聯(lián)動控制；在一個信號周期內(nèi)，信號控制機(jī)(I)讓前置信號燈(4)的綠燈比路口信號燈(2)的綠燈提前起亮，信號控制機(jī)(I)讓前置信號燈(4)的綠燈比路口信號燈(2)的綠燈提前熄滅，讓在前置信號燈(4)的綠燈通行時間內(nèi)駛過前置停車線(5)的正常行駛的機(jī)動車可以在路口信號燈(2)的綠燈通行時間內(nèi)正常地通過路口停車線(3)。
2.如權(quán)力要求書I所述的雙信號控制線機(jī)動車交通控制系統(tǒng)，其特征在于:在分道行駛的交叉路口，可以根據(jù)每個車道上的路口最高限速、車輛的加速度、機(jī)動車啟動時的平均時差、每輛機(jī)動車的平均占道長度分別設(shè)置每個車道上的前置停車線(5)與路口停車線(3)之間的前置距離、前置信號燈(4)的綠燈比路口信號燈(2)的綠燈提前起亮的起亮前置時間、前置信號燈(4)的綠燈比路口信號燈(2)的綠燈提前熄滅的熄滅前置時間。
3.如權(quán)力要求書I或2所述的雙信號控制線機(jī)動車交通控制系統(tǒng)，其特征在于:可在前置停車線(5)與路口停車線(3)之間的道路上設(shè)置與機(jī)動車啟動時差相同、與路口通行最高限速相同的等時差等車速等車距標(biāo)志線(22)，可在前置停車線(5)與路口停車線(3)之間的道路旁設(shè)置相關(guān)的提示牌(23)。
4.如權(quán)力要求書I或2或3所述的雙信號控制線機(jī)動車交通控制系統(tǒng)，其特征在于:路口信號燈(2)和前置信號燈(4)是數(shù)字式信號燈。
5.如權(quán)力要求書I或2或3所述的雙信號控制線機(jī)動車交通控制系統(tǒng)，其特征在于:可在前置停車線(5)與路口停車線(3)之間的道路上設(shè)置車速傳感器(24)，信號控制機(jī)(I)可根據(jù)車速傳感器(24)的數(shù)據(jù)對前置信號燈(4)進(jìn)行調(diào)控。
【文檔編號】G08G1/07GK103632551SQ201210313028
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2012年8月30日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月30日
【發(fā)明者】敖向東 申請人:敖向東