專利名稱：基于單口放行的四路環(huán)交設(shè)計方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種提高環(huán)形交叉口通行能力的交通設(shè)計方法，特別涉及基于單口放行的四路環(huán)交設(shè)計方法。屬于交通設(shè)計與信號控制領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
城市道路交通的瓶頸主要集中在交叉口，交叉口是城市道路交通的咽喉，是造成行車延誤的主要因素。上世紀7(Γ80年代，我國很多城市興建了許多環(huán)形交叉口(簡稱環(huán)交)，但環(huán)交的原有設(shè)計通行能力無法滿足持續(xù)增長的需求，出現(xiàn)了日益嚴重的擁擠和堵塞等問題。對于環(huán)交設(shè)計通行能力不足這一問題，過去通常采取拆除環(huán)島，改建成一般平交加信號控制的辦法。但這一辦法由于工程量和資金投入都較大，同時有損城市綠化和景觀，所以并不完全可行。此外，還有保留環(huán)島，只對車流“入環(huán)”采取一般信號控制的方法。由于交叉口內(nèi)部的沖突點與交織段依然存在，并且由信號控制造成的延誤較大，這樣做雖然可以使交叉口通行能力得到提高，但提高的程度非常有限。所以，正確的設(shè)計交叉口，并合理的組織交通，是保障城市道路交通安全與暢通的關(guān)鍵。國內(nèi)外專家學者針對不同交通條件和幾何條件的環(huán)形交叉口提出了多種信號控制方法，單口放行方法作為環(huán)形交叉口信號控制的一種基本方法，在我國各城市應(yīng)用較廣泛，傳統(tǒng)的無信號控制環(huán)形交叉口相位設(shè)計圖如

圖1所示。對“多進口道放行協(xié)同環(huán)道控制”和“單口放行控制”兩種常用環(huán)形交叉口信號控制設(shè)計方法進行比較分析，由于常規(guī)單口放行方法中相鄰進口相位間以及進口相位與環(huán)道相位間均未進行協(xié)調(diào)，導致得出的車均延誤較大。本發(fā)明在充分利用環(huán)形交叉口時空資源的前提下，考慮交叉口通行能力最大化，對四路環(huán)形交叉口單口放行方法進行改進。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在提供一種基于單口放行的四路環(huán)交設(shè)計方法，是一種信號控制環(huán)形交叉口交通設(shè)計與信號控制方案。充分利用環(huán)形交叉口時空資源的前提下，使交叉口通行能力最大化。。本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:一種提高環(huán)形交叉口通行能力的交通設(shè)計方法，其特征是在某相位結(jié)束前提前啟動另一個相位的一股或多股車流，并利用每條道路的進口與出口之間組成的梯形區(qū)域作為其下一進口車輛的存車區(qū)域(如圖3);在環(huán)道上增設(shè)信號燈，控制進口的部分左轉(zhuǎn)和直行車輛提前進入環(huán)道梯形存車區(qū)域停車待行；各進口對應(yīng)的兩環(huán)道信號燈進行信號聯(lián)動控制，減少各進口機動車等待時間，在某進口失去通行權(quán)之前，按順時針將相鄰進口車輛提前放行，使各進口的有效綠燈時間由各進口單獨通行時間和兩相鄰進口共同的通行時間組成，并且使各進口放行獲得的這兩 部分通行時間為連續(xù)的；兩相鄰進口相位切換時避免相位疊加時兩放行進口的首車與尾車發(fā)生沖突(其沖突點為Α，如圖3所示)，確保兩相鄰進口首尾車的良好銜接，使得環(huán)島內(nèi)的車流不間斷，其信號控制相位按順時針順序依次進行，相位疊加通行時間按公式(I)計算，式中:ty \分別為相位疊加時兩放行進口的首車與尾車從停車線到?jīng)_突點的行駛時間，秒(s);Cl1, d2分別為某進口和其相鄰進口到?jīng)_突點的弧長，米(m)；Vs, Vw分別為相位疊加時兩放行進口的首車與尾車在環(huán)道的行駛速度，米/秒(m/s)；tr為駕駛員啟動反應(yīng)時間；10為車輛長度和車輛安全距離之和。信號控制模型相位設(shè)計如圖2所示，在某進口失去通行權(quán)之前，其相鄰進口(按順時針)車輛提前放行，因此各進口的有效綠燈時間由各進口單獨通行時間(如I相位、II相位、III相位、IV相位)和兩相鄰進口共同的通行時間(如I ’相位、II’相位、III’相位、IV’相位)組成，即兩相鄰進口相位疊加，并且各進口放行獲得的這兩部分通行時間為連續(xù)的，共同的通行時間則為相位疊加通行時間。通過上述分析，該信號控制模型相位順序依次為
1-1 ’ 一 I1-1I ’ 一 II1-1II’ — IV -1V’，如此循環(huán)。本發(fā)明的技術(shù)方案中,通過兩相鄰進口相位協(xié)調(diào)分析,令Webster最佳周期為Ctl,環(huán)形交叉口周期模型C1按公式(2)計算`，Q =Co
η(2)式中:tjh為相位疊加通行時間。我國存在大量大型環(huán)形交叉口，環(huán)島直徑大于25m，環(huán)道空間資源豐富，以半徑為30m、環(huán)道車道數(shù)3條的環(huán)形交叉口為例，其梯形區(qū)域大約可容納20輛標準小汽車，每小時可通行600輛左右機動車。因此，本發(fā)明的技術(shù)方案中，在環(huán)形交叉口單口放行方法中應(yīng)充分利用環(huán)道空間資源。在環(huán)形交叉口單口放行方法中梯形存車區(qū)域存放機動車容量按公式
(3)計算，&=Σγ^(^+0^)/ ζ
i=l 18U'( J I式中:Qr為梯形存車區(qū)域存放機動車總?cè)萘?；r。為環(huán)島半徑；Wi為第i條環(huán)道車道寬度；dt為第i條環(huán)道停車線中點和環(huán)島中心三點連成的三角形之圓心角；Lz為每輛車占環(huán)道梯形存車區(qū)平均實測長度；η為環(huán)道車道數(shù)量。本發(fā)明利用環(huán)道梯形存車區(qū)域，對協(xié)調(diào)信號控制模型做進一步優(yōu)化。在環(huán)道上增設(shè)信號燈，用于控制進口的部分左轉(zhuǎn)和直行車輛提前進入環(huán)道梯形存車區(qū)域停車待行。當某一進口放行時，其左轉(zhuǎn)車要兩次繞過環(huán)道梯形存車區(qū)域駛出交叉口，直行車一次繞行便可順利通過，因此與該放行進口相關(guān)的環(huán)道信號燈有兩個，分別為左轉(zhuǎn)車第一次通過的梯形存車區(qū)域令為環(huán)道第一信號燈，左轉(zhuǎn)車第二次通過的梯形存車區(qū)域令為環(huán)道第二信號燈，各進口對應(yīng)的兩環(huán)道信號燈進行信號聯(lián)動控制，使環(huán)形交叉口保持良好的運行狀況。以南進口為例，在南進口放行初期其對應(yīng)環(huán)道信號燈放行，同時西進口車流可獲得一小段綠燈時間駛?cè)氕h(huán)道梯形存車區(qū)域，在南進口放行末期西進口及其相應(yīng)環(huán)道信號燈放行，在南進口放行中期為該進口單獨放行時間，相位設(shè)計如圖4所示，其余進口放行規(guī)則與該進口相同。在為該控制模型進行信號配時時，協(xié)調(diào)好兩相鄰進口與對應(yīng)的環(huán)道梯形存車區(qū)域之間的關(guān)系，保證所有駛?cè)氕h(huán)島車輛能安全有效地駛出交叉口。本發(fā)明的技術(shù)方案中，提前放行到環(huán)道內(nèi)的車輛數(shù)量應(yīng)小于或等于環(huán)道梯形存車容量，放行時間應(yīng)合理，放行時間使用定時信號控制，記這段綠燈時間為gQ^)，按公式
(4)計算，
權(quán)利要求
1.一種提高環(huán)形交叉口通行能力的交通設(shè)計方法，其特征在于:在某相位結(jié)束前提前啟動另一個相位的一股或多股車流，利用每條道路的進口與出口之間組成的梯形區(qū)域作為其下一進口車輛的存車區(qū)域；在環(huán)道上增設(shè)信號燈，控制進口的部分左轉(zhuǎn)和直行車輛提前進入其梯形存車區(qū)域停車待行；各進口對應(yīng)的兩環(huán)道信號燈進行信號聯(lián)動控制，減少各進口機動車等待時間，在某進口失去通行權(quán)之前，按順時針將相鄰進口車輛提前放行，使各進口的有效綠燈時間由各進口單獨通行時間和兩相鄰進口共同的通行時間組成，并且使各進口放行獲得的這兩部分通行時間為連續(xù)的；兩相鄰進口相位切換時避免相位疊加時兩放行進口的首車與尾車發(fā)生沖突，確保兩相鄰進口首尾車的良好銜接，使得環(huán)島內(nèi)的車流不間斷，其信號控制相位按順時針順序依次進行，相位疊加通行時間按公式(I)計算，
2.如權(quán)利要求1所述的一種提高環(huán)形交叉口通行能力的交通設(shè)計方法，其特征在于:環(huán)形交叉口周期模型C1按公式(2)計算，
3.如權(quán)利要求1所述的一種提高環(huán)形交叉口通行能力的交通設(shè)計方法，其特征在于:在環(huán)形交叉口單口放行方法中梯形存車區(qū)域存放機動車容量按公式(3)計算，
4.如權(quán)利要求1所述的一種提高環(huán)形交叉口通行能力的交通設(shè)計方法，其特征在于:提前放行到環(huán)道內(nèi)的車輛數(shù)量應(yīng)小于或等于環(huán)道梯形存車區(qū)域存車容量，放行時間使用定時信號控制，記這段綠燈時間為g(lu)，其計算公式為(4)式:
5.如權(quán)利要求1所述的一種提高環(huán)形交叉口通行能力的交通設(shè)計方法，其特征在于:環(huán)道梯形存車區(qū)域待行首車與放行進口的尾車協(xié)調(diào)，使環(huán)道相位滯后，令該相位滯后時間為t(i,D，其計算公式與權(quán)利要求1中計算公式(I)相同。
6.如權(quán)利要求1所述的一種提高環(huán)形交叉口通行能力的交通設(shè)計方法，其特征在于:使下一相位進口首車與梯形存車區(qū)域待行尾車銜接，順暢通過合流點，記下一進口道處綠燈啟亮與環(huán)道進口處車輛通行的時間差為t(i,2), t(i_9)計算公式為:
7.如權(quán)利要求1所述的一種提高環(huán)形交叉口通行能力的交通設(shè)計方法，其特征在于:在下一進口相位結(jié)束后，需確保該進口左轉(zhuǎn)尾車能順利通過其對應(yīng)的環(huán)道第二信號燈，環(huán)道第二信號燈設(shè)置一個滯后 時間，該時間為該進口的尾車與其相鄰環(huán)道的首車合流點到其環(huán)道第二信號燈停車線的距離與車流在環(huán)道的行駛速度之比，據(jù)此，周期模型C2按公式(6)計算，
全文摘要
本發(fā)明提出了一種基于單口放行的四路環(huán)交設(shè)計方法。該方法從相鄰進口和環(huán)道梯形存車區(qū)域兩方面，對原有單口放行信號周期模型進行了改進，提出了改進的四路環(huán)形交叉口單口放行信號控制模式；并對其信號相位進行了協(xié)調(diào)設(shè)計，詳細說明了相位協(xié)調(diào)時差計算的步驟；在交叉口通行能力和延誤分析的基礎(chǔ)上，對本信號控制模式的適用條件作了初步探討。通行能力和延誤分析結(jié)果表明，本信號控制模式提高交叉口通行能力達20%以上，減少延誤達到30%以上。
文檔編號G08G1/081GK103116992SQ20131002845
公開日2013年5月22日 申請日期2013年1月25日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月25日
發(fā)明者徐良杰, 喻彪, 左俊中 申請人:武漢理工大學