一種提高交叉口進口道空間資源利用效率的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種提高交叉口進口道空間資源利用效率的方法，在周期和相位綠燈時間不變的情況下，將進口道最外側(cè)的左轉(zhuǎn)車道設(shè)置成可變車道，通過實時變換可變車道的功能，進而提高交叉口同一進口道空間資源利用效率。通過視頻檢測器實時采集本信號周期內(nèi)本進口道左轉(zhuǎn)和直行的交通量，經(jīng)過數(shù)值運算和邏輯判斷，在下一周期改變車道信號燈和方向指示信號燈，引導(dǎo)車輛適應(yīng)車道的變換。本發(fā)明具有均衡交叉口不同流向車道空間資源利用率，適時減少車輛在交叉口的排隊時間，提高車輛通行效率的優(yōu)點。
【專利說明】一種提高交叉口進口道空間資源利用效率的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及交通科學(xué)，具體涉及一種提高交叉口進口道空間資源利用效率的方法。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著城市道路交通需求的持續(xù)增長和道路網(wǎng)的完善，雙向10、12車道等城市干道越來越多，甚至在交叉口進口道還存在拓寬車道的情況，使得左轉(zhuǎn)專用車道數(shù)也在逐步增力口。典型的四相位交叉口，存在多條左轉(zhuǎn)專用車道時，高峰時段其通行能力基本滿足交通需求；但在平峰時段，因左轉(zhuǎn)交通量減少，造成左轉(zhuǎn)車道空間利用率不高；而直行車流量大，直行車道空間資源又十分緊張，二者形成巨大反差。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]基于以上不足之處，本發(fā)明的目的在于提供一種提高交叉口進口道空間資源利用效率的方法，該方法在周期和相位綠燈時間不變的情況下，將進口道最外側(cè)的左轉(zhuǎn)車道設(shè)置成可變車道，通過實時變換可變車道的功能，進而提高交叉口進口道空間資源利用效率。
[0004]本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的:一種提高交叉口進口道空間資源利用效率的方法，步驟如下:
[0005]步驟一:設(shè)置視頻檢測器
[0006]將視頻檢測器安裝在進口道對向的信號燈橫臂上或本向的電子警察桿上，用來實時檢測該進口道各相位綠燈期間通過交叉口停車線各流向的流量數(shù)據(jù)；
[0007]步驟二:設(shè)置車道信號燈
[0008]在停車線后合適位置設(shè)置橫臂式或門架式車道信號燈，用來指示各信號周期內(nèi)進口車道的功能；進口車道分隔線長度為30?50m，車道信號燈的設(shè)置位置應(yīng)位于車道分隔線之后；車道信號燈的設(shè)置位置應(yīng)與左轉(zhuǎn)、直行相位中最短的綠燈時長相協(xié)調(diào)，左轉(zhuǎn)相位綠燈時間小于直行相位綠燈時間，在此以左轉(zhuǎn)相位綠燈時間為標準進行說明，車道信號燈距停車線的距離L需滿足以下條件:
[0009]車道分隔線長度< L <左轉(zhuǎn)相位綠燈期間最少放行的車輛數(shù)X平均車輛排隊長度；
[0010]步驟三:判斷車道信號燈切換條件
[0011]根據(jù)視頻檢測器送來的本周期內(nèi)各流向流量數(shù)據(jù)，計算本信號周期內(nèi)各個流向的車道利用率，鑒于交通流的到達一般具有連續(xù)性，以此來判斷下一信號周期車道信號燈是否需要切換，并存數(shù)判斷結(jié)果；
[0012]左轉(zhuǎn)、直行流向的車道利用率計算公式定義如下；
[_] ' =SLxgLLxNL⑴
V
[0014]r.=----ηΛ
S SsxgsxNs(2)
[0015]式中:
[0016]VL, Vs——當(dāng)前周期內(nèi)檢測器采集到的進口道左轉(zhuǎn)、直行交通量；
[0017]SL, Ss——左轉(zhuǎn)、直行車道飽和流率，為固定值；
[0018]gL, gs—左轉(zhuǎn)、直行相位綠燈時間；
[0019]Nl, Ns——進口道左轉(zhuǎn)、直行車道數(shù)；
[0020]若ιγ < 0.6且rs > 0.9或rs < 0.6且ιγ > 0.9，則說明在當(dāng)前這種信號控制方案下，該進口道直行與左轉(zhuǎn)車道的利用率差異較大；否則，說明左轉(zhuǎn)與直行車道的利用率接近，當(dāng)直行與左轉(zhuǎn)車道的利用率差異較大時，通過調(diào)整可變車道功能能使各個流向的車道利用率得到改善，這時需要對可變車道功能進行變換；
[0021]當(dāng)ιγ < 0.6、rs > 0.9時，則把可變車道變換為直行車道；當(dāng)rs < 0.6、ιγ > 0.9時，則把可變車道變換為左轉(zhuǎn)車道；當(dāng)IY < 0.9、rs < 0.9或ιγ > 0.9、rs >0.9時，可變車道信號燈不進行變換，仍保持原有指示狀態(tài)；
[0022]步驟四:車道信號燈、方向指示信號燈切換時刻
[0023]根據(jù)第三步的判斷結(jié)果確定是否需要進行信號燈的切換；如需要切換信號燈的狀態(tài)，則信號燈切換時刻定義如下:按進口道按先放左轉(zhuǎn)、后放直行的相位順序，
[0024](I)、可變車道由左轉(zhuǎn)變直行:該進口道左轉(zhuǎn)相位綠燈時間開啟前10s，將可變車道信號燈的狀態(tài)由左轉(zhuǎn)變換成直行；可變車道的方向指示信號燈仍歸屬左轉(zhuǎn)相位，直至該進口道左轉(zhuǎn)相位結(jié)束后才變換成直行狀態(tài)，納入到直行相位中統(tǒng)一管理；
[0025](2)、可變車道由直行變左轉(zhuǎn):該進口道左轉(zhuǎn)相位綠燈時間結(jié)束時，將可變車道信號燈的狀態(tài)由直行變換成左轉(zhuǎn)；可變車道的方向指示信號燈仍歸屬直行相位，直至該進口道直行相位結(jié)束后才將其納入到左轉(zhuǎn)相位中統(tǒng)一管理；
[0026]車道信號燈切換的那個信號周期不納入交通量采集周期；
[0027]步驟五:進入下一個判斷周期
[0028]車道信號燈變換后，采集下一信號周期內(nèi)進口道各相位綠燈期間的交通量，進入新一輪邏輯判斷周期。
[0029]本發(fā)明的方法在周期和相位綠燈時間不變的情況下，將進口道最外側(cè)的左轉(zhuǎn)車道設(shè)置成可變車道，通過實時變換可變車道的功能，進而提高交叉口同一進口道空間資源利用效率。通過視頻檢測器實時采集本信號周期內(nèi)本進口道左轉(zhuǎn)和直行的交通量，經(jīng)過車道變換控制器的數(shù)值運算和邏輯判斷，在下一周期改變車道信號燈和方向指示信號燈，引導(dǎo)車輛適應(yīng)車道的變換。本發(fā)明具有均衡交叉口不同流向車道空間資源利用率，適時減少車輛在交叉口的排隊時間，提高車輛通行效率的優(yōu)點。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0030]圖1為相位示意圖；
[0031]圖2為本發(fā)明的設(shè)計示意圖。

【具體實施方式】
[0032]下面結(jié)合附圖1-2舉例對本發(fā)明作進一步說明。
[0033]實施例1:
[0034]結(jié)合圖1-2，以雙向12車道為例，原先有2個左轉(zhuǎn)專用車道，3條直行車道，I條右轉(zhuǎn)專用車道，本發(fā)明將原先的一條左轉(zhuǎn)專用車道改為可變車道。
[0035]本方法采用視頻檢測器、方向指示信號燈、車道信號燈和車道變換控制器，步驟如下:
[0036]步驟一:設(shè)置視頻檢測器
[0037]將視頻檢測器安裝在進口道對向的信號燈橫臂上或本向的電子警察桿上，用來實時檢測該進口道各相位綠燈期間通過交叉口停車線各流向的流量數(shù)據(jù)。
[0038]步驟二:設(shè)置車道信號燈
[0039]在停車線后合適位置設(shè)置橫臂式或門架式車道信號燈，用來指示各信號周期內(nèi)進口車道的功能(左轉(zhuǎn)、直行、直右等)。進口車道分隔線(實線)長度一般在30?50m，為保證進入交叉口前的車輛能順利完成車道變換，車道信號燈的設(shè)置位置應(yīng)位于車道分隔線(實線)之后。此外，為保證車道信號燈變換后，排在車道信號燈與停車線之間的車輛能在一個信號周期內(nèi)完全駛離交叉口，不影響下一信號周期該車道功能的使用，車道信號燈的設(shè)置位置應(yīng)與左轉(zhuǎn)、直行相位中最短的綠燈時長相協(xié)調(diào)(一般情況下，左轉(zhuǎn)相位綠燈時間小于直行相位綠燈時間，在此以左轉(zhuǎn)相位綠燈時間為例進行說明)。因此，車道信號燈的設(shè)置位置(距停車線的距離)需滿足以下條件:
[0040]車道分隔線(實線)長度< L <左轉(zhuǎn)相位綠燈期間最少放行的車輛數(shù)X平均車輛排隊長度，m。
[0041]否則，會出現(xiàn)當(dāng)車道信號燈由左轉(zhuǎn)變直行，下一個信號周期該車道仍會滯留一部分左轉(zhuǎn)車輛，從而發(fā)揮不了直行車道的作用。
[0042]假設(shè)車道分隔線長度為30m，左轉(zhuǎn)相位綠燈時長為24s，左轉(zhuǎn)專用車道的飽和流率為1300pcu/h/Lane，平均車輛排隊長度為6m，則左轉(zhuǎn)車道的平均車頭時距為3600/1300 =
2.77s，相位綠燈期間左轉(zhuǎn)車輛按飽和流率駛離交叉口最多可放行24/2.77 = 8.7輛車。因受車輛啟動損失時間等影響，實際排隊車輛的前3?5輛車往往達不到飽和流率放行狀態(tài)，需要對其進行折減，據(jù)測算，每個周期內(nèi)需要折減1-2輛車。因此，相位綠燈期間最少可放行7輛車，I彡7X6 = 42m且I彡30m。因此，車道信號燈的設(shè)置位置距停車線的距離I為[30，42]，一般取區(qū)間的最大值作為設(shè)置車道信號燈位置的依據(jù)，即在42米處設(shè)置車道信號燈。若出現(xiàn)“車道分隔線(實線)長度”大于“左轉(zhuǎn)相位綠燈期間最少可放行車輛數(shù)的排隊長度”，則需要縮短“車道分隔線(實線)長度”，以滿足要求。
[0043]步驟三:判斷車道信號燈切換條件
[0044]車道變換控制器根據(jù)視頻采集器送來的本周期內(nèi)各流向流量數(shù)據(jù)，計算本信號周期內(nèi)各個流向的車道利用率，鑒于交通流的到達一般具有連續(xù)性，以此來判斷下一信號周期車道信號燈是否需要切換，并存數(shù)判斷結(jié)果。
[0045]左轉(zhuǎn)、直行流向的車道利用率計算公式定義如下；
r - _?ι_
_6] L SLxgLxNL(1)
[_] rs-Ss\gsxNs(2)
[0048]式中:
[0049]VL, Vs——當(dāng)前周期內(nèi)檢測器采集到的進口道左轉(zhuǎn)、直行交通量，pcu ；
[0050]Sl> Ss-左轉(zhuǎn)、直行車道飽和流率，為固定值，pcu/s/Lane ；
[0051]gL, gs—左轉(zhuǎn)、直行相位綠燈時間，s ；
[0052]Nl, Ns——進口道左轉(zhuǎn)、直行車道數(shù)。
[0053]若ιγ < 0.6且rs > 0.9 (或rs < 0.6且ιγ > 0.9)，則說明在當(dāng)前這種信號控制方案下，該進口道直行與左轉(zhuǎn)車道的利用率差異較大；否則，說明左轉(zhuǎn)與直行車道的利用率接近。當(dāng)直行與左轉(zhuǎn)車道的利用率差異較大時，通過調(diào)整可變車道功能能使各個流向的車道利用率得到改善，這時需要對可變車道功能進行變換。
[0054]當(dāng)ιγ < 0.6、rs > 0.9時，則把可變車道變換為直行車道；當(dāng)rs < 0.6、ιγ > 0.9時，則把可變車道變換為左轉(zhuǎn)車道；當(dāng)IY < 0.9、rs < 0.9或ιγ > 0.9、rs >0.9時，可變車道信號燈不進行變換，仍保持原有指示狀態(tài)。
[0055]假如進口道左轉(zhuǎn)相位綠燈時長為24s，直行相位綠燈時長為42s，左轉(zhuǎn)單車道的飽和流率Sl= 1300pcu/h，直行單車道的飽和流率& = 1500pcu/h。若當(dāng)前方向指示信號燈、車道信號燈為2條左轉(zhuǎn)車道、3條直行車道，當(dāng)前信號周期內(nèi)該進口道左轉(zhuǎn)、直行交通量分別為\ = 9pcu, Vs = 48 pcu,由此計算得到車道利用率ιγ = 0.52、rs = 0.91,說明直行車道利用率過高，而左轉(zhuǎn)車道空間資源有富裕。若當(dāng)前方向指示信號燈、車道信號燈為I條左轉(zhuǎn)車道，4條直行車道；當(dāng)前信號周期內(nèi)該進口道左轉(zhuǎn)、直行交通量分別為\ = 8pcu, Vs =40 pcu,由此計算得到車道利用率ιγ = 0.92、rs = 0.57，說明左轉(zhuǎn)車道利用率過高，而直行車道空間資源有剩余。
[0056]步驟四:車道信號燈、方向指示信號燈切換時刻
[0057]根據(jù)第三步的判斷結(jié)果確定是否需要進行信號燈的切換。如需要切換信號燈的狀態(tài)，則信號燈切換時刻定義如下(進口道按先放左轉(zhuǎn)、后放直行的相位順序，見圖1):
[0058]1、可變車道由左轉(zhuǎn)變直行。該進口道左轉(zhuǎn)相位綠燈時間開啟前10s，將可變車道信號燈的狀態(tài)由左轉(zhuǎn)變換成直行；可變車道的方向指示信號燈仍歸屬左轉(zhuǎn)相位(左轉(zhuǎn)狀態(tài))，直至該進口道左轉(zhuǎn)相位結(jié)束后才變換成直行狀態(tài)，納入到直行相位中統(tǒng)一管理。
[0059]2、可變車道由直行變左轉(zhuǎn)。該進口道左轉(zhuǎn)相位綠燈時間結(jié)束時，將可變車道信號燈的狀態(tài)由直行變換成左轉(zhuǎn)；可變車道的方向指示信號燈仍歸屬直行相位(直行狀態(tài))，直至該進口道直行相位結(jié)束后才將其納入到左轉(zhuǎn)相位中統(tǒng)一管理。
[0060]車道信號燈切換的那個信號周期不納入交通量采集周期。
[0061]根據(jù)第三步中的示例，當(dāng)ιγ = 0.52、rs = 0.91時,在該進口道左轉(zhuǎn)相位綠燈時間開啟前10s，將可變車道信號燈的狀態(tài)由左轉(zhuǎn)變換成直行；可變車道的方向指示信號燈仍歸屬左轉(zhuǎn)相位(左轉(zhuǎn)狀態(tài))，直至該進口道左轉(zhuǎn)相位結(jié)束后才變換成直行狀態(tài)，納入到直行相位中統(tǒng)一管理。當(dāng)ιγ = 0.92、rs = 0.57時，在該進口道左轉(zhuǎn)相位綠燈時間結(jié)束時，將可變車道信號燈的狀態(tài)由直行變換成左轉(zhuǎn)；可變車道的方向指示信號燈仍歸屬直行相位(直行狀態(tài))，直至該進口道直行相位結(jié)束后才將其納入到左轉(zhuǎn)相位中統(tǒng)一管理。
[0062]步驟五:進入下一個判斷周期
[0063]車道信號燈變換后，采集下一信號周期內(nèi)進口道各相位綠燈期間的交通量，進入新一輪邏輯判斷周期。
[0064]向理，其他進口方向也可據(jù)此判斷是否改變部分車道功能，以提高各進口道空間資源利用率。
【權(quán)利要求】
1.一種提高交叉口進口道空間資源利用效率的方法，步驟如下: 步驟一:設(shè)置視頻檢測器 將視頻檢測器安裝在進口道對向的信號燈橫臂上或本向的電子警察桿上，用來實時檢測該進口道各相位綠燈期間通過交叉口停車線各流向的流量數(shù)據(jù)； 步驟二:設(shè)置車道信號燈 在停車線后合適位置設(shè)置橫臂式或門架式車道信號燈，用來指示各信號周期內(nèi)進口車道的功能；進口車道分隔線長度為30?50m，車道信號燈的設(shè)置位置應(yīng)位于車道分隔線之后；車道信號燈的設(shè)置位置應(yīng)與左轉(zhuǎn)、直行相位中最短的綠燈時長相協(xié)調(diào)，左轉(zhuǎn)相位綠燈時間小于直行相位綠燈時間，在此以左轉(zhuǎn)相位綠燈時間為標準進行說明，車道信號燈距停車線的距離L需滿足以下條件: 車道分隔線長度< L <左轉(zhuǎn)相位綠燈期間最少放行的車輛數(shù)X平均車輛排隊長度； 步驟三:判斷車道信號燈切換條件 根據(jù)視頻檢測器送來的本周期內(nèi)各流向流量數(shù)據(jù)，計算本信號周期內(nèi)各個流向的車道利用率，鑒于交通流的到達一般具有連續(xù)性，以此來判斷下一信號周期車道信號燈是否需要切換，并存數(shù)判斷結(jié)果； 左轉(zhuǎn)、直行流向的車道利用率計算公式定義如下；'--: ⑴rs (2) 式中: VL, Vs——當(dāng)前周期內(nèi)檢測器采集到的進口道左轉(zhuǎn)、直行交通量； SL> Ss——左轉(zhuǎn)、直行車道飽和流率，為固定值； gL>gs—左轉(zhuǎn)、直行相位綠燈時間； Nl、Ns——進口道左轉(zhuǎn)、直行車道數(shù)； 若ιγ < 0.6且rs > 0.9或rs < 0.6且ιγ > 0.9，則說明在當(dāng)前這種信號控制方案下，該進口道直行與左轉(zhuǎn)車道的利用率差異較大；否則，說明左轉(zhuǎn)與直行車道的利用率接近，當(dāng)直行與左轉(zhuǎn)車道的利用率差異較大時，通過調(diào)整可變車道功能能使各個流向的車道利用率得到改善，這時需要對可變車道功能進行變換； 當(dāng)ιγ < 0.6、rs >0.9時，則把可變車道變換為直行車道；當(dāng)rs < 0.6、ιγ >0.9時，則把可變車道變換為左轉(zhuǎn)車道；當(dāng)ιγ < 0.9、rs < 0.9或ιγ > 0.9、rs > 0.9時，可變車道信號燈不進行變換，仍保持原有指示狀態(tài)； 步驟四:車道信號燈、方向指示信號燈切換時刻 根據(jù)第三步的判斷結(jié)果確定是否需要進行信號燈的切換；如需要切換信號燈的狀態(tài)，則信號燈切換時刻定義如下:按進口道按先放左轉(zhuǎn)、后放直行的相位順序， (I)、可變車道由左轉(zhuǎn)變直行:該進口道左轉(zhuǎn)相位綠燈時間開啟前10s，將可變車道信號燈的狀態(tài)由左轉(zhuǎn)變換成直行；可變車道的方向指示信號燈仍歸屬左轉(zhuǎn)相位，直至該進口道左轉(zhuǎn)相位結(jié)束后才變換成直行狀態(tài)，納入到直行相位中統(tǒng)一管理； (2)、可變車道由直行變左轉(zhuǎn):該進口道左轉(zhuǎn)相位綠燈時間結(jié)束時，將可變車道信號燈的狀態(tài)由直行變換成左轉(zhuǎn)；可變車道的方向指示信號燈仍歸屬直行相位，直至該進口道直行相位結(jié)束后才將其納入到左轉(zhuǎn)相位中統(tǒng)一管理； 車道信號燈切換的那個信號周期不納入交通量采集周期； 步驟五:進入下一個判斷周期 車道信號燈變換后，采集下一信號周期內(nèi)進口道各相位綠燈期間的交通量，進入新一輪邏輯判斷周期。
【文檔編號】G08G1/08GK104318788SQ201410553274
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年10月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月5日
【發(fā)明者】蔣賢才, 李明慧, 墨建亮, 李萌萌, 王安妮, 李亞輝 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)