專(zhuān)利名稱(chēng)：一種提高城市環(huán)行交叉口車(chē)輛通行能力的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及城市大型環(huán)行交叉口的交通控制技術(shù)。
眾所周知，在早期道路交叉口設(shè)計(jì)中，為避免交通流的沖突，在用地條件許可的條件下，不少交叉口被設(shè)計(jì)成環(huán)行交叉口，既可大大提高車(chē)輛運(yùn)行的安全性，同時(shí)又可維持較高的通行能力。這種設(shè)計(jì)方法，在交通量相對(duì)較小的情況下，確實(shí)是實(shí)用且有效的，曾在一些國(guó)家被廣泛地采用。我國(guó)不少城市的出入口修建成這類(lèi)交叉口。
然而，隨著道路上交通需求量的不斷增加，環(huán)行交叉口通行能力的有限性逐漸顯現(xiàn)出來(lái)了，特別是車(chē)輛在環(huán)道上的交織造成了較大的延誤。為了改善環(huán)行交叉口交通擁擠和堵塞情況，通常采用了如下幾種方法一.建造立交這種方法雖然能夠較大幅度地增加環(huán)交的通行能力，但有兩個(gè)主要的局限性首先，造立交工程量大，造價(jià)高；其次，造立交對(duì)環(huán)境的破壞較大。
二.信號(hào)控制為了減少或消除環(huán)行道上不同流向的車(chē)流在時(shí)間和空間上的交織、干擾，通常采用以下兩種不同的信號(hào)控制方法(針對(duì)最為典型的四路環(huán)行交叉口)(1)在不拆除環(huán)島的情形下，采用常規(guī)的二相位控制，這種控制方式雖然能減少環(huán)行道上的交織段個(gè)數(shù)，但仍然存在直行車(chē)流和對(duì)向左轉(zhuǎn)車(chē)流的交織。而且對(duì)于大型環(huán)交，車(chē)流繞環(huán)行道的時(shí)間損失較大，空間資源也未得到充分的利用；因此該控制方式對(duì)環(huán)行道的通行能力的提高效果不明顯，而且可能導(dǎo)致延誤增加較大。
(2)拆除環(huán)島，對(duì)交叉口重新進(jìn)行交通渠化組織及信號(hào)控制。該方法通過(guò)對(duì)不同流向的交通流在時(shí)間和空間上徹底的分離，消除了不同流向車(chē)流交織，能夠較為明顯地提高通行能力；但工程量仍較大，代價(jià)高，而且對(duì)環(huán)行道中心的綠地破壞嚴(yán)重，給城市環(huán)境帶來(lái)不利影響。同時(shí)，由于采用多相位，周期較長(zhǎng)，造成延誤較大。
三.拓寬、增加進(jìn)口道和環(huán)行道在保留環(huán)島的前提下，該方法對(duì)增加環(huán)交的通行能力無(wú)明顯的效果，甚至?xí)m得其反。環(huán)行道的通行能力主要取決于交織段的長(zhǎng)度，在環(huán)行道半徑不變的情況下，增加進(jìn)口道或環(huán)行道的車(chē)道數(shù)會(huì)導(dǎo)致車(chē)流的交織更嚴(yán)重，往往會(huì)進(jìn)一步降低環(huán)交的通行能力。
經(jīng)發(fā)明人長(zhǎng)期研究發(fā)現(xiàn)，影響城市大型交叉口的車(chē)輛通行能力的主要問(wèn)題是各進(jìn)口道不同流向車(chē)流在環(huán)行道上的交織運(yùn)行，以及現(xiàn)有的信號(hào)控制造成的空間和時(shí)間資源的浪費(fèi)。
本發(fā)明的目的是提出一種利用現(xiàn)有環(huán)島，通過(guò)對(duì)交叉口實(shí)行不同相位控制、對(duì)左轉(zhuǎn)車(chē)實(shí)行二次停車(chē)控制來(lái)消除不同流向車(chē)輛間的交織，來(lái)提高環(huán)行交叉口車(chē)輛通行能力的方法。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明是這樣進(jìn)行的A.首先，對(duì)車(chē)道、停車(chē)線(xiàn)和信號(hào)燈進(jìn)行布置a.車(chē)道分進(jìn)口道和環(huán)行道按各進(jìn)口道的原來(lái)寬度、環(huán)島半徑大小及流量和流向需求，在各進(jìn)口道上可設(shè)置1-3條左轉(zhuǎn)車(chē)道、2-5條直行車(chē)道、1條右轉(zhuǎn)車(chē)道；在環(huán)行道上可設(shè)置1-3條左轉(zhuǎn)車(chē)道、2-5條直行車(chē)道；車(chē)道的重新布置使不同、不同流向的車(chē)流在空間上進(jìn)行了分流；b.停車(chē)線(xiàn)分直行和左轉(zhuǎn)排隊(duì)等侯的第一停車(chē)線(xiàn)和專(zhuān)門(mén)為左轉(zhuǎn)車(chē)設(shè)置的、為避免與對(duì)向直行車(chē)沖突而再次停車(chē)等候的第二停車(chē)線(xiàn)，第一停車(chē)線(xiàn)的位置為平行于與進(jìn)口道中線(xiàn)垂直的環(huán)行道外切線(xiàn)，并后移1-3米，第二停車(chē)線(xiàn)設(shè)置在各環(huán)行道上的貼近環(huán)島邊的進(jìn)口道左轉(zhuǎn)交通流與直行交通流沖突點(diǎn)斷面向后退1-3米處；c.信號(hào)燈設(shè)置在第一停車(chē)線(xiàn)和第二停車(chē)線(xiàn)車(chē)輛可視的位置，第一停車(chē)線(xiàn)前的信號(hào)燈設(shè)有直行和左轉(zhuǎn)方向指示箭頭，第二停車(chē)線(xiàn)前設(shè)有左轉(zhuǎn)信號(hào)燈，該兩組信號(hào)燈由信號(hào)機(jī)聯(lián)動(dòng)控制；B.接著，確定信號(hào)相位方案先通過(guò)對(duì)第一停車(chē)線(xiàn)處的左轉(zhuǎn)車(chē)流相對(duì)于同一進(jìn)口道的直行車(chē)流延遲啟動(dòng)(遲啟)，消除與相鄰進(jìn)口道的左轉(zhuǎn)車(chē)流在第二停車(chē)線(xiàn)的信號(hào)燈綠燈末期的尾車(chē)間的干擾第一停車(chē)線(xiàn)處的左轉(zhuǎn)車(chē)流啟動(dòng)后，利用同一進(jìn)口道直行車(chē)流的通行時(shí)間到達(dá)第二停車(chē)線(xiàn)，在第二停車(chē)線(xiàn)處排隊(duì)等候，當(dāng)對(duì)向的直行車(chē)流的綠燈結(jié)束后，經(jīng)過(guò)一個(gè)第二次左轉(zhuǎn)車(chē)與對(duì)向直行車(chē)之間的綠燈間隔后，位于第二停車(chē)線(xiàn)前排隊(duì)的左轉(zhuǎn)車(chē)啟動(dòng)；此時(shí)該進(jìn)口道直行車(chē)流在綠燈末期的尾車(chē)還未到達(dá)東西相與南北相直行車(chē)流的沖突點(diǎn)，即此時(shí)正處于兩相位間的綠燈間隔時(shí)間，因此，該第二停車(chē)線(xiàn)前左轉(zhuǎn)車(chē)的通行實(shí)際上利用了兩個(gè)直行車(chē)流之間的綠燈間隔時(shí)間，經(jīng)過(guò)該一個(gè)綠燈間隔后，下一相位的直行車(chē)啟動(dòng)；當(dāng)?shù)诙巫筠D(zhuǎn)車(chē)在上一相位的綠燈時(shí)間不夠時(shí)，第二次左轉(zhuǎn)車(chē)的綠燈時(shí)間可以延續(xù)到下一相位(即第二次左轉(zhuǎn)的綠燈時(shí)間未結(jié)束，下一相位的直行車(chē)流實(shí)際上利用了該左轉(zhuǎn)車(chē)流的后一部分綠燈時(shí)間(即直行車(chē)流的“早啟”))，如此循環(huán)下去達(dá)到利用時(shí)空效應(yīng)提高交通通行能力；C.最后，根據(jù)一天24小時(shí)的流量特征，確定3-6個(gè)信號(hào)配時(shí)時(shí)段，并通過(guò)自動(dòng)檢測(cè)或人工統(tǒng)計(jì)的方法，確定上述不同時(shí)段內(nèi)的流量數(shù)據(jù)，然后計(jì)算各時(shí)段內(nèi)各相位的最大設(shè)計(jì)流量比總和(該總和要求≤0.9)，由于左轉(zhuǎn)車(chē)在交叉口的通行是利用兩相位的直行車(chē)的綠燈間隔時(shí)間通行的，因此，在計(jì)算最大設(shè)計(jì)流量總和時(shí)，只考慮不同相位不同進(jìn)口道的直行車(chē)流量，而不計(jì)算左轉(zhuǎn)車(chē)的流量；然后，計(jì)算綠燈間隔時(shí)間和信號(hào)總損失時(shí)間，這樣就可以得出各相位車(chē)輛通過(guò)交叉口一次所需的一個(gè)最佳信號(hào)燈周期、并按照各相位的流量比計(jì)算各相位綠燈信號(hào)時(shí)間(即各相位直行綠燈時(shí)間)及直行車(chē)綠燈顯示時(shí)間，然后確定同一進(jìn)口道左轉(zhuǎn)車(chē)相對(duì)直行車(chē)的遲啟時(shí)間、確定第一停車(chē)線(xiàn)處左轉(zhuǎn)車(chē)的有效綠燈時(shí)間、確定第二停車(chē)線(xiàn)處左轉(zhuǎn)車(chē)的有效綠燈時(shí)間，最后根據(jù)相位設(shè)計(jì)以及上述計(jì)算得到的各相位綠燈顯示時(shí)間就得出了完整的信號(hào)設(shè)計(jì)及配時(shí)方案，將上述不同時(shí)段的配時(shí)方案輸入信號(hào)機(jī)內(nèi)；該配時(shí)方案也可應(yīng)用到自適應(yīng)控制系統(tǒng)中。
第一停車(chē)線(xiàn)處左轉(zhuǎn)車(chē)的有效綠燈時(shí)間，分下述兩種情況確定當(dāng)進(jìn)口道處的左轉(zhuǎn)車(chē)的設(shè)計(jì)交通流量大于環(huán)行道上所能容納的排隊(duì)左轉(zhuǎn)車(chē)的最大數(shù)時(shí)，以環(huán)行道上所能容納的排隊(duì)左轉(zhuǎn)車(chē)的最大數(shù)完全通過(guò)第一停車(chē)線(xiàn)來(lái)確定第一停車(chē)線(xiàn)處的右轉(zhuǎn)車(chē)的有效綠燈時(shí)間；當(dāng)進(jìn)口道處的左轉(zhuǎn)車(chē)的設(shè)計(jì)交通流量小于環(huán)行道上所能容納的左轉(zhuǎn)車(chē)的最大數(shù)時(shí)，以第一停車(chē)線(xiàn)處左轉(zhuǎn)車(chē)流量完全通過(guò)第一停車(chē)線(xiàn)來(lái)確定左轉(zhuǎn)車(chē)的有效綠燈時(shí)間。
第二停車(chē)線(xiàn)處左轉(zhuǎn)車(chē)的有效綠燈時(shí)間的確定是根據(jù)第一停車(chē)線(xiàn)處計(jì)算左轉(zhuǎn)車(chē)的綠燈時(shí)間的兩種情況下的左轉(zhuǎn)車(chē)完全通過(guò)第二停車(chē)線(xiàn)的有效時(shí)間，即為第二停車(chē)線(xiàn)處左轉(zhuǎn)車(chē)的有效綠燈時(shí)間。
最后，通過(guò)與信號(hào)機(jī)連接的交叉口現(xiàn)場(chǎng)設(shè)有的檢測(cè)器或人工觀(guān)察到的不同時(shí)段中不同流量情況，選擇信號(hào)燈內(nèi)預(yù)先儲(chǔ)存的不同控制方案。
上述兩種綠燈間隔時(shí)間的確定如下在確定位于第二次停車(chē)線(xiàn)的左轉(zhuǎn)車(chē)與同一進(jìn)口道直行車(chē)之間的綠燈間隔時(shí)間時(shí)，應(yīng)保證在綠燈末期駛出進(jìn)口道停車(chē)線(xiàn)的直行車(chē)尾車(chē)到達(dá)沖突點(diǎn)時(shí)，與第二停車(chē)線(xiàn)綠燈初期駛出的左轉(zhuǎn)車(chē)之間有一個(gè)安全時(shí)間間隔；在確定東西向與南北向直行車(chē)之間的綠燈間隔時(shí)間時(shí)，應(yīng)保證在綠燈末期駛出進(jìn)口道停車(chē)線(xiàn)的直行車(chē)尾車(chē)到達(dá)沖突點(diǎn)時(shí)，與相鄰進(jìn)口道綠燈初期駛出的直行車(chē)之間有一個(gè)安全時(shí)間間隔；依次類(lèi)推。
該配時(shí)方法也可應(yīng)用在自適應(yīng)控制系統(tǒng)中。
本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)1.由于將不同流向的車(chē)流在車(chē)行道上劃分開(kāi)來(lái)，特別是左轉(zhuǎn)車(chē)在第二停車(chē)線(xiàn)處的第二次停車(chē)，在空間上避免了與直行車(chē)流之間的交織與干擾；同時(shí)，將左轉(zhuǎn)車(chē)專(zhuān)用的第二停車(chē)線(xiàn)設(shè)置在環(huán)行道上，讓左轉(zhuǎn)車(chē)在環(huán)行道上排隊(duì)，既利用了環(huán)行道上的有效空間又利用了時(shí)間空間資源，提高左轉(zhuǎn)車(chē)流通行能力、縮短其延誤時(shí)間，而對(duì)直行交通流來(lái)講避免了因交織引起的延誤，實(shí)際上是充分利用了“時(shí)空”資源，大大提高了通行能力。
2.由于在確定最佳信號(hào)周期時(shí)，左轉(zhuǎn)車(chē)沒(méi)有占用專(zhuān)門(mén)的相位，所以與十字交叉口多相位控制相比較，信號(hào)周期就大大縮短，減少了延誤。特別是當(dāng)進(jìn)口道處的直行車(chē)流量比左轉(zhuǎn)車(chē)流量大時(shí)，同一進(jìn)口道上對(duì)左轉(zhuǎn)車(chē)綠燈采用遲啟、對(duì)直行車(chē)采用銜接良好的早斷技術(shù)，使左轉(zhuǎn)車(chē)從第一停車(chē)線(xiàn)處利用同一進(jìn)口道直行車(chē)的一部分綠燈時(shí)間行駛到第二停車(chē)線(xiàn)處時(shí)正好獲得通行權(quán)，能不停車(chē)(或少停車(chē))地在環(huán)行道綠燈信號(hào)啟亮?xí)r，直接通過(guò)交叉口。同樣，另一相位的進(jìn)口道上的直行車(chē)也可以利用該左轉(zhuǎn)車(chē)的后一部分綠燈時(shí)間予以通行，使本發(fā)明的方法與傳統(tǒng)方法相比，通行能力提高2倍以上。


圖1為四路環(huán)行交叉口車(chē)行道，停車(chē)線(xiàn)和信號(hào)燈布置示意2為四路環(huán)行交叉口組成的兩相位信號(hào)燈相序示意3為信號(hào)相位配時(shí)流程圖結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明實(shí)施例1，在環(huán)島半徑大于20米的標(biāo)準(zhǔn)四路環(huán)行交叉口上實(shí)施本發(fā)明的提高車(chē)輛通行能力的方法。
先請(qǐng)參閱圖1和圖2。
首先，將原有的四路環(huán)行交叉口的每一個(gè)進(jìn)口道的左轉(zhuǎn)車(chē)、直行車(chē)、右轉(zhuǎn)車(chē)分離開(kāi)來(lái)重新布置為進(jìn)口道兩邊外側(cè)劃分出對(duì)稱(chēng)的、方向相反的右轉(zhuǎn)車(chē)道各1條，中間布置為方向相反的左轉(zhuǎn)車(chē)道各1條，左、右車(chē)道之間各布置為方向相反的2條直行車(chē)道；環(huán)行道上布置1條左轉(zhuǎn)車(chē)道、2條直行車(chē)道。
停車(chē)線(xiàn)分第一停車(chē)線(xiàn)1’、4’、6’、10’，第二停車(chē)線(xiàn)2’、5’、9’、11’(環(huán)行道上左轉(zhuǎn)車(chē)輛停車(chē)線(xiàn))。第一停車(chē)線(xiàn)設(shè)置在每一個(gè)進(jìn)口道上，其位置平行于與進(jìn)口道中線(xiàn)垂直的環(huán)行道外切線(xiàn)，并后退1米，即距最近的環(huán)行道外切線(xiàn)＋1米，其寬度按照環(huán)行道的寬度(2條直行道和1條左行道之和)。第二條停車(chē)線(xiàn)是對(duì)應(yīng)于左轉(zhuǎn)交通流而言的，是進(jìn)口道車(chē)道線(xiàn)向交叉口內(nèi)的延伸，即左轉(zhuǎn)交通流在環(huán)行道上到達(dá)第二停車(chē)線(xiàn)前，若另一相仍有直行車(chē)流通過(guò)，則左轉(zhuǎn)車(chē)需在第二停車(chē)線(xiàn)處排隊(duì)，等候綠燈才能通行。其位置布置在最靠近環(huán)島的環(huán)行車(chē)行道線(xiàn)上，與左轉(zhuǎn)車(chē)行道形成相交斷面(即沖突斷面)后退1米處，該停車(chē)線(xiàn)寬度是1條左轉(zhuǎn)車(chē)道的寬度。
四路環(huán)行交叉口的信號(hào)控制分南北相位12、14和東西相位13、15兩個(gè)相位，其中南北相位12和14的進(jìn)口道第一停車(chē)線(xiàn)1’、6’可見(jiàn)位置上分別設(shè)有信號(hào)燈1、6、直行信號(hào)燈1a、6a和左轉(zhuǎn)信號(hào)燈1b、6b，第二停車(chē)線(xiàn)5’和11’可見(jiàn)位置上分別設(shè)有左轉(zhuǎn)信號(hào)燈5和11；另一相為東西相位13、15的進(jìn)口道第一停車(chē)線(xiàn)4’10’可見(jiàn)位置上分別設(shè)有信號(hào)燈4、10、直行信號(hào)燈4a、10a和左轉(zhuǎn)信號(hào)燈4b、10b，第二停車(chē)線(xiàn)2’和9’可見(jiàn)位置上分別設(shè)有左轉(zhuǎn)信號(hào)燈2和9；上述信號(hào)燈與信號(hào)機(jī)輸出端相連接。也可以在信號(hào)機(jī)輸入端與埋在路面的檢測(cè)器8相連接，通過(guò)計(jì)算機(jī)在自適應(yīng)控制系統(tǒng)中作實(shí)時(shí)控制指揮。
環(huán)島直徑較大的環(huán)行交叉口，進(jìn)口道與出口道的間距也較大，所以交通信號(hào)相位切換的銜接時(shí)間若僅采用3秒黃燈時(shí)間，可能會(huì)導(dǎo)致黃燈末通過(guò)停車(chē)線(xiàn)的直行車(chē)輛與另一相位初期駛出的車(chē)輛(左轉(zhuǎn)車(chē)或直行車(chē))沖突，因而必需重新確定綠燈間隔時(shí)間與黃燈時(shí)長(zhǎng)，最佳周期時(shí)間、總有效綠燈時(shí)間、以及所有信號(hào)燈顯示綠燈時(shí)間分白天夜晚行駛高峰和低峰4個(gè)時(shí)段的信號(hào)配時(shí)流程。
先確定多段式信號(hào)配時(shí)的時(shí)段，劃分為上述4個(gè)時(shí)段；然后根據(jù)上述配時(shí)時(shí)段確定配時(shí)時(shí)段內(nèi)各進(jìn)口道不同流向(直行和左轉(zhuǎn))的設(shè)計(jì)交通量；確定各進(jìn)口道的渠化方案，即車(chē)道布置；確定(直行和左轉(zhuǎn))信號(hào)相位方案。接下去根據(jù)估算各相直行車(chē)道的設(shè)計(jì)飽和流量和直行車(chē)道設(shè)計(jì)交通量確定各相直行車(chē)道的設(shè)計(jì)流量比，當(dāng)計(jì)算出的各相最大設(shè)計(jì)流量比總和≤0.9時(shí)，結(jié)合計(jì)算出的綠燈間隔時(shí)間和車(chē)輛啟動(dòng)等造成的信號(hào)總損失時(shí)間，計(jì)算得到最佳周期時(shí)間，如果各相最大設(shè)計(jì)流量比總和不是≤0.9，則需要返回重新估算。
關(guān)于綠燈間隔時(shí)間，如果只考慮機(jī)動(dòng)車(chē)之間的綠燈間隔時(shí)間，則可近似于直行尾車(chē)(最后一輛車(chē))自停車(chē)線(xiàn)駛至交通沖突點(diǎn)3的時(shí)間，減去相交道路直行頭車(chē)(第一輛車(chē))自停車(chē)線(xiàn)駛至交通沖突點(diǎn)7所用的時(shí)間，并加5秒。其他的類(lèi)推。
接下去按照最佳周期時(shí)間可計(jì)算出總有效綠燈時(shí)間，然后算出各相直行車(chē)有效綠燈時(shí)間，各相綠燈信號(hào)比及直行車(chē)顯示綠燈時(shí)間。為了使對(duì)向直行車(chē)剛好或已經(jīng)全部通過(guò)第二停車(chē)線(xiàn)前的沖突斷面，讓左轉(zhuǎn)車(chē)可以不用二次停車(chē)，而一次通過(guò)交叉口，采用確定同一進(jìn)口道左轉(zhuǎn)車(chē)相對(duì)直行車(chē)的“遲啟”時(shí)間，確定第一停車(chē)線(xiàn)處左轉(zhuǎn)車(chē)的有效綠燈時(shí)間，確定第二停車(chē)線(xiàn)處左轉(zhuǎn)車(chē)有效綠燈時(shí)間，從而得到所有信號(hào)燈顯示綠燈時(shí)間，上述各顯示綠燈配時(shí)如果滿(mǎn)足最短綠燈時(shí)間，并且滿(mǎn)足服務(wù)水平要求，則信號(hào)相位及配時(shí)方案是可以接受的，將其儲(chǔ)存在信號(hào)機(jī)內(nèi)依此完成本發(fā)明的方法，也可在信號(hào)機(jī)輸入端連接交叉口現(xiàn)場(chǎng)設(shè)有的檢測(cè)器8，進(jìn)行實(shí)時(shí)計(jì)算與信號(hào)配時(shí)。如果各顯示綠燈時(shí)間不滿(mǎn)足最短綠燈時(shí)間，不能達(dá)到本發(fā)明的目的，信號(hào)配時(shí)返回到計(jì)算最佳周期時(shí)間，如果服務(wù)水平不能滿(mǎn)足要求則返回渠化和相位方案，直到滿(mǎn)足要求。
確定第二停車(chē)線(xiàn)前的左轉(zhuǎn)車(chē)排隊(duì)空間是提高左轉(zhuǎn)車(chē)的通行能力的關(guān)鍵，具體地講，每一個(gè)信號(hào)燈周期是以該進(jìn)口道左轉(zhuǎn)道上允許排隊(duì)車(chē)輛數(shù)為約束條件加以確定的，環(huán)島直徑是一定的，環(huán)行道上允許停放的左轉(zhuǎn)車(chē)輛數(shù)也是一定的，因而每個(gè)周期的左轉(zhuǎn)車(chē)最大通行能力也是一定的，所以，左轉(zhuǎn)車(chē)流量較大時(shí)，各相位的有效綠燈信號(hào)時(shí)間，也是依各相位的環(huán)行道上允許的左轉(zhuǎn)車(chē)停放車(chē)輛之比來(lái)確定和分配；同樣，若直行車(chē)流量較大時(shí)，則可依據(jù)各相位直行車(chē)流量比來(lái)確定與分配有效綠燈時(shí)間。
環(huán)行交叉口信號(hào)相位的設(shè)計(jì)如圖2所示，進(jìn)口道12、14的第一停車(chē)線(xiàn)1’、6’的位置上直行信號(hào)燈1a、6a啟亮，停車(chē)線(xiàn)1’、6’前的直行車(chē)獲得通行權(quán)，停車(chē)線(xiàn)1’、6’前的左轉(zhuǎn)車(chē)滯后一段時(shí)間后，其對(duì)應(yīng)信號(hào)燈1b、6b啟亮，此時(shí)第一停車(chē)線(xiàn)1’、6’處的左轉(zhuǎn)車(chē)和直行車(chē)一起運(yùn)行，當(dāng)左轉(zhuǎn)車(chē)到達(dá)環(huán)行道的左轉(zhuǎn)車(chē)專(zhuān)用的第二停車(chē)線(xiàn)5’、11’前，若遇紅燈則停車(chē)待行；若停車(chē)線(xiàn)1’、6’前的左轉(zhuǎn)車(chē)流量大于環(huán)道所能容納的最大停車(chē)容量，則信號(hào)燈1b、6b對(duì)左轉(zhuǎn)車(chē)實(shí)行早斷；此時(shí)停車(chē)線(xiàn)1’、6’處的直行車(chē)?yán)^續(xù)通行。當(dāng)該相位直行車(chē)通行結(jié)束后，經(jīng)過(guò)南北向12、14和第二停車(chē)線(xiàn)5’、11’的左轉(zhuǎn)車(chē)之間的綠燈間隔時(shí)間后，第二停車(chē)線(xiàn)5’、11’的左轉(zhuǎn)車(chē)獲得通行權(quán)，即信號(hào)燈5、11綠燈啟亮；經(jīng)過(guò)南北向12、14和東西向13、15的直行車(chē)之間的綠燈間隔時(shí)間后，東西向13、15的直行車(chē)信號(hào)燈4a、10a綠燈啟亮，第一停車(chē)線(xiàn)4’、10’處的直行車(chē)獲得通行權(quán)，當(dāng)?shù)诙巫筠D(zhuǎn)車(chē)在上一相位的綠燈時(shí)間不夠時(shí)，第二次左轉(zhuǎn)車(chē)的綠燈時(shí)間可以延續(xù)到下一相位，下一相位的直行車(chē)流實(shí)際上利用了該左轉(zhuǎn)車(chē)流的后一部分綠燈時(shí)間，即直行車(chē)流“早啟”。以此類(lèi)推下一相位的運(yùn)行。
最后，根據(jù)各相位的直行、左轉(zhuǎn)車(chē)流量瞬間變化交通流的安全與最大通行的需求，結(jié)合對(duì)環(huán)行道上的車(chē)速限制，對(duì)配時(shí)方案作適當(dāng)調(diào)整，以確定實(shí)際的綠燈信號(hào)顯示時(shí)間，并通過(guò)信號(hào)機(jī)將綠燈“早啟遲斷”或“遲啟早斷”及時(shí)動(dòng)態(tài)地調(diào)整同一進(jìn)口道和同一相位的左轉(zhuǎn)和直行的綠燈信號(hào)顯示時(shí)間，減少了時(shí)間損失，協(xié)調(diào)進(jìn)口道上的左轉(zhuǎn)、直行交通流通過(guò)交叉口，以及環(huán)行道上第二停車(chē)線(xiàn)前的左轉(zhuǎn)交通流通過(guò)環(huán)行交叉口，避免了左轉(zhuǎn)車(chē)輛與直行車(chē)輛的沖突，充分利用了“時(shí)空”資源，達(dá)到環(huán)行交叉口車(chē)輛通行的暢通。
實(shí)施例2為本發(fā)明的方法應(yīng)用于某市環(huán)形交叉口。
該交叉口中心環(huán)島直徑為70米，其間矗立一座大型雕像且綠化優(yōu)美。交叉口四周人行道及非機(jī)動(dòng)車(chē)道皆較寬，行人和非機(jī)動(dòng)車(chē)流量較小且利用天橋過(guò)街?，F(xiàn)狀交叉口東、南、北三個(gè)方向的進(jìn)出口道車(chē)道數(shù)為三進(jìn)三出；西進(jìn)口道車(chē)道數(shù)為兩進(jìn)兩出。已采用常規(guī)的兩相位信號(hào)燈控制，代表性周期時(shí)間為140秒，南北相綠燈時(shí)間為77秒，東西相綠燈時(shí)間為55秒。
根據(jù)交叉口空間條件，考慮到該交叉口非機(jī)動(dòng)車(chē)流量較小，周?chē)诵械垒^寬，將非機(jī)動(dòng)車(chē)交通移至人行道行駛，原有非機(jī)動(dòng)車(chē)道改作機(jī)動(dòng)車(chē)右轉(zhuǎn)專(zhuān)用道；同時(shí)，將進(jìn)口道寬度適當(dāng)壓縮為3.25m，進(jìn)一步增加一個(gè)進(jìn)口道。因此，各進(jìn)出口道的車(chē)道數(shù)及車(chē)道功能劃分，皆為五條進(jìn)口道兩左、二直、一右和四條出口道，共計(jì)九條車(chē)道，環(huán)道上的交通空間劃分為兩左、兩直四條車(chē)行道。根據(jù)該交叉口的實(shí)際交通需求及運(yùn)行特征，經(jīng)分析計(jì)算取信號(hào)控制周期時(shí)間為120秒、黃燈時(shí)間為3秒、全紅時(shí)間為5秒，再依各進(jìn)口道直行車(chē)流量比進(jìn)行配時(shí)，得南北相綠燈時(shí)間為57秒、東西相綠燈信號(hào)時(shí)間為47秒。
最后，根據(jù)各方向直行車(chē)、左轉(zhuǎn)車(chē)比例以及環(huán)道上各方向左轉(zhuǎn)車(chē)的允許排隊(duì)長(zhǎng)度要求，制定交通控制方案對(duì)各流向的啟動(dòng)時(shí)間及顯示綠燈時(shí)長(zhǎng)進(jìn)行協(xié)調(diào)，即同一進(jìn)口道、同一相位的左轉(zhuǎn)和直行信號(hào)顯示時(shí)長(zhǎng)可以不一致。
本發(fā)明與“左轉(zhuǎn)車(chē)非兩次控制方案”(A方案)、“拆除環(huán)島方案”(B方案)的交通效益加以比較(交通效益評(píng)價(jià)中不包含右轉(zhuǎn)交通流)，基于交叉口基本相同(進(jìn)口道車(chē)道數(shù)、車(chē)道功能劃分、信號(hào)周期及綠信比)的條件，相應(yīng)的效益指標(biāo)計(jì)算結(jié)果歸納于表-1。
表-1不同方案各進(jìn)口道通行能力匯總

從表-1中可以看出在相同現(xiàn)狀下，A、B方案的通行能力也有一定程度的提高，但本發(fā)明的提高幅度最大。通行能力高出89.6％(本發(fā)明高出B)，這是因?yàn)殡m然方案A同樣增加了進(jìn)口道車(chē)道數(shù)，但由于左轉(zhuǎn)交通流與對(duì)向(包括左轉(zhuǎn)與直行)交通流之間存在沖突，使得通行能力無(wú)法大幅度提高，特別是左轉(zhuǎn)交通流往往占用另一相的綠初信號(hào)時(shí)間，因此影響了另一相位的通行能力，而且這種影響是相互的；方案B與方案A相比，通行能力高出18.4％(B高出A)，這是因?yàn)椴鸪h(huán)道后，車(chē)流不再繞行，在交叉口內(nèi)行駛距離縮短，且采用多相位使得交通流有序行駛，所以通行能力有所提高；與方案B相比，本發(fā)明的通行能力高出60.2％，這是因?yàn)椴鸪h(huán)島后，B方案左轉(zhuǎn)交通流同對(duì)向流入交叉口的直行、左轉(zhuǎn)車(chē)流之間的沖突現(xiàn)象比有環(huán)島時(shí)更為嚴(yán)重，為解決這一矛盾有必要設(shè)置多相位，因此反而導(dǎo)致了停車(chē)延誤增加，通行能力提高有限的負(fù)面問(wèn)題?？傊?，本發(fā)明能避免方案A和B的弊端，充分提高環(huán)道內(nèi)的時(shí)空利用率，從而可明顯地提高通行能力，并降低延誤。本發(fā)明實(shí)施后，與現(xiàn)狀相比各項(xiàng)效益評(píng)價(jià)指標(biāo)均有明顯的改善，可參見(jiàn)表-2。
表-2各效益評(píng)價(jià)指標(biāo)計(jì)算結(jié)果

權(quán)利要求
1.一種提高城市環(huán)行交叉口車(chē)輛通行能力的方法，其特征是A.首先，對(duì)車(chē)道、停車(chē)線(xiàn)和信號(hào)燈進(jìn)行布置a.車(chē)道分進(jìn)口道和環(huán)行道按環(huán)島直徑和相位數(shù)目，進(jìn)口道上可設(shè)有1-3條左轉(zhuǎn)車(chē)道、2-5條直行車(chē)道、1條右轉(zhuǎn)車(chē)道；環(huán)行道上可設(shè)有1-3條左轉(zhuǎn)車(chē)道、2-5條直行車(chē)道；b.停車(chē)線(xiàn)分可供直行和左轉(zhuǎn)排隊(duì)等侯的第一停車(chē)線(xiàn)(1’)、(4’)、(6’)、(10’)和專(zhuān)門(mén)為左轉(zhuǎn)車(chē)設(shè)置的、能避免與對(duì)向直行車(chē)沖突而再次停車(chē)等候的第二停車(chē)線(xiàn)(2’)、(5’)、(9’)、(11’)；第一停車(chē)線(xiàn)(1’)、(4’)、(6’)、(10’)的位置為平行于與進(jìn)口道中線(xiàn)垂直的環(huán)行道外切線(xiàn)，并后移1-3米，第二停車(chē)線(xiàn)(2’)、(5’)、(9’)、(11’)設(shè)置在各環(huán)行道上的貼近環(huán)島邊的進(jìn)口道左轉(zhuǎn)交通流與直行交通流沖突點(diǎn)斷面向后退1-3米處；c.信號(hào)燈設(shè)置在第一停車(chē)線(xiàn)(1’)、(4’)、(6’)、(10’)和第二停車(chē)線(xiàn)(2’)、(5’)、(9’)、(11’)處車(chē)輛可視的位置，第一停車(chē)線(xiàn)(1’)、(4’)、(6’)、(10’)前的信號(hào)燈設(shè)有直行和左轉(zhuǎn)方向指示箭頭，第二停車(chē)線(xiàn)(2’)、(5’)、(9’)、(11’)前設(shè)有左轉(zhuǎn)信號(hào)燈，該兩組信號(hào)燈由信號(hào)機(jī)聯(lián)動(dòng)控制；B.接著，確定信號(hào)相位方案首先，通過(guò)對(duì)第一停車(chē)線(xiàn)(1’)、(6’)處的左轉(zhuǎn)車(chē)流相對(duì)于同一進(jìn)口道的直行車(chē)流延遲啟動(dòng)，消除與環(huán)行交叉口相鄰進(jìn)口道的左轉(zhuǎn)車(chē)流在第二停車(chē)線(xiàn)(2’)、(9’)、的信號(hào)燈(2)、(9)綠燈未期的尾車(chē)間的干擾第一停車(chē)線(xiàn)(1’)、(6’)處的左轉(zhuǎn)車(chē)流啟動(dòng)后，利用同一進(jìn)口道直行車(chē)流的通行時(shí)間到達(dá)第二停車(chē)線(xiàn)(5’)、(11’)，在第二停車(chē)線(xiàn)(5’)、(11’)處排隊(duì)等候，當(dāng)對(duì)向的直行車(chē)流的綠燈(6a)、(1a)結(jié)束后，經(jīng)過(guò)一個(gè)第二次左轉(zhuǎn)車(chē)與對(duì)向直行車(chē)的綠燈間隔后，位于第二停車(chē)線(xiàn)(5’)、(11’)前排隊(duì)的左轉(zhuǎn)車(chē)啟動(dòng)，此時(shí)該進(jìn)口道(12)、(14)的直行車(chē)流在綠燈未期的尾車(chē)還未到達(dá)東西向(13)(15)與南北向(12)(14)直行車(chē)流的沖突點(diǎn)(3)、(7’)，即此時(shí)正處于兩相位的綠燈間隔時(shí)間，因此該第二停車(chē)線(xiàn)(5’)、(11’)前左轉(zhuǎn)車(chē)的通行實(shí)際上利用了兩個(gè)沖突的直行車(chē)流之間的綠燈間隔時(shí)間，經(jīng)過(guò)該綠燈間隔后，下一相位的直行車(chē)啟動(dòng)，當(dāng)?shù)诙巫筠D(zhuǎn)車(chē)在上一相位的綠燈(5)、(11)時(shí)間不夠時(shí)，第二次左轉(zhuǎn)車(chē)的綠燈時(shí)間可以延續(xù)到下一相位，下一相位的直行車(chē)流實(shí)際上利用了該左轉(zhuǎn)車(chē)流的后一部分綠燈時(shí)間，即直行車(chē)流“早啟”，如此循環(huán)下去達(dá)到利用時(shí)空效應(yīng)提高交通通行能力；C.最后，根據(jù)一天24小時(shí)的流量特征，確定3-6個(gè)信號(hào)配時(shí)時(shí)段，并通過(guò)自動(dòng)檢測(cè)或人工統(tǒng)計(jì)的方法，確定上述不同時(shí)段內(nèi)的流量數(shù)據(jù)，然后計(jì)算各時(shí)段內(nèi)各相位的最大設(shè)計(jì)流量比總和滿(mǎn)足≤0.9要求，計(jì)算綠燈間隔時(shí)間和信號(hào)總損失時(shí)間，這樣就可以得出各相位車(chē)輛通過(guò)交叉口一次所需的一個(gè)最佳信號(hào)燈周期，并按照各相位的流量比計(jì)算各相位直行車(chē)綠燈(1a)、(4a)、(6a)、(10a)顯示時(shí)間，然后確定同一進(jìn)口道左轉(zhuǎn)車(chē)相對(duì)直行車(chē)的遲啟時(shí)間、確定第一停車(chē)線(xiàn)(1’)、(4’)、(6’)、(10’)處左轉(zhuǎn)車(chē)的顯示綠燈時(shí)間(1b)、(4b)、(6b)、(10b)確定第二停車(chē)線(xiàn)(2’)、(5’)、(9’)、(11’)處左轉(zhuǎn)車(chē)的有效綠燈時(shí)間(2)、(5)、(9)、(11)；最后根據(jù)相位設(shè)計(jì)以及上述計(jì)算得到的各相位顯示綠燈時(shí)間就得出了完整的信號(hào)設(shè)計(jì)及配時(shí)方案，將上述不同時(shí)段的方案輸入信號(hào)機(jī)內(nèi)；通過(guò)與信號(hào)機(jī)連接的交叉口現(xiàn)場(chǎng)設(shè)有的檢測(cè)器或人工觀(guān)察到的不同時(shí)段中不同流量情況，選擇信號(hào)燈內(nèi)預(yù)先儲(chǔ)存的不同控制方案；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的第一停車(chē)線(xiàn)(1’)、(4’)、(6’)、(10’)處左轉(zhuǎn)車(chē)的有效綠燈時(shí)間(1b)、(4b)、(6b)、(10b)的確定分兩種情況當(dāng)進(jìn)口道處的左轉(zhuǎn)車(chē)的設(shè)計(jì)交通流量大于環(huán)行道上所能容納的左轉(zhuǎn)車(chē)的最大數(shù)時(shí)，以環(huán)行道上所能容納的左轉(zhuǎn)車(chē)數(shù)量通過(guò)進(jìn)口道停車(chē)線(xiàn)所需的時(shí)間為左轉(zhuǎn)車(chē)的有效綠燈時(shí)間(1b)、(4b)、(6b)、(10b)；當(dāng)進(jìn)口道處的左轉(zhuǎn)車(chē)的設(shè)計(jì)交通流量小于環(huán)行道上所能容納的左轉(zhuǎn)車(chē)的最大數(shù)時(shí)，以第一停車(chē)線(xiàn)(1’)、(4’)、(6’)、(10’)處左轉(zhuǎn)車(chē)流量通過(guò)進(jìn)口道停車(chē)線(xiàn)所需的時(shí)間為左轉(zhuǎn)車(chē)的有效綠燈時(shí)間(1b)、(4b)、(6b)、(10b)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的第二停車(chē)線(xiàn)(2’)、(5’)、(9’)、(11’)處左轉(zhuǎn)車(chē)信號(hào)燈(2)、(5)、(9)、(11)的有效綠燈時(shí)間的確定是根據(jù)第一停車(chē)線(xiàn)(1’)、(4’)、(6’)、(10’)處計(jì)算左轉(zhuǎn)車(chē)信號(hào)燈(1b)、(4b)、(6b)、(10b)的有效綠燈時(shí)間的兩種情況下的左轉(zhuǎn)車(chē)完全通過(guò)第二停車(chē)線(xiàn)(2’)、(5’)、、(11’)的有效時(shí)間，為第二停車(chē)線(xiàn)(2’)、(5’)、(9)、(11’)處左轉(zhuǎn)車(chē)的有效綠燈時(shí)間(2)、(5)、(9)、(11)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于；所述的兩種綠燈間隔時(shí)間如下在確定東西向(13)、(15)位于第二次停車(chē)線(xiàn)(2’)、(9’)的左轉(zhuǎn)車(chē)與東西向(13)、(15)直行車(chē)之間的綠燈間隔時(shí)間時(shí)，應(yīng)保證在綠燈末期駛出進(jìn)口道停車(chē)線(xiàn)的直行車(chē)尾車(chē)到達(dá)沖突點(diǎn)(3)、(7’)時(shí)，與第二停車(chē)線(xiàn)綠燈初期駛出的左轉(zhuǎn)車(chē)之間有一個(gè)安全時(shí)間間隔；在確定東西向(13)、(15)與南北向(14)、(12)直行車(chē)之間的綠燈間隔時(shí)間時(shí)，應(yīng)保證在綠燈末期駛出進(jìn)口道停車(chē)線(xiàn)的直行車(chē)尾車(chē)到達(dá)沖突點(diǎn)(7)、(3’)時(shí)，與相鄰進(jìn)口道綠燈初期駛出的直行車(chē)之間有一個(gè)安全時(shí)間間隔；其他的依次類(lèi)推。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的配時(shí)方法也可以應(yīng)用在自適應(yīng)控制系統(tǒng)中。
全文摘要
一種提高城市環(huán)行交叉口車(chē)輛通行能力的方法,涉及城市大型環(huán)行交叉口的交通控制技術(shù)。首先,進(jìn)行車(chē)道、停車(chē)線(xiàn)和信號(hào)燈的布置,使左轉(zhuǎn)車(chē)進(jìn)行兩次停車(chē),避免了與直行車(chē)在空間上的沖突;接著,進(jìn)行信號(hào)相位設(shè)計(jì),分時(shí)段計(jì)算信號(hào)周期進(jìn)行配時(shí)方案設(shè)計(jì);最后,按照直行和左轉(zhuǎn)車(chē)不同的流量,采用遲啟早斷或早啟遲斷動(dòng)態(tài)控制環(huán)行交叉口車(chē)輛通行,避免了不同車(chē)流在時(shí)間上的沖突,可達(dá)到充分利用時(shí)空資源,提高環(huán)行交叉口車(chē)輛通行能力2倍以上。可廣泛應(yīng)用于改進(jìn)現(xiàn)有的城市環(huán)行交叉口通行能力。
文檔編號(hào)G08G1/00GK1328314SQ00116469
公開(kāi)日2001年12月26日 申請(qǐng)日期2000年6月13日 優(yōu)先權(quán)日2000年6月13日
發(fā)明者楊曉光, 邊經(jīng)衛(wèi), 陳炳炎 申請(qǐng)人:同濟(jì)大學(xué)