一种面向左右型错位交叉口的交通组织和信号控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种面向错位交叉口的交通组织与信号控制方法，用于城市交叉口的 交通组织与控制，属于交通组织和交通控制领域。
【背景技术】
[0002] 错位交叉口是城市道路网络中的一种特殊的交叉口形式，尽管在我国的城市道路 交通规划中出于对通行能力的考虑不提倡设置错位交叉口，但由于地形和环境的制约以及 交通规划的历史原因，一些城市还存在着形状不规则的错位交叉口。由于形状的不规则性， 这些错位交叉口给城市交通管理和控制带来了较大的挑战。
[0003] -般而言，一个错位交叉口由两个相距一定距离的T型交叉口组成，典型的错位交 叉口根据其形状可以分为"左右型"和"右左型"两种，如图2所示。经过对现有技术的文献检 索发现，有关错位交叉口的交通组织与信号控制方法，主要有以下两种:第一种是将错位交 叉口视为一个十字交叉口，采用单点信号控制。第二种是将错位交叉口视为两个交叉口，采 用信号协调控制方式。
[0004] 第一种方法中的错位交叉口单点信号控制通常采用四阶段(如图4)，阶段之间用 绿灯间隔时间（黄灯加全红)分割冲突车流，但在错位交叉口中由于错位距离的存在，各阶 段之间的清空时间大大增加，即绿灯间隔时间增加，导致交叉口延误较大。该方法的缺陷在 《城市错位交叉口交通通行特性》一文中有阐述。
[0005] 第二种方法由于错位交叉口结构的特殊性以及干道和相交道路间的交通需求的 差异性，使得利用现有的协调控制模型难以理想地对错位交叉口实施协调控制。《城市错位 交叉口信号控制方案优化研究》一文的方法由于交叉口间距较小无法实现双向绿波同时取 得最大值，《错位交叉口信号相位设计的线性控制法》本质上也是协调控制，但该方法下交 叉口主路的通行能力严重受到交叉口错位长度的制约。以上两篇文献是针对特定条件(确 定的错位距离和交通流量)的个案进行设计，均没有分析自身方法的适用条件和范围，容易 对工程实践人员造成误导。
[0006] 因此有必要对错位交叉口的运行状况进行分析，提出相应的交叉口组织和信号控 制方法，提升错位交叉口的通行能力，减少行车延误。
【发明内容】
[0007] 本发明的目的在于提供一种面向"左右型"错位交叉口的交通组织和信号控制方 法。该方法针对左右型错位交叉口，在传统的交叉口几何设计基础上（如图3)，通过合理的 使用交叉口错位空间和优化设计交叉口信号控制，进一步优化时空资源，提高"左右型"错 位交叉口的通行能力。该方法的基本思想是利用分拣策略，对错位交叉口的错位空间进行 渠化，在错位交叉口增设两个直行车辆预信号（如图5)，减少信号周期里的绿灯间隔时间， 从而达到减少行车延误和排队长度的目的，提高交叉口的整体通行能力。
[0008] 为实现上述目的，本发明的技术方案如下：
[0009] -种面向"左右型"错位交叉口的交通组织和信号控制方法，主要步骤包括：
[0010] si:对交叉口相关参数进行数据采集；
[0011] S2:进行交叉口交通组织设计；
[0012] S3:进行交叉口信号优化配时；
[0013] S4:判断交叉口是否满足设定条件并选择相应方案。
[0014] 步骤S1的过程包括：
[0015] S11:测量错位交叉口的几何参数(如图3)。具体包括：
[0016] 交叉口次干道路宽WT，左转车辆通过规则十字路口的路径长度WL，错位距离即两个 T型口之间的距离L，单位均为米(m)。
[0017] S12:进行交通调查，获取错位交叉口的交通数据。具体包括：
[0018] ①各股车流的交通流量qi，单位:veh/s。对应图3中1~8共8股车流，由于次干道右 转不受信号控制，所以车流4、8的交通流量可以不调查。
[0019] ②各股车流的饱和流率Si，单位:veh/s。对应图3中1~8共8股车流。
[0020] ③错位交叉口内直行与左转的平均速度ντ和vl，单位m/s。
[0021] 步骤S2的过程包括：
[0022] S21:交叉口的信号灯设置
[0023]该发明的一个特征在于保持交叉口主路左转信号灯不变，将交叉口主路直行主信 号移动至下游错位区域，在原有位置设置预信号灯，如图5所示。
[0024] S22:交叉口的道路标线设置
[0025] 错位交叉口现状交通组织如图3所示，共有4个进口道，每个进口道根据车流已经 进行渠化处理，有1~8共计8股不同的车流和1P~4P共4个人行横道。该发明的一个特征在 于在错位区域进行渠化设计，将错位区域设置为分拣区（如图5阴影处所示），添加分拣区的 道路标线，将交叉口内车流分为1~10共计10股不同的车流，错位区域内单向车道数不少于 上游预信号直行车道数，如式(1)所示。
[0026] μL2·θ,, μ cr {φ,φ} (1)
[0027] 式中：μ为车道数，θτ为上游预信号处直行车道数，φ,φ分别表示错位区域的上行和 下行车道数。
[0028] 步骤S3的过程包括：
[0029] S31:交叉口相位相序设置；
[0030] 本发明的主要特点在于充分使用错位空间，为了让主干道的直行车流2、6在左转 车流1、5放行的同时进入分拣区，主干道的左转相位应安排在主干道直行相位放行之前；同 时，在交叉口直行车流9、10放行的同时(阶段2)，直行车辆预信号需要提前结束放行，留出 一段时间让通过预信号处停车线的车辆驶离下游分拣区的停车线，避免车辆在分拣区中累 积，造成局部拥塞。错位交叉口信号相位相序安排如图6所示。
[0031] 信号相位安排表述如下：阶段1，主干道左转放行，主干道直行预信号放行进入分 拣区；阶段2,分拣区车流放行，主路直行预信号继续放行并在分拣区车流结束前一段时间 提前结束，同时次干道的人行横道放行;阶段3:次干道的左转车流放行，进入分拣区，同时 主干道的人行横道放行;阶段4:分拣区车流放行，清空分拣区。继续下一个信号周期。
[0032] S32:交叉口主信号配时设置。
[0033] 主要包括主信号信号周期，各相位的绿灯时长等。现有的信号周期和绿灯时长计 算方法均适用，需要注意的是在进行相应计算时预信号车流不在考虑范围内。
[0034] S33:交叉口预信号配时设置；
[0035]根据如图6所示的错位交叉口信号相位相序安排，预信号绿灯时长为：
[0037]式中而而分别为阶段1和阶段2的绿灯时间，γι为阶段1的黄灯时间，ξ/为阶段1 的全红时间，单位均为秒(s)。
[0038] 步骤S4的过程包括：
[0039] S41:阶段1中，主干道预信号直行车辆需在阶段2开始之前到达下游分拣区停车 线，否则会导致主信号无法充分利用。因此从直行预信号绿灯开始到交叉口主信号绿灯开 始的时间间隔(如图7)需满足条件一：
[0041] S42:阶段4中，交叉口主信号放行的车辆均来自阶段3中次干道的左转车流3和7。 而次干道左转车辆需在阶段4放行之前到达交叉口主信号灯停车线前，则阶段3的时间间隔 ?3需满足条件二：
[0043] 式中：G3分别为阶段3的绿灯时间，γ 3为阶段3的黄灯时间，g为阶段3的全红时 间，单位均为秒(s)。
[0044] S43:由于分拣区需要能够承载次干道左转车道的车流量，以至于不会与下一相位 的车流冲突阻塞对向的直行车辆，所以需要满足条件三：
[0045] Ls · η · kj 2 Cw · max(q3，q7) (5)
[0046] 其中，Ls表示分拣区的长度，单位:米(m);n表示分拣区单向车道数;h表示车辆排 队密度，单位:车辆数/米/车道(vel/m/lan e);Cw表示信号周期，单位:秒(s);q3和q7分别表 示次干道左转车流3和7的车流量，单位:车辆数/秒(vel/s)。
[0047] S44:如果不能满足条件一或者二，则将错位交叉口看做两个T型交叉口分别进行 信号控制，如果不能满足条件三，则采用如图8中（1)或（2)所示的相位相序方法，对支路采 用单口放行的方式，并重新计算信号配时。
[0048] 由于采用以上技术方案，同现有技术相比，本发明的具有以下有益效果：
[0049] 1、与传统错位交叉口单点信号控制相比，本发明提出的一种面向"左右型"错位交 叉口的交通组织和信号控制方法，减少了传统错位交叉口信号控制方法中的全红清空时 间，能减少行车延误和排队长度，有助于提高道路交通的通行效率。
[0050] 2、与现有的协调控制方法相比，本发明由于设置了预信号，使得主路直行车流的 通行能力不受错位距离的制约，使用范围更广。
【附图说明】
[0051] 图1本发明方案的整体流程图。
[0052] 图2错位交叉口分类示意图。
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