本發(fā)明屬于交通工程領(lǐng)域，具體涉及一種基于出口剩余容量約束的交叉口信號(hào)控制方法。

背景技術(shù)：

盡管《中華人民共和國(guó)道路交通安全法實(shí)施條例》第五十三條規(guī)定：機(jī)動(dòng)車(chē)遇前方交叉路口交通阻塞時(shí)，應(yīng)當(dāng)依次停在路口以外等候，不得進(jìn)入路口。如果出現(xiàn)類似情況將可能被處以罰款100元、記2分的處罰。但因缺乏行之有效的監(jiān)管措施，目前該項(xiàng)規(guī)定一直未實(shí)行。而城市路網(wǎng)早晚高峰經(jīng)常出現(xiàn)過(guò)飽和的交通狀態(tài)，在交叉口處隨著排隊(duì)等待通行的車(chē)輛不斷累積，當(dāng)車(chē)輛排隊(duì)長(zhǎng)度超過(guò)路段長(zhǎng)度時(shí)就會(huì)出現(xiàn)排隊(duì)溢出現(xiàn)象，進(jìn)而阻斷交叉口其他方向車(chē)輛的通行，引起交叉口死鎖。此時(shí)，不但排隊(duì)溢出方向的車(chē)輛會(huì)逐漸向上游蔓延，被阻斷通行的其他方向的車(chē)輛排隊(duì)也會(huì)越來(lái)越長(zhǎng)，從而引發(fā)更大范圍的排隊(duì)溢出，造成局部區(qū)域的交通癱瘓。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種基于出口剩余容量約束的交叉口信號(hào)控制方法，確保城市道路交叉口的運(yùn)行通暢。

本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：一種基于出口剩余容量約束的交叉口信號(hào)控制方法，采用的設(shè)備包括多個(gè)交通流檢測(cè)器、數(shù)據(jù)傳輸子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理及控制模塊、車(chē)道信號(hào)燈，交通流檢測(cè)器與交通流檢測(cè)器電信號(hào)連接，數(shù)據(jù)傳輸子系統(tǒng)與數(shù)據(jù)處理及控制模塊電信號(hào)連接，車(chē)道信號(hào)燈與數(shù)據(jù)傳輸子系統(tǒng)電信號(hào)連接，其具體控制方法包括如下步驟：

步驟一：判斷交叉口是否滿足設(shè)置條件

交叉口高峰時(shí)段經(jīng)常出現(xiàn)排隊(duì)溢出的情況，且每個(gè)出口的總?cè)萘看笥谝粋€(gè)信號(hào)周期內(nèi)駛?cè)朐摮隹谲?chē)道的總車(chē)輛數(shù)，即：

$\frac{L_e\×n_{eo}}{\stackrel{\‾}{h}}\>S_{ws}\×g_{ws}\×n_{ws}+S_{nl}\×g_{nl}\×n_{nl}---\left(1\right)$

$\frac{L_w\×n_{wo}}{\stackrel{\‾}{h}}\>S_{es}\×g_{es}\×n_{es}+S_{sl}\×g_{sl}\×n_{sl}---\left(2\right)$

$\frac{L_s\×n_{so}}{\stackrel{\‾}{h}}\>S_{ns}\×g_{ns}\×n_{ns}+S_{el}\×g_{el}\×n_{el}---\left(3\right)$

$\frac{L_n\×n_{no}}{\stackrel{\‾}{h}}\>S_{ss}\×g_{ss}\×n_{ss}+S_{wl}\×g_{wl}\×n_{wl}---\left(4\right)$

式中L_e,L_s,L_w,L_n——東、南、西、北出口車(chē)道長(zhǎng)度(m)；

n_eo,n_so,n_wo,n_no——東、南、西、北出口的車(chē)道數(shù)(條)；

——車(chē)輛排隊(duì)時(shí)平均車(chē)頭間距(m)；

S_es,S_ss,S_ws,S_ns——東、南、西、北各進(jìn)口直行車(chē)道飽和流率(veh/s)；

S_el,S_sl,S_wl,S_nl——東、南、西、北各進(jìn)口左轉(zhuǎn)車(chē)道飽和流率(veh/s)；

g_es,g_ss,g_ws,g_ns——東、南、西、北各進(jìn)口直行車(chē)綠燈時(shí)間(s)；

g_el,g_sl,g_wl,g_nl——東、南、西、北各進(jìn)口左轉(zhuǎn)車(chē)綠燈時(shí)間(s)；

n_es,n_ss,n_ws,n_ns——東、南、西、北各進(jìn)口直行車(chē)道數(shù)(條)；

n_es,n_ss,n_ws,n_ns——東、南、西、北各進(jìn)口左轉(zhuǎn)車(chē)道數(shù)(條)；

步驟二：交叉口出口交通流檢測(cè)器位置的確定

交叉口每個(gè)出口布設(shè)兩組交通流檢測(cè)器，第二交通流檢測(cè)器至出口線間能夠停放的車(chē)輛數(shù)定義為出口車(chē)道的預(yù)留容量；

(1)第二交通流檢測(cè)器位置的確定

交叉口出口第二交通流檢測(cè)器的位置要確保一個(gè)信號(hào)周期內(nèi)任何一個(gè)相位駛?cè)朐摮隹谲?chē)道的車(chē)輛數(shù)不大于該出口車(chē)道的預(yù)留容量；設(shè)該交叉口的信號(hào)相位方案由東西左轉(zhuǎn)相位、東西直行相位、南北左轉(zhuǎn)相位、南北直行相位組成；對(duì)于西出口而言，一個(gè)信號(hào)周期內(nèi)只有南北左轉(zhuǎn)相位和東西直行相位有車(chē)輛駛?cè)朐摮隹冢瑒t要求南北左轉(zhuǎn)相位或東西直行相位駛?cè)朐摮隹诘能?chē)輛數(shù)均不得大于該出口車(chē)道的預(yù)留容量，即：

$\frac{(L_{w1}+L_{w2})\×n_{wo}}{\stackrel{\‾}{h}}\≥max(S_{es}\×g_{es}\×n_{es},S_{sl}\×g_{sl}\×n_{sl})---\left(5\right)$

同理：

$\frac{(L_{e1}+L_{e2})\×n_{eo}}{\stackrel{\‾}{h}}\≥max(S_{ws}\×g_{ws}\×n_{ws},S_{nl}\×g_{nl}\×n_{nl})---\left(6\right)$

$\frac{(L_{s1}+L_{s2})\×n_{so}}{\stackrel{\‾}{h}}\≥max(S_{ns}\×g_{ns}\×n_{ns},S_{el}\×g_{el}\×n_{el})---\left(7\right)$

$\frac{(L_{n1}+L_{n2})\×n_{no}}{\stackrel{\‾}{h}}\≥max(S_{ss}\×g_{ss}\×n_{ss},S_{wl}\×g_{wl}\×n_{wl})---\left(8\right)$

式中L_e1+L_e2,L_s1+L_s2,L_w1+L_w2,L_n1+L_n2——東、南、西、北出口第二交通流檢測(cè)器距出口線的距離(m)；

n_eo,n_so,n_wo,n_no——東、南、西、北出口的車(chē)道數(shù)(條)；

——車(chē)輛排隊(duì)時(shí)平均車(chē)頭間距(m)；

S_es,S_ss,S_ws,S_ns——東、南、西、北各進(jìn)口直行車(chē)道飽和流率(veh/s)；

S_el,S_sl,S_wl,S_nl——東、南、西、北各進(jìn)口左轉(zhuǎn)車(chē)道飽和流率(veh/s)；

g_es,g_ss,g_ws,g_ns——東、南、西、北各進(jìn)口直行車(chē)綠燈時(shí)間(s)；

g_el,g_sl,g_wl,g_nl——東、南、西、北各進(jìn)口左轉(zhuǎn)車(chē)綠燈時(shí)間(s)；

n_es,n_ss,n_ws,n_ns——東、南、西、北各進(jìn)口直行車(chē)道數(shù)(條)；

n_es,n_ss,n_ws,n_ns——東、南、西、北各進(jìn)口左轉(zhuǎn)車(chē)道數(shù)(條)；

(2)第一交通流檢測(cè)器位置的確定

交叉口出口第一交通流檢測(cè)器的位置要避免相位切換期間行駛在交叉口內(nèi)的車(chē)輛和黃燈期間駛出停車(chē)線的車(chē)輛在出口車(chē)道排隊(duì)時(shí)出現(xiàn)排隊(duì)溢出；對(duì)西出口而言，當(dāng)南北左轉(zhuǎn)相位或東西直行相位切換時(shí)，已經(jīng)行駛在交叉口內(nèi)的車(chē)輛數(shù)和黃燈期間駛出停車(chē)線的車(chē)輛數(shù)之和不能大于第一交通流檢測(cè)器至出口線的預(yù)留容量，即：

$\frac{L_{w1}\×n_{wo}}{\stackrel{\‾}{h}}\≥\max (S_{es}\×(\frac{L_{w1}+R_{es}}{V_{es}}+t_s)\×n_{es},S_{sl}\×(\frac{L_{w1}+R_{sl}}{V_{sl}}+t_s)\×n_{sl})---\left(9\right)$

同理：

$\frac{L_{e1}\×n_{eo}}{\stackrel{\‾}{h}}\≥\max (S_{ws}\×(\frac{L_{e1}+R_{ws}}{V_{ws}}+t_s)\×n_{ws},S_{nl}\×(\frac{L_{e1}+R_{nl}}{V_{nl}}+t_s)\×n_{nl})---\left(10\right)$

$\frac{L_{s1}\×n_{so}}{\stackrel{\‾}{h}}\≥\max (S_{ns}\×(\frac{L_{s1}+R_{ns}}{V_{ns}}+t_s)\×n_{ns},S_{el}\×(\frac{L_{s1}+R_{el}}{V_{el}}+t_s)\×n_{el})---\left(11\right)$

$\frac{L_{n1}\×n_{no}}{\stackrel{\‾}{h}}\≥\max (S_{ss}\×(\frac{L_{n1}+R_{ss}}{V_{ss}}+t_s)\×n_{ss},S_{wl}\×(\frac{L_{n1}+R_{wl}}{V_{wl}}+t_s)\×n_{wl})---\left(12\right)$

式中L_e1,L_s1,L_w1,L_n1——東、南、西、北出口第一交通流檢測(cè)器距出口線的距離(m)；

n_eo,n_so,n_wo,n_no——東、南、西、北出口的車(chē)道數(shù)(條)；

——車(chē)輛排隊(duì)時(shí)平均車(chē)頭間距(m)；

S_es,S_ss,S_ws,S_ns——東、南、西、北各進(jìn)口直行車(chē)道飽和流率(veh/s)；

S_el,S_sl,S_wl,S_nl——東、南、西、北各進(jìn)口左轉(zhuǎn)車(chē)道飽和流率(veh/s)；

R_es,R_ss,R_ws,R_ns——東、南、西、北各進(jìn)口直行車(chē)交叉口內(nèi)運(yùn)行軌跡長(zhǎng)度(m)；

R_el,R_sl,R_wl,R_nl——東、南、西、北各進(jìn)口左轉(zhuǎn)車(chē)交叉口內(nèi)運(yùn)行軌跡長(zhǎng)度(m)；

V_es,V_ss,V_ws,V_ns——東、南、西、北各進(jìn)口直行車(chē)交叉口內(nèi)平均運(yùn)行速度(m/s)；

V_el,V_sl,V_wl,V_nl——東、南、西、北各進(jìn)口左轉(zhuǎn)車(chē)交叉口內(nèi)平均運(yùn)行速度(m/s)；

n_es,n_ss,n_ws,n_ns——東、南、西、北各進(jìn)口直行車(chē)道數(shù)(條)；

n_es,n_ss,n_ws,n_ns——東、南、西、北各進(jìn)口左轉(zhuǎn)車(chē)道數(shù)(條)；

t_s——黃燈時(shí)長(zhǎng)(s)；

步驟三：交通信號(hào)控制邏輯

(1)當(dāng)所有出口的第二交通流檢測(cè)器均未檢測(cè)到有排隊(duì)車(chē)輛時(shí)

信號(hào)交叉口按正常的相位、相序運(yùn)行，各個(gè)相位的綠燈時(shí)間不變；

(2)當(dāng)對(duì)稱出口中的一個(gè)出口第二交通流檢測(cè)器檢測(cè)到有排隊(duì)車(chē)輛時(shí)

東、西出口：設(shè)西出口第二交通流檢測(cè)器檢測(cè)到有排隊(duì)車(chē)輛，當(dāng)前相位有車(chē)輛駛?cè)胛鞒隹冢蝗粑鞒隹诘谝唤煌鳈z測(cè)器未檢測(cè)到有排隊(duì)車(chē)輛時(shí)，則當(dāng)前相位正常運(yùn)行；若西出口第一交通流檢測(cè)器檢測(cè)到有車(chē)輛排隊(duì)時(shí)，須立即中斷駛?cè)胛鞒隹诘能?chē)流，即中斷南進(jìn)口的左轉(zhuǎn)相位或東進(jìn)口的直行相位；而駛?cè)霒|進(jìn)口的車(chē)流繼續(xù)放行直至該相位綠燈時(shí)間結(jié)束，即北進(jìn)口的左轉(zhuǎn)相位或西進(jìn)口的直行相位繼續(xù)運(yùn)行直至該相位綠燈時(shí)間結(jié)束；若當(dāng)前西出口第一交通流檢測(cè)器仍滯留有排隊(duì)車(chē)輛，則只放行駛?cè)霒|出口的車(chē)流，即只運(yùn)行北進(jìn)口的左轉(zhuǎn)相位或西進(jìn)口的直行相位，直至該相位結(jié)束；南進(jìn)口的左轉(zhuǎn)相位或東進(jìn)口的直行相位不運(yùn)行、一直顯示紅燈；

(3)當(dāng)對(duì)稱出口的第二交通流檢測(cè)器均檢測(cè)到有排隊(duì)車(chē)輛時(shí)

東、西出口：設(shè)東、西出口的第二交通流檢測(cè)器均檢測(cè)到有排隊(duì)車(chē)輛，當(dāng)前相位有車(chē)輛駛?cè)霒|、西出口；若東、西出口的第一交通流檢測(cè)器均未檢測(cè)到有排隊(duì)車(chē)輛，則當(dāng)前相位正常運(yùn)行；若其中一個(gè)或兩個(gè)出口的第一交通流檢測(cè)器檢測(cè)到有車(chē)輛排隊(duì)，則先中斷檢測(cè)到有車(chē)輛排隊(duì)的那個(gè)出口的車(chē)流，直至對(duì)稱車(chē)流均提前中斷或其中一個(gè)方向綠燈時(shí)間運(yùn)行完畢，如東、西出口第一交通流檢測(cè)器先后均檢測(cè)到有排隊(duì)車(chē)輛，則先中斷北進(jìn)口左轉(zhuǎn)相位或西進(jìn)口直行相位，后中斷南進(jìn)口左轉(zhuǎn)相位或東進(jìn)口直行相位；若當(dāng)前東、西出口第一交通流檢測(cè)器均滯留有排隊(duì)車(chē)輛，則直接跳過(guò)該相位，運(yùn)行下一相位；

(4)當(dāng)有行人過(guò)街信號(hào)時(shí)，行人過(guò)街信號(hào)一般與機(jī)動(dòng)車(chē)直行信號(hào)重疊運(yùn)行；當(dāng)提前中斷或跳躍機(jī)動(dòng)車(chē)直行相位時(shí)，必須保證行人過(guò)街最短綠燈時(shí)間要求；當(dāng)機(jī)動(dòng)車(chē)直行相位的綠燈時(shí)間小于行人過(guò)街最短綠燈時(shí)間時(shí)，或出現(xiàn)跳躍直行相位的情況，行人過(guò)街信號(hào)按最短綠燈時(shí)間運(yùn)行，此時(shí)機(jī)動(dòng)車(chē)直行信號(hào)綠燈結(jié)束后交叉口機(jī)動(dòng)車(chē)信號(hào)全紅或機(jī)動(dòng)車(chē)信號(hào)一直全紅，直至行人過(guò)街最短綠燈時(shí)間運(yùn)行結(jié)束；非機(jī)動(dòng)車(chē)信號(hào)參照此運(yùn)行。

本方法一則通過(guò)信號(hào)控制技術(shù)消除交叉口出口排隊(duì)溢出情況的出現(xiàn)，避免交叉口發(fā)生阻塞；二則提高擁擠區(qū)域交叉口的通行能力，縮短交通擁堵的疏散時(shí)間。此外，該方法采用信號(hào)控制技術(shù)能確保《中華人民共和國(guó)道路交通安全法實(shí)施條例》第五十三條規(guī)定得以有效實(shí)施，并能為該項(xiàng)規(guī)定的交通執(zhí)法提供依據(jù)。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明交叉口檢測(cè)器布設(shè)位置示意及駛?cè)敫鞒隹诮煌鞯男旭偮窂介L(zhǎng)度圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合圖1舉例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。

實(shí)施例1

一種基于出口預(yù)留容量約束的交叉口信號(hào)控制方法，采用的設(shè)備包括多個(gè)交通流檢測(cè)器、數(shù)據(jù)傳輸子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理及控制模塊、車(chē)道信號(hào)燈，交通流檢測(cè)器與交通流檢測(cè)器電信號(hào)連接，數(shù)據(jù)傳輸子系統(tǒng)與數(shù)據(jù)處理及控制模塊電信號(hào)連接，車(chē)道信號(hào)燈與數(shù)據(jù)傳輸子系統(tǒng)電信號(hào)連接，首先，交通流檢測(cè)器實(shí)時(shí)采集交叉口各出口車(chē)道的排隊(duì)信息；其次，交通流檢測(cè)器將采集到的排隊(duì)信息經(jīng)數(shù)據(jù)傳輸子系統(tǒng)傳送給數(shù)據(jù)處理及控制模塊；最后，數(shù)據(jù)處理及控制模塊對(duì)接收到的排隊(duì)信息進(jìn)行邏輯判斷，當(dāng)判斷得出某個(gè)出口即將發(fā)生排隊(duì)溢出時(shí)，數(shù)據(jù)處理及控制模塊采取綠燈縮短、相位跳躍等策略立即發(fā)出控制命令經(jīng)數(shù)據(jù)傳輸子系統(tǒng)改變機(jī)動(dòng)車(chē)信號(hào)燈燈色，中斷駛?cè)朐摮隹诘能?chē)流，以確保交叉口的運(yùn)行通暢，其具體控制方法步驟如下：

步驟一：判斷交叉口是否滿足設(shè)置條件

交叉口高峰時(shí)段經(jīng)常出現(xiàn)排隊(duì)溢出的情況，且每個(gè)出口的總?cè)萘看笥谝粋€(gè)信號(hào)周期內(nèi)駛?cè)朐摮隹谲?chē)道的總車(chē)輛數(shù)，即：

$\frac{L_e\×n_{eo}}{\stackrel{\‾}{h}}\>S_{ws}\×g_{ws}\×n_{ws}+S_{nl}\×g_{nl}\×n_{nl}---\left(1\right)$

$\frac{L_w\×n_{wo}}{\stackrel{\‾}{h}}\>S_{es}\×g_{es}\×n_{es}+S_{sl}\×g_{sl}\×n_{sl}---\left(2\right)$

$\frac{L_s\×n_{so}}{\stackrel{\‾}{h}}\>S_{ns}\×g_{ns}\×n_{ns}+S_{el}\×g_{el}\×n_{el}---\left(3\right)$

$\frac{L_n\×n_{no}}{\stackrel{\‾}{h}}\>S_{ss}\×g_{ss}\×n_{ss}+S_{wl}\×g_{wl}\×n_{wl}---\left(4\right)$

式中L_e,L_s,L_w,L_n——東、南、西、北出口車(chē)道長(zhǎng)度(m)；

n_eo,n_so,n_wo,n_no——東、南、西、北出口的車(chē)道數(shù)(條)；

——車(chē)輛排隊(duì)時(shí)平均車(chē)頭間距(m)；

S_es,S_ss,S_ws,S_ns——東、南、西、北各進(jìn)口直行車(chē)道飽和流率(veh/s)；

S_el,S_sl,S_wl,S_nl——東、南、西、北各進(jìn)口左轉(zhuǎn)車(chē)道飽和流率(veh/s)；

g_es,g_ss,g_ws,g_ns——東、南、西、北各進(jìn)口直行車(chē)綠燈時(shí)間(s)；

g_el,g_sl,g_wl,g_nl——東、南、西、北各進(jìn)口左轉(zhuǎn)車(chē)綠燈時(shí)間(s)；

n_es,n_ss,n_ws,n_ns——東、南、西、北各進(jìn)口直行車(chē)道數(shù)(條)；

n_es,n_ss,n_ws,n_ns——東、南、西、北各進(jìn)口左轉(zhuǎn)車(chē)道數(shù)(條)。

步驟二：交叉口出口交通流檢測(cè)器位置的確定

如附圖1所示，交叉口每個(gè)出口布設(shè)兩組交通流檢測(cè)器，第二交通流檢測(cè)器至出口線間能夠停放的車(chē)輛數(shù)定義為出口車(chē)道的預(yù)留容量。

(1)第二交通流檢測(cè)器位置的確定

交叉口出口第二交通流檢測(cè)器的位置要確保一個(gè)信號(hào)周期內(nèi)任何一個(gè)相位駛?cè)朐摮隹谲?chē)道的車(chē)輛數(shù)不大于該出口車(chē)道的預(yù)留容量。以附圖1為例，假設(shè)該交叉口的信號(hào)相位方案由東西左轉(zhuǎn)相位、東西直行相位、南北左轉(zhuǎn)相位、南北直行相位組成。對(duì)于西出口而言，一個(gè)信號(hào)周期內(nèi)只有南北左轉(zhuǎn)相位和東西直行相位有車(chē)輛駛?cè)朐摮隹?，則要求南北左轉(zhuǎn)相位或東西直行相位駛?cè)朐摮隹诘能?chē)輛數(shù)均不得大于該出口車(chē)道的預(yù)留容量，即：

$\frac{(L_{w1}+L_{w2})\×n_{wo}}{\stackrel{\‾}{h}}\≥max(S_{es}\×g_{es}\×n_{es},S_{sl}\×g_{sl}\×n_{sl})---\left(5\right)$

同理：

$\frac{(L_{e1}+L_{e2})\×n_{eo}}{\stackrel{\‾}{h}}\≥max(S_{ws}\×g_{ws}\×n_{ws},S_{nl}\×g_{nl}\×n_{nl})---\left(6\right)$

$\frac{(L_{s1}+L_{s2})\×n_{so}}{\stackrel{\‾}{h}}\≥max(S_{ns}\×g_{ns}\×n_{ns},S_{el}\×g_{el}\×n_{el})---\left(7\right)$

$\frac{(L_{n1}+L_{n2})\×n_{no}}{\stackrel{\‾}{h}}\≥max(S_{ss}\×g_{ss}\×n_{ss},S_{wl}\×g_{wl}\×n_{wl})---\left(8\right)$

式中L_e1+L_e2,L_s1+L_s2,L_w1+L_w2,L_n1+L_n2——東、南、西、北出口第二交通流檢測(cè)器距出口線的距離(m)；

n_eo,n_so,n_wo,n_no——東、南、西、北出口的車(chē)道數(shù)(條)；

——車(chē)輛排隊(duì)時(shí)平均車(chē)頭間距(m)；

S_es,S_ss,S_ws,S_ns——東、南、西、北各進(jìn)口直行車(chē)道飽和流率(veh/s)；

S_el,S_sl,S_wl,S_nl——東、南、西、北各進(jìn)口左轉(zhuǎn)車(chē)道飽和流率(veh/s)；

g_es,g_ss,g_ws,g_ns——東、南、西、北各進(jìn)口直行車(chē)綠燈時(shí)間(s)；

g_el,g_sl,g_wl,g_nl——東、南、西、北各進(jìn)口左轉(zhuǎn)車(chē)綠燈時(shí)間(s)；

n_es,n_ss,n_ws,n_ns——東、南、西、北各進(jìn)口直行車(chē)道數(shù)(條)；

n_es,n_ss,n_ws,n_ns——東、南、西、北各進(jìn)口左轉(zhuǎn)車(chē)道數(shù)(條)。

(2)第一交通流檢測(cè)器位置的確定

交叉口出口第一交通流檢測(cè)器的位置要避免相位切換期間行駛在交叉口內(nèi)的車(chē)輛和黃燈期間駛出停車(chē)線的車(chē)輛在出口車(chē)道排隊(duì)時(shí)出現(xiàn)排隊(duì)溢出。如附圖1所示，對(duì)西出口而言，當(dāng)南北左轉(zhuǎn)相位或東西直行相位切換時(shí)，已經(jīng)行駛在交叉口內(nèi)的車(chē)輛數(shù)和黃燈期間駛出停車(chē)線的車(chē)輛數(shù)之和不能大于第一交通流檢測(cè)器至出口線的預(yù)留容量，即：

$\frac{L_{w1}\×n_{wo}}{\stackrel{\‾}{h}}\≥\max (S_{es}\×(\frac{L_{w1}+R_{es}}{V_{es}}+t_s)\×n_{es},S_{sl}\×(\frac{L_{w1}+R_{sl}}{V_{sl}}+t_s)\×n_{sl})---\left(9\right)$

同理：

$\frac{L_{e1}\×n_{eo}}{\stackrel{\‾}{h}}\≥\max (S_{ws}\×(\frac{L_{e1}+R_{ws}}{V_{ws}}+t_s)\×n_{ws},S_{nl}\×(\frac{L_{e1}+R_{nl}}{V_{nl}}+t_s)\×n_{nl})---\left(10\right)$

$\frac{L_{s1}\×n_{so}}{\stackrel{\‾}{h}}\≥\max (S_{ns}\×(\frac{L_{s1}+R_{ns}}{V_{ns}}+t_s)\×n_{ns},S_{el}\×(\frac{L_{s1}+R_{el}}{V_{el}}+t_s)\×n_{el})---\left(11\right)$

$\frac{L_{n1}\×n_{no}}{\stackrel{\‾}{h}}\≥\max (S_{ss}\×(\frac{L_{n1}+R_{ss}}{V_{ss}}+t_s)\×n_{ss},S_{wl}\×(\frac{L_{n1}+R_{wl}}{V_{wl}}+t_s)\×n_{wl})---\left(12\right)$

式中L_e1,L_s1,L_w1,L_n1——東、南、西、北出口第一交通流檢測(cè)器距出口線的距離(m)；

n_eo,n_so,n_wo,n_no——東、南、西、北出口的車(chē)道數(shù)(條)；

——車(chē)輛排隊(duì)時(shí)平均車(chē)頭間距(m)；

S_es,S_ss,S_ws,S_ns——東、南、西、北各進(jìn)口直行車(chē)道飽和流率(veh/s)；

S_el,S_sl,S_wl,S_nl——東、南、西、北各進(jìn)口左轉(zhuǎn)車(chē)道飽和流率(veh/s)；

R_es,R_ss,R_ws,R_ns——東、南、西、北各進(jìn)口直行車(chē)交叉口內(nèi)運(yùn)行軌跡長(zhǎng)度(m)；

R_el,R_sl,R_wl,R_nl——東、南、西、北各進(jìn)口左轉(zhuǎn)車(chē)交叉口內(nèi)運(yùn)行軌跡長(zhǎng)度(m)；

V_es,V_ss,V_ws,V_ns——東、南、西、北各進(jìn)口直行車(chē)交叉口內(nèi)平均運(yùn)行速度(m/s)；

V_el,V_sl,V_wl,V_nl——東、南、西、北各進(jìn)口左轉(zhuǎn)車(chē)交叉口內(nèi)平均運(yùn)行速度(m/s)；

n_es,n_ss,n_ws,n_ns——東、南、西、北各進(jìn)口直行車(chē)道數(shù)(條)；

n_es,n_ss,n_ws,n_ns——東、南、西、北各進(jìn)口左轉(zhuǎn)車(chē)道數(shù)(條)；

t_s——黃燈時(shí)長(zhǎng)(s)，取3s。

步驟三：交通信號(hào)控制邏輯

(1)當(dāng)所有出口的第二交通流檢測(cè)器均未檢測(cè)到有排隊(duì)車(chē)輛時(shí)信號(hào)交叉口按正常的相位、相序運(yùn)行，各個(gè)相位的綠燈時(shí)間不變。

(2)當(dāng)對(duì)稱出口中的一個(gè)出口第二交通流檢測(cè)器檢測(cè)到有排隊(duì)車(chē)輛時(shí)

以附圖1東、西出口為例，假設(shè)西出口第二交通流檢測(cè)器檢測(cè)到有排隊(duì)車(chē)輛，當(dāng)前相位有車(chē)輛駛?cè)胛鞒隹?。若西出口第一交通流檢測(cè)器未檢測(cè)到有排隊(duì)車(chē)輛時(shí)，則當(dāng)前相位正常運(yùn)行。若西出口第一交通流檢測(cè)器檢測(cè)到有車(chē)輛排隊(duì)時(shí)，須立即中斷駛?cè)胛鞒隹诘能?chē)流，即中斷南進(jìn)口的左轉(zhuǎn)相位或東進(jìn)口的直行相位；而駛?cè)霒|進(jìn)口的車(chē)流繼續(xù)放行直至該相位綠燈時(shí)間結(jié)束，即北進(jìn)口的左轉(zhuǎn)相位或西進(jìn)口的直行相位繼續(xù)運(yùn)行直至該相位綠燈時(shí)間結(jié)束。若當(dāng)前西出口第一交通流檢測(cè)器仍滯留有排隊(duì)車(chē)輛，則只放行駛?cè)霒|出口的車(chē)流，即只運(yùn)行北進(jìn)口的左轉(zhuǎn)相位或西進(jìn)口的直行相位，直至該相位結(jié)束；南進(jìn)口的左轉(zhuǎn)相位或東進(jìn)口的直行相位不運(yùn)行、一直顯示紅燈。

(3)當(dāng)對(duì)稱出口的第二交通流檢測(cè)器均檢測(cè)到有排隊(duì)車(chē)輛時(shí)

以附圖1東、西出口為例，假設(shè)東、西出口的第二交通流檢測(cè)器均檢測(cè)到有排隊(duì)車(chē)輛，當(dāng)前相位有車(chē)輛駛?cè)霒|、西出口。若東、西出口的第一交通流檢測(cè)器均未檢測(cè)到有排隊(duì)車(chē)輛，則當(dāng)前相位正常運(yùn)行。若其中一個(gè)或兩個(gè)出口的第一交通流檢測(cè)器檢測(cè)到有車(chē)輛排隊(duì)，則先中斷檢測(cè)到有車(chē)輛排隊(duì)的那個(gè)出口的車(chē)流，直至對(duì)稱車(chē)流均提前中斷或其中一個(gè)方向綠燈時(shí)間運(yùn)行完畢，如東、西出口第一交通流檢測(cè)器先后均檢測(cè)到有排隊(duì)車(chē)輛，則先中斷北進(jìn)口左轉(zhuǎn)相位或西進(jìn)口直行相位，后中斷南進(jìn)口左轉(zhuǎn)相位或東進(jìn)口直行相位。若當(dāng)前東、西出口第一交通流檢測(cè)器均滯留有排隊(duì)車(chē)輛，則直接跳過(guò)該相位，運(yùn)行下一相位。

(4)當(dāng)有行人過(guò)街信號(hào)時(shí)，行人過(guò)街信號(hào)一般與機(jī)動(dòng)車(chē)直行信號(hào)重疊運(yùn)行；當(dāng)提前中斷或跳躍機(jī)動(dòng)車(chē)直行相位時(shí)，必須保證行人過(guò)街最短綠燈時(shí)間要求。當(dāng)機(jī)動(dòng)車(chē)直行相位的綠燈時(shí)間小于行人過(guò)街最短綠燈時(shí)間時(shí)，或出現(xiàn)跳躍直行相位的情況，行人過(guò)街信號(hào)按最短綠燈時(shí)間運(yùn)行，此時(shí)機(jī)動(dòng)車(chē)直行信號(hào)綠燈結(jié)束后交叉口機(jī)動(dòng)車(chē)信號(hào)全紅或機(jī)動(dòng)車(chē)信號(hào)一直全紅，直至行人過(guò)街最短綠燈時(shí)間運(yùn)行結(jié)束。非機(jī)動(dòng)車(chē)信號(hào)參照此運(yùn)行。

實(shí)施例2

步驟一：判斷交叉口是否滿足設(shè)置條件

交叉口高峰時(shí)段經(jīng)常出現(xiàn)排隊(duì)溢出的情況，且每個(gè)出口的總?cè)萘看笥谝粋€(gè)信號(hào)周期內(nèi)駛?cè)朐摮隹谲?chē)道的總車(chē)輛數(shù)，即：

$\frac{L_e\×n_{eo}}{\stackrel{\‾}{h}}\>S_{ws}\×g_{ws}\×n_{ws}+S_{nl}\×g_{nl}\×n_{nl}---\left(1\right)$

$\frac{L_w\×n_{wo}}{\stackrel{\‾}{h}}\>S_{es}\×g_{es}\×n_{es}+S_{sl}\×g_{sl}\×n_{sl}---\left(2\right)$

$\frac{L_s\×n_{so}}{\stackrel{\‾}{h}}\>S_{ns}\×g_{ns}\×n_{ns}+S_{el}\×g_{el}\×n_{el}---\left(3\right)$

$\frac{L_n\×n_{no}}{\stackrel{\‾}{h}}\>S_{ss}\×g_{ss}\×n_{ss}+S_{wl}\×g_{wl}\×n_{wl}---\left(4\right)$

式中L_e,L_s,L_w,L_n——東、南、西、北出口車(chē)道長(zhǎng)度(m)；

n_eo,n_so,n_wo,n_no——東、南、西、北出口的車(chē)道數(shù)(條)；

——車(chē)輛排隊(duì)時(shí)平均車(chē)頭間距(m)；

S_es,S_ss,S_ws,S_ns——東、南、西、北各進(jìn)口直行車(chē)道飽和流率(veh/s)；

S_el,S_sl,S_wl,S_nl——東、南、西、北各進(jìn)口左轉(zhuǎn)車(chē)道飽和流率(veh/s)；

g_es,g_ss,g_ws,g_ns——東、南、西、北各進(jìn)口直行車(chē)綠燈時(shí)間(s)；

g_el,g_sl,g_wl,g_nl——東、南、西、北各進(jìn)口左轉(zhuǎn)車(chē)綠燈時(shí)間(s)；

n_es,n_ss,n_ws,n_ns——東、南、西、北各進(jìn)口直行車(chē)道數(shù)(條)；

n_es,n_ss,n_ws,n_ns——東、南、西、北各進(jìn)口左轉(zhuǎn)車(chē)道數(shù)(條)。

現(xiàn)有某交叉口東西出口車(chē)道長(zhǎng)度150米、南北出口長(zhǎng)度120米，東、西出口方向各3車(chē)道，南、北出口方向各2車(chē)道，車(chē)輛排隊(duì)時(shí)平均車(chē)頭間距6米，則東、西出口的容量各為150×3/6＝75輛，南、北出口的容量各為120×2/6＝40輛。該交叉口信號(hào)相位方案由四相位組成，南北左轉(zhuǎn)相位(1車(chē)道，飽和流率1200veh/h，綠燈時(shí)間15s)、南北直行相位(1車(chē)道，飽和流率1300veh/h，綠燈時(shí)間20s)、東西左轉(zhuǎn)相位(1車(chē)道，飽和流率1200veh/h，綠燈時(shí)間15s)、東西直行相位(2車(chē)道，飽和流率1300veh/h，綠燈時(shí)間25s)，則一個(gè)信號(hào)周期內(nèi)駛?cè)霒|出口的車(chē)輛數(shù)為：1300/3600×25×2+1200/3600×15×1＝23輛，駛?cè)肽铣隹诘能?chē)輛數(shù)為：1300/3600×20×1+1200/3600×15×1＝12輛，駛?cè)胛鞒隹诘能?chē)輛數(shù)為：1300/3600×25×2+1200/3600×15×1＝23輛，駛?cè)氡背隹诘能?chē)輛數(shù)為：1300/3600×20×1+1200/3600×15×1＝12輛，均小于各自出口的容量，滿足要求，可以采用本方法。

步驟二：交叉口出口交通流檢測(cè)器位置的確定

如附圖1所示，交叉口各個(gè)出口布設(shè)兩組交通流檢測(cè)器，第二交通流檢測(cè)器至出口線間能夠停放的車(chē)輛數(shù)定義為出口車(chē)道的預(yù)留容量。

(1)第二交通流檢測(cè)器位置的確定

交叉口出口第二交通流檢測(cè)器的位置要確保一個(gè)信號(hào)周期內(nèi)任何一個(gè)相位駛?cè)朐摮隹谲?chē)道的車(chē)輛數(shù)不大于該出口車(chē)道的預(yù)留容量。以附圖1為例，假設(shè)該交叉口的信號(hào)相位方案由東西左轉(zhuǎn)相位、東西直行相位、南北左轉(zhuǎn)相位、南北直行相位組成。對(duì)于西出口而言，一個(gè)信號(hào)周期內(nèi)只有南北左轉(zhuǎn)相位和東西直行相位有車(chē)輛駛?cè)朐摮隹?，則要求南北左轉(zhuǎn)相位或東西直行相位駛?cè)朐摮隹诘能?chē)輛數(shù)均不得大于該出口車(chē)道的預(yù)留容量，即：

$\frac{(L_{w1}+L_{w2})\×n_{wo}}{\stackrel{\‾}{h}}\≥max(S_{es}\×g_{es}\×n_{es},S_{sl}\×g_{sl}\×n_{sl})---\left(5\right)$

同理：

$\frac{(L_{e1}+L_{e2})\×n_{eo}}{\stackrel{\‾}{h}}\≥max(S_{ws}\×g_{ws}\×n_{ws},S_{nl}\×g_{nl}\×n_{nl})---\left(6\right)$

$\frac{(L_{s1}+L_{s2})\×n_{so}}{\stackrel{\‾}{h}}\≥max(S_{ns}\×g_{ns}\×n_{ns},S_{el}\×g_{el}\×n_{el})---\left(7\right)$

$\frac{(L_{n1}+L_{n2})\×n_{no}}{\stackrel{\‾}{h}}\≥max(S_{ss}\×g_{ss}\×n_{ss},S_{wl}\×g_{wl}\×n_{wl})---\left(8\right)$

式中L_e1+L_e2,L_s1+L_s2,L_w1+L_w2,L_n1+L_n2——東、南、西、北出口第二交通流檢測(cè)器距出口線的距離(m)；

n_eo,n_so,n_wo,n_no——東、南、西、北出口的車(chē)道數(shù)(條)；

——車(chē)輛排隊(duì)時(shí)平均車(chē)頭間距(m)；

S_es,S_ss,S_ws,S_ns——東、南、西、北各進(jìn)口直行車(chē)道飽和流率(veh/s)；

S_el,S_sl,S_wl,S_nl——東、南、西、北各進(jìn)口左轉(zhuǎn)車(chē)道飽和流率(veh/s)；

g_es,g_ss,g_ws,g_ns——東、南、西、北各進(jìn)口直行車(chē)綠燈時(shí)間(s)；

g_el,g_sl,g_wl,g_nl——東、南、西、北各進(jìn)口左轉(zhuǎn)車(chē)綠燈時(shí)間(s)；

n_es,n_ss,n_ws,n_ns——東、南、西、北各進(jìn)口直行車(chē)道數(shù)(條)；

n_es,n_ss,n_ws,n_ns——東、南、西、北各進(jìn)口左轉(zhuǎn)車(chē)道數(shù)(條)。

根據(jù)步驟一中交叉口的已知條件，則東、西出口第二交通流檢測(cè)器距出口線的最小距離為max(1300/3600×25×2,1200/3600×15×1)×6.0/3＝36米，南、北出口第二交通流檢測(cè)器距出口線的最小距離為max(1300/3600×20×1,1200/3600×15×1)×6.0/2＝21米。

(2)第一交通流檢測(cè)器位置的確定

交叉口出口第一交通流檢測(cè)器的位置要避免相位切換期間行駛在交叉口內(nèi)的車(chē)輛和黃燈期間駛出停車(chē)線的車(chē)輛在出口車(chē)道排隊(duì)時(shí)出現(xiàn)排隊(duì)溢出。如附圖1所示，對(duì)西出口而言，當(dāng)南北左轉(zhuǎn)相位或東西直行相位切換時(shí)，已經(jīng)行駛在交叉口內(nèi)的車(chē)輛數(shù)和黃燈期間駛出停車(chē)線的車(chē)輛數(shù)之和不能大于第一交通流檢測(cè)器至出口線的預(yù)留容量，即：

$\frac{L_{w1}\×n_{wo}}{\stackrel{\‾}{h}}\≥\max (S_{es}\×(\frac{L_{w1}+R_{es}}{V_{es}}+t_s)\×n_{es},S_{sl}\×(\frac{L_{w1}+R_{sl}}{V_{sl}}+t_s)\×n_{sl})---\left(9\right)$

同理：

$\frac{L_{e1}\×n_{eo}}{\stackrel{\‾}{h}}\≥\max (S_{ws}\×(\frac{L_{e1}+R_{ws}}{V_{ws}}+t_s)\×n_{ws},S_{nl}\×(\frac{L_{e1}+R_{nl}}{V_{nl}}+t_s)\×n_{nl})---\left(10\right)$

$\frac{L_{s1}\×n_{so}}{\stackrel{\‾}{h}}\≥\max (S_{ns}\×(\frac{L_{s1}+R_{ns}}{V_{ns}}+t_s)\×n_{ns},S_{el}\×(\frac{L_{s1}+R_{el}}{V_{el}}+t_s)\×n_{el})---\left(11\right)$

$\frac{L_{n1}\×n_{no}}{\stackrel{\‾}{h}}\≥\max (S_{ss}\×(\frac{L_{n1}+R_{ss}}{V_{ss}}+t_s)\×n_{ss},S_{wl}\×(\frac{L_{n1}+R_{wl}}{V_{wl}}+t_s)\×n_{wl})---\left(12\right)$

式中L_e1,L_s1,L_w1,L_n1——東、南、西、北出口第一交通流檢測(cè)器距出口線的距離(m)；

n_eo,n_so,n_wo,n_no——東、南、西、北出口的車(chē)道數(shù)(條)；

——車(chē)輛排隊(duì)時(shí)平均車(chē)頭間距(m)；

S_es,S_ss,S_ws,S_ns——東、南、西、北各進(jìn)口直行車(chē)道飽和流率(veh/s)；

S_el,S_sl,S_wl,S_nl——東、南、西、北各進(jìn)口左轉(zhuǎn)車(chē)道飽和流率(veh/s)；

R_es,R_ss,R_ws,R_ns——東、南、西、北各進(jìn)口直行車(chē)交叉口內(nèi)運(yùn)行軌跡長(zhǎng)度(m)；

R_el,R_sl,R_wl,R_nl——東、南、西、北各進(jìn)口左轉(zhuǎn)車(chē)交叉口內(nèi)運(yùn)行軌跡長(zhǎng)度(m)；

V_es,V_ss,V_ws,V_ns——東、南、西、北各進(jìn)口直行車(chē)交叉口內(nèi)平均運(yùn)行速度(m/s)；

V_el,V_sl,V_wl,V_nl——東、南、西、北各進(jìn)口左轉(zhuǎn)車(chē)交叉口內(nèi)平均運(yùn)行速度(m/s)；

n_es,n_ss,n_ws,n_ns——東、南、西、北各進(jìn)口直行車(chē)道數(shù)(條)；

n_es,n_ss,n_ws,n_ns——東、南、西、北各進(jìn)口左轉(zhuǎn)車(chē)道數(shù)(條)；

t_s——黃燈時(shí)長(zhǎng)(s)，一般取3s。

根據(jù)步驟一中交叉口的已知條件，計(jì)算得到東西直行交叉口內(nèi)的運(yùn)行軌跡長(zhǎng)度為16米，南北直行交叉口內(nèi)的運(yùn)行軌跡長(zhǎng)度為24米，東西左轉(zhuǎn)交叉口內(nèi)的運(yùn)行軌跡長(zhǎng)度為21米，南北左轉(zhuǎn)交叉口內(nèi)的運(yùn)行軌跡長(zhǎng)度為30米，另交叉口內(nèi)直行車(chē)輛的平均運(yùn)行速度為40Km/h、左轉(zhuǎn)車(chē)輛的平均運(yùn)行速度為36Km/h，黃燈時(shí)間為3s，則有由此計(jì)算得到東、西出口第一交通流檢測(cè)器距出口線的距離L_e1,L_w1≥7.5米；同理，南、北出口第一交通流檢測(cè)器距出口線的距離L_s1,L_n1≥6.2米。

步驟三：交通信號(hào)控制邏輯

(1)當(dāng)所有出口的第二交通流檢測(cè)器均未檢測(cè)到有排隊(duì)車(chē)輛時(shí)信號(hào)交叉口按正常的相位、相序運(yùn)行，各個(gè)相位的綠燈時(shí)間不變。

(2)當(dāng)對(duì)稱出口中的一個(gè)出口第二交通流檢測(cè)器檢測(cè)到有排隊(duì)車(chē)輛時(shí)

以附圖1東、西出口為例，假設(shè)西出口第二交通流檢測(cè)器檢測(cè)到有排隊(duì)車(chē)輛，當(dāng)前相位有車(chē)輛駛?cè)胛鞒隹凇Ｈ粑鞒隹诘谝唤煌鳈z測(cè)器未檢測(cè)到有排隊(duì)車(chē)輛時(shí)，則當(dāng)前相位正常運(yùn)行。若西出口第一交通流檢測(cè)器檢測(cè)到有車(chē)輛排隊(duì)時(shí)，須立即中斷駛?cè)胛鞒隹诘能?chē)流，即中斷南進(jìn)口的左轉(zhuǎn)相位或東進(jìn)口的直行相位；而駛?cè)霒|進(jìn)口的車(chē)流繼續(xù)放行直至該相位綠燈時(shí)間結(jié)束，即北進(jìn)口的左轉(zhuǎn)相位或西進(jìn)口的直行相位繼續(xù)運(yùn)行直至該相位綠燈時(shí)間結(jié)束。若當(dāng)前西出口第一交通流檢測(cè)器仍滯留有排隊(duì)車(chē)輛，則只放行駛?cè)霒|出口的車(chē)流，即只運(yùn)行北進(jìn)口的左轉(zhuǎn)相位或西進(jìn)口的直行相位，直至該相位結(jié)束；南進(jìn)口的左轉(zhuǎn)相位或東進(jìn)口的直行相位不運(yùn)行、一直顯示紅燈。

(3)當(dāng)對(duì)稱出口的第二交通流檢測(cè)器均檢測(cè)到有排隊(duì)車(chē)輛時(shí)

以附圖1東、西出口為例，假設(shè)東、西出口的第二交通流檢測(cè)器均檢測(cè)到有排隊(duì)車(chē)輛，當(dāng)前相位有車(chē)輛駛?cè)霒|、西出口。若東、西出口的第一交通流檢測(cè)器均未檢測(cè)到有排隊(duì)車(chē)輛，則當(dāng)前相位正常運(yùn)行。若其中一個(gè)或兩個(gè)出口的第一交通流檢測(cè)器檢測(cè)到有車(chē)輛排隊(duì)，則先中斷檢測(cè)到有車(chē)輛排隊(duì)的那個(gè)出口的車(chē)流，直至對(duì)稱車(chē)流均提前中斷或其中一個(gè)方向綠燈時(shí)間運(yùn)行完畢，如東、西出口第一交通流檢測(cè)器先后均檢測(cè)到有排隊(duì)車(chē)輛，則先中斷北進(jìn)口左轉(zhuǎn)相位或西進(jìn)口直行相位，后中斷南進(jìn)口左轉(zhuǎn)相位或東進(jìn)口直行相位。若當(dāng)前東、西出口第一交通流檢測(cè)器均滯留有排隊(duì)車(chē)輛，則直接跳過(guò)該相位，運(yùn)行下一相位。

(4)當(dāng)有行人過(guò)街信號(hào)時(shí)，行人過(guò)街信號(hào)一般與機(jī)動(dòng)車(chē)直行信號(hào)重疊運(yùn)行；當(dāng)提前中斷或跳躍機(jī)動(dòng)車(chē)直行相位時(shí)，必須保證行人過(guò)街最短綠燈時(shí)間要求。當(dāng)機(jī)動(dòng)車(chē)直行相位的綠燈時(shí)間小于行人過(guò)街最短綠燈時(shí)間時(shí)，或出現(xiàn)跳躍直行相位的情況，行人過(guò)街信號(hào)按最短綠燈時(shí)間運(yùn)行，此時(shí)機(jī)動(dòng)車(chē)直行信號(hào)綠燈結(jié)束后交叉口機(jī)動(dòng)車(chē)信號(hào)全紅或機(jī)動(dòng)車(chē)信號(hào)一直全紅，直至行人過(guò)街最短綠燈時(shí)間運(yùn)行結(jié)束。非機(jī)動(dòng)車(chē)信號(hào)參照此運(yùn)行。