一种邻近T型交叉口之间逆向可变导向车道的设置方法

一种邻近t型交叉口之间逆向可变导向车道的设置方法
技术领域
1.本发明涉及道路交通控制技术领域，具体为一种邻近t型交叉口之间逆向可变导向车道的设置方法。

背景技术：

2.城市经济的快速发展使得城市机动车保有量逐年增长，给城市道路带来了巨大的交通压力，由于道路交通基础设施建设的速度远慢于机动车保有量增长的速度，这就不可避免造成城市的交通拥堵。
3.部分城市用地布局单一及职住分离的生活模式使得城市道路出现了潮汐交通现象。潮汐交通现象导致了一段时间内道路某一方向的交通流量较小，另一方向的道路的交通流量过大，这就造成了交通流量较小的道路在某段时间内存在部分道路资源浪费的现象，而另一方向道路因交通流量过大出现拥堵的问题。
4.申请号：2016109138088，公开了一种路网潮汐交通流可变导向车道控制方法，该方法通过对视频进行分析，监测交通流，在数据获取方面存在检测精度不高的问题。
5.申请号201410004750.6，公开了基于可变导向车道的信号配时优化方法，该方法采用爬山法优化周期时长和相位绿信比，该方法每轮对相位时间重新计算，优化方向不明确，存在计算重复、工作量大的问题，信号配时优化周期较长。

技术实现要素：

6.针对现有技术的不足，本发明提出一种邻近t型交叉口之间逆向可变导向车道的设置方法，利用逆向可变导向车道，对信号配时优化部分，详细划分可能出现的5种情况，分别对其进行优化改进，可以提高工作效率。有效缓解潮汐交通现象下的城市道路交叉口交通拥堵问题。
7.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
8.一种邻近t型交叉口之间逆向可变导向车道的设置方法，包括以下步骤：
9.s1、进口车道设置至少一条专用左转车道、至少一条专用直行车道计和至少一条逆向可变导向车道的三相位的t型交叉口；
10.s2、在步骤s1所述的进口车道获取各进口车道转向交通量；
11.s3、根据步骤s2得到的各进口车道转向交通量，计算各转向车流饱和度；
12.s4、计算获得各进口车道的车辆排队长度；
13.s5、根据步骤s3得到所述各转向车流饱和度、以及步骤s4得到的车辆排队长度开启逆向可变导向车道的控制方案，具体是：
14.当某一方向交通流中各进口车道的饱和度均大于0.9且相差小于0.15时，如果左转车道车辆排队出现二次排队现象，则逆向可变导向车道设置为左转专用车道；当各进口车道的饱和度相差大于0.15 时，同时左转车道的饱和度大于直行车道的饱和度，则逆向可变导向车道设置为左转专用车道；
15.s51、根据进口车道左转与直行流量、饱和度、排队长度等关系判断所述逆向可变导向车道的运行方向，具体是：
16.若该所述某一方向的交通量占所有车道的交通量超过2/3时，依据步骤s5中饱和度和排队长度的关系，开启逆向可变导向车道，并将该逆向可变导向车道运行方向设置为当前所述某一方向交通流运行方向；
17.s6、根据所述逆向可变导向车道的控制方案优化调整信号方案，具体是：
18.对设置逆向可变导向车道后信号配时变化情况进行分析，在t型交叉口之间设置逆向可变导向车道，计算设置逆向可变导向车道之前各进口车道的饱和度，设置逆向可变导向车道后，进口车道左转通行能力变大，此时根据逆向可变导向车道设置后车辆的通行情况对相位绿灯时间进行调整，信号配时的变换情况有如下几种：
19.情况一、重新进行配时，并调整信号周期
20.若左转车道和直行车道的饱和度都大于0.9，且饱和度相差小于 0.15，则设置后需要对信号配时进行调整；
21.情况二、增加直行相位绿灯时间，并调整信号周期
22.若直行车道的饱和度超过左转车道的饱和度0.15，且设置后左转车道的通行能力有富余，则将富余的绿灯时间分给直行相位；
23.情况三、信号配时不做改变
24.若左转车道的饱和度超过直行车道的饱和度0.15，设置后左转车道刚好能满足左转需求，则此时的信号配时不做改变；
25.情况四、增加直行相位绿灯时间，并调整信号周期
26.若左转车道的饱和度超过直行车道的饱和度0.15，且设置后左转车道的通行能力有富余，则将富余的绿灯时间分给直行相位；
27.情况五、增加左转相位绿灯时间，并调整信号周期
28.若左转车道的饱和度超过直行车道的饱和度0.15，且设置后左转需求仍不能满足，直行车道通行能力富余，则将富余的绿灯时间分给左转相位；
29.s7、计算比较逆向可变导向车道设置前后延误值，分析逆向可变导向车道设置效果。
30.进一步的，步骤s1具体是：
31.进口车道所述逆向可变导向车道的出口道处至少有3条车道。
32.进一步的，步骤s2具体是：
33.在至少三车道的进口车道设置用于记录各车道车辆数的检测器，检测各车道通过车辆数据，由此获得进口车道各转向流量交通量，所述检测器设在进口车道停车线前25-200米；
34.布设主信号机、预信号机以及可变车道动态标志，其中，所述预信号机布设在进口车道上游45米处。
35.进一步的，步骤s6中，调整t型交叉口的信号配时，具体包括如下两种情况：
36.若所述逆向可变导向车道的运行方向为直行，运行逆向可变导向车道为直行时的信号配时；
37.若所述逆向可变导向车道的运行方向为左转，运行逆向可变导向车道运行方向为
左转时的信号配时。
38.进一步的，步骤s3中，每个进口车道的第i个车道饱和度计算公式为：
[0039][0040]
其中：
[0041]
qi为进口车道当前的交通流量(pcu)；
[0042]
cap为进口车道的通行能力(pcu/h)；
[0043]
si为i条车道的饱和流率(pcu/h)；
[0044]
λi为绿信比；
[0045]
ni为进口车道车道数(条)；
[0046]
qi为i个周期的有效绿灯时间(s)；
[0047]gi
为一个周期内的有效绿灯时间(s)；
[0048]hi
为饱和车头时距(s)。
[0049]
进一步的，步骤s4中，采用signal94模型计算排队长度，第一项计算正常来车引起的排队，第二项计算前一周期滞留下来的排队车辆数；
[0050]qn+1
＝tq
n+1
r+dn[0051]dn
通过下式计算：
[0052][0053]
其中：
[0054]
c为信号周期时长，单位s；
[0055]
l为启动损失，单位veh；
[0056]dn
为第n周期滞留的排队车辆数；
[0057]
s为饱和流率，单位veh/s；
[0058]
g为绿灯时间，单位s；
[0059]qn
为第n周期车辆到达流率，单位veh/s；
[0060]
t为信号周期，单位s；
[0061]
r为红灯时间，单位s。
[0062]
进一步的，步骤s7中车辆的延误计算：
[0063][0064]
其中：
[0065]
c为信号周期时长(s)；
[0066]
λ为对应相位的绿信比；
[0067]
y为对应相位流量比；
[0068]
q为对应相位关键车流的交通量(pcu)；
[0069]
x为进口车道的饱和度；
[0070]
交叉口车辆平均延误计算：
[0071][0072]
其中：
[0073]di
为交叉口车辆平均延误(s)；
[0074]
qi为相位i关键车流的交通量(pcu)；
[0075]di
为相位i车辆的平均延误(s)；
[0076]
λi为相位i的绿信比；
[0077]
yi为相位i流量比；
[0078]
c为信号周期时长(s)。
[0079]
有益效果：
[0080]
本发明提供了一种邻近t型交叉口之间逆向可变导向车道的设置方法，具备以下有益效果：
[0081]
第一，在逆向可变导向车道功能属性发生变化后，检测器获得各转向交通量，根据饱和度是否大于0.9和左转是否发生二次排队控制可变车道的开启方案，能保证可变车道开启后车道饱和度降低，同时避免该方向交通流发生二次排队现象，降低交叉口的延误。
[0082]
第二，根据进口车道左转与直行流量、车道数、排队长度等关系判断逆向可变导向车道的运行方向，本发明增加排队长度因素，避免短距离交叉口之间排队溢出的现象。
[0083]
第三，本发明提出所有信号配时可能出现的方案，并给出了信号配时优化调整的方向。将信号配时优化分为5个方向，提高了优化速度，减少了计算工作量。
[0084]
通过以上调整，使得交通流更均衡分布，减少交叉口二次排队现象，降低交叉口的延误，进一步保证交通安全。
附图说明
[0085]
图1为本发明逆向可变导向车道控制流程图；
[0086]
图2为本发明t型交叉口相位图；
[0087]
图3为本发明的检测器布设示意图；
[0088]
图4为本发明的车辆通行示意图。
具体实施方式
[0089]
下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0090]
本发明提供一种技术方案：
[0091]
一种邻近t型交叉口之间逆向可变导向车道的设置方法，包括以下步骤：
[0092]
s1、获取各进口车道转向交通量；
[0093]
s11、布设城市道路交通检测器：
[0094]
在进口车道处设置2组检测器来获得详细的车流量数据，在逆向可变导向车道开口处设置诱导信号灯对车辆进行诱导，具体设置方法如图1所示，其中，1号到4号检测器用来检测逆向可变导向车道与进口车道转向车流量分布的具体数据，5号到8号检测器用来检测车辆在进口车道内的排队情况。
[0095]
s2、计算各转向车流的饱和度；
[0096]
饱和度判断：
[0097][0098]
其中：
[0099]
qi为进口车道当前的交通流量(pcu)；
[0100]
cap为进口车道的通行能力(pcu/h)；
[0101]
si为i条车道的饱和流率(pcu/h)；
[0102]
λi为绿信比；
[0103]
ni为进口车道车道数(条)；
[0104]
qi为i个周期的有效绿灯时间(s)；
[0105]gi
为一个周期内的有效绿灯时间(s)；
[0106]hi
为饱和车头时距(s)；
[0107]
当交叉口进口车道的饱和度小于0.9时，此时进口车道尚具有一定的通行能力。当饱和度在0.9到1之间时，由于进口车道车流的不稳定性导致进口车道通行能力不足的现象。当饱和度大于1时，车辆将会累积排队，这时交叉口达到过饱和状态。
[0108]
s3、获得各进口车道车辆的排队长度；
[0109]
计算排队长度：
[0110]qn+1
＝tq
n+1
r+dn[0111]dn
通过下式计算：
[0112][0113]
其中：
[0114]
c为信号周期时长(s)；
[0115]
l为启动损失(veh)；
[0116]dn
为第n周期滞留的排队车辆数；
[0117]
s为饱和流率(veh/s)；
[0118]
g为绿灯时间(s)；
[0119]qn
为第n周期车辆到达流率(veh/s)；
[0120]
t为信号周期(s)；
[0121]
r为红灯时间(s)。
[0122]
s4、可变车道设置方法：
[0123]
当各进口车道的饱和度均大于0.9且相差小于0.15时，根据s3 计算出各车道的排队长度，左转车道车辆排队出现二次排队现象，则逆向可变导向车道设置为左转专用车道；
当各进口车道的饱和度相差大于0.15时，同时左转车道的饱和度大于直行车道的饱和度，则逆向可变导向车道设置为左转专用车道。
[0124]
s5、城市道路临近t型交叉口之间逆向可变导向车道信号配时调整方法：
[0125]
s51、若所述逆向可变导向车道的运行方向为直行，运行逆向可变导向车道为直行时的信号配时；
[0126]
s52、若所述逆向可变导向车道的运行方向为左转，运行逆向可变导向车道运行方向为左转时的信号配时。
[0127]
本发明适用于邻近t型交叉口转向交通流分布不均衡的情况，有明显的潮汐交通特性。此时各路段可变车道方向转换过程一致，交叉口相关信号灯随可变车道的调整进行信号配时的优化，提高通过能力。
[0128]
s6、对设置逆向可变导向车道后信号配时变化情况进行分析，在 t型交叉口之间设置逆向可变导向车道，计算设置逆向可变导向车道之前各进口车道的饱和度，设置逆向可变导向车道后，进口车道左转通行能力变大，此时根据逆向可变导向车道设置后车辆的通行情况对相位绿灯时间进行调整，信号配时的变换情况有如下几种：
[0129]
情况一、重新进行配时，并调整信号周期
[0130]
若左转车道和直行车道的饱和度都大于0.9，且饱和度相差小于 0.15，则设置后需要对信号配时进行调整；
[0131]
情况二、增加直行相位绿灯时间，并调整信号周期
[0132]
若直行车道的饱和度超过左转车道的饱和度0.15，且设置后左转车道的通行能力有富余，则将富余的绿灯时间分给直行相位；
[0133]
情况三、信号配时不做改变
[0134]
若左转车道的饱和度超过直行车道的饱和度0.15，设置后左转车道刚好能满足左转需求，则此时的信号配时不做改变；
[0135]
情况四、增加直行相位绿灯时间，并调整信号周期
[0136]
若左转车道的饱和度超过直行车道的饱和度0.15，且设置后左转车道的通行能力有富余，则将富余的绿灯时间分给直行相位；
[0137]
情况五、增加左转相位绿灯时间，并调整信号周期
[0138]
若左转车道的饱和度超过直行车道的饱和度0.15，且设置后左转需求仍不能满足，直行车道通行能力富余，则将富余的绿灯时间分给左转相位。
[0139]
s7、计算比较逆向可变导向车道设置前后延误值，分析逆向可变导向车道设置效果。
[0140]
车辆的延误计算：
[0141][0142]
交叉口车辆平均延误计算：
[0143]
[0144]
其中：
[0145]di
为交叉口车辆平均延误(s)；
[0146]
qi为相位i关键车流的交通量(pcu)；
[0147]di
为相位i车辆的平均延误(s)；
[0148]
λi为相位i的绿信比；
[0149]
yi为相位i流量比；
[0150]
c为信号周期时长(s)；
[0151]
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
[0152]
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

技术特征：

1.一种邻近t型交叉口之间逆向可变导向车道的设置方法，其特征在于，包括以下步骤：s1、进口车道设置至少一条专用左转车道、至少一条专用直行车道计和至少一条逆向可变导向车道的三相位的t型交叉口；s2、在步骤s1所述的进口车道获取各进口车道转向交通量；s3、根据步骤s2得到的各进口车道转向交通量，计算各转向车流饱和度；s4、计算获得各进口车道的车辆排队长度；s5、根据步骤s3得到所述各转向车流饱和度、以及步骤s4得到的车辆排队长度开启逆向可变导向车道的控制方案，具体是：当某一方向交通流中各进口车道的饱和度均大于0.9且相差小于0.15时，如果左转车道车辆排队出现二次排队现象，则逆向可变导向车道设置为左转专用车道；当各进口车道的饱和度相差大于0.15时，同时左转车道的饱和度大于直行车道的饱和度，则逆向可变导向车道设置为左转专用车道；s51、根据进口车道左转与直行流量、饱和度、排队长度等关系判断所述逆向可变导向车道的运行方向，具体是：若该所述某一方向的交通量占所有车道的交通量超过2/3时，依据步骤s5中饱和度和排队长度的关系，开启逆向可变导向车道，并将该逆向可变导向车道运行方向设置为当前所述某一方向交通流运行方向；s6、根据所述逆向可变导向车道的控制方案优化调整信号方案，具体是：对设置逆向可变导向车道后信号配时变化情况进行分析，在t型交叉口之间设置逆向可变导向车道，计算设置逆向可变导向车道之前各进口车道的饱和度，设置逆向可变导向车道后，进口车道左转通行能力变大，此时根据逆向可变导向车道设置后车辆的通行情况对相位绿灯时间进行调整，信号配时的变换情况有如下几种：情况一、重新进行配时，并调整信号周期若左转车道和直行车道的饱和度都大于0.9，且饱和度相差小于0.15，则设置后需要对信号配时进行调整；情况二、增加直行相位绿灯时间，并调整信号周期若直行车道的饱和度超过左转车道的饱和度0.15，且设置后左转车道的通行能力有富余，则将富余的绿灯时间分给直行相位；情况三、信号配时不做改变若左转车道的饱和度超过直行车道的饱和度0.15，设置后左转车道刚好能满足左转需求，则此时的信号配时不做改变；情况四、增加直行相位绿灯时间，并调整信号周期若左转车道的饱和度超过直行车道的饱和度0.15，且设置后左转车道的通行能力有富余，则将富余的绿灯时间分给直行相位；情况五、增加左转相位绿灯时间，并调整信号周期若左转车道的饱和度超过直行车道的饱和度0.15，且设置后左转需求仍不能满足，直行车道通行能力富余，则将富余的绿灯时间分给左转相位；s7、计算比较逆向可变导向车道设置前后延误值，分析逆向可变导向车道设置效果。
2.根据权利要求1所述的邻近t型交叉口之间逆向可变导向车道的设置方法，其特征在于，步骤s1具体是：进口车道所述逆向可变导向车道的出口道处至少有3条车道。3.根据权利要求1所述的邻近t型交叉口之间逆向可变导向车道的设置方法，其特征在于，步骤s2具体是：在至少三车道的进口车道设置用于记录各车道车辆数的检测器，检测各车道通过车辆数据，由此获得进口车道各转向流量交通量，所述检测器设在进口车道停车线前25-200米；布设主信号机、预信号机以及可变车道动态标志，其中，所述预信号机布设在进口车道上游45米处。4.根据权利要求1所述的邻近t型交叉口之间逆向可变车道的设置方法，其特征在于，步骤s6中，调整t型交叉口的信号配时，具体包括如下两种情况：若所述逆向可变导向车道的运行方向为直行，运行逆向可变导向车道为直行时的信号配时；若所述逆向可变导向车道的运行方向为左转，运行逆向可变导向车道运行方向为左转时的信号配时。5.根据权利要求1所述的邻近t型交叉口之间逆向可变导向车道的设置方法，其特征在于，步骤s3中，每个进口车道的第i个车道饱和度计算公式为：其中：q
i
为进口车道当前的交通流量(pcu)；cap为进口车道的通行能力(pcu/h)；s
i
为i条车道的饱和流率(pcu/h)；λ
i
为绿信比；n
i
为进口车道车道数(条)；q
i
为i个周期的有效绿灯时间(s)；g
i
为一个周期内的有效绿灯时间(s)；h
i
为饱和车头时距(s)。6.根据权利要求1所述的邻近t型交叉口之间逆向可变导向车道的设置方法，其特征在于，步骤s4中，采用signal94模型计算排队长度，第一项计算正常来车引起的排队，第二项计算前一周期滞留下来的排队车辆数；q
n+1
＝tq
n+1
r+d
n
d
n
通过下式计算：其中：c为信号周期时长，单位s；l为启动损失，单位veh；
d
n
为第n周期滞留的排队车辆数；s为饱和流率，单位veh/s；g为绿灯时间，单位s；q
n
为第n周期车辆到达流率，单位veh/s；t为信号周期，单位s；r为红灯时间，单位s。7.根据权利要求1所述的一种邻近t型交叉口之间可变车道的设置方法，其特征在于：步骤s7中车辆的延误计算：其中：c为信号周期时长(s)；λ为对应相位的绿信比；y为对应相位流量比；q为对应相位关键车流的交通量(pcu)；x为进口车道的饱和度；交叉口车辆平均延误计算：其中：d
i
为交叉口车辆平均延误(s)；q
i
为相位i关键车流的交通量(pcu)；d
i
为相位i车辆的平均延误(s)；λ
i
为相位i的绿信比；y
i
为相位i流量比；c为信号周期时长(s)。

技术总结

本发明涉及道路交通控制技术领域，公开了一种邻近T型交叉口之间逆向可变导向车道的设置方法，包括以下步骤：在不少于三车道的进口车道设置用于记录各车道车辆数的检测器，检测各车道通过车辆数据，由此获得进口车道各转向流量交通参数，布设信号机、可变车道预信号机和地面可变车道标志。本发明在可变导向车道功能属性发生变化后，根据检测器获得各转向交通量，得出各转向车流饱和度，根据饱和度、排队长度开启可变车道的控制方案，然后根据进口车道左转与直行流量、饱和度、排队长度等关系判断可变车道的运行方向；最后根据可变车道的控制方案优化调整信号方案，从而可以提高交叉口的通行能力，减少交叉口延误，进一步保证交通安全。全。全。