十字路口及三叉路口堆棧式軟立交系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種十字路口及三叉路口設(shè)置堆棧區(qū)域，對于堆棧車輛采取并行通行的控制方式，同時(shí)采用紅綠燈二相控制，無左右轉(zhuǎn)向燈，有效減少了車輛等待時(shí)間，屬于交通控制【技術(shù)領(lǐng)域】，同時(shí)該發(fā)明可通過量化計(jì)算，得出合理的堆棧區(qū)域?，F(xiàn)代城市十字路口或三叉路口普遍采用紅綠燈控制，但因左轉(zhuǎn)車輛與直行車輛沖突，阻礙了通行效率，本發(fā)明在主通路上合理設(shè)置堆棧區(qū)域，通過并行原理可做到快速、有效、自適應(yīng)的減少左轉(zhuǎn)等待時(shí)間，減少車流沖突，可實(shí)現(xiàn)任意左轉(zhuǎn)，右轉(zhuǎn)等操作，另還具備應(yīng)急區(qū)，可安置發(fā)生事故的車輛。該發(fā)明適用于城市各個(gè)平面交叉路口。車道設(shè)置數(shù)量上可根據(jù)路口情況增加或減少。該發(fā)明利用堆棧原理及串行變并行方式，提高平面交通十字路口通行能力，適用于主、主，主、輔道路的十字路口軟立交設(shè)計(jì)，提高了交通應(yīng)急運(yùn)輸能力。
【專利說明】十字路口及三叉路口堆棧式軟立交系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明為一種十字及三叉路口堆棧式軟立交系統(tǒng)，屬于交通控制【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，城市交通控制是一項(xiàng)十分艱巨的工作，一般來說，城市交通控制采用多種方式:
(O定時(shí)控制:交通控制采用交通信號(hào)燈控制，按事先設(shè)定的配時(shí)方案運(yùn)行，配時(shí)的依據(jù)是交通量的歷史數(shù)據(jù)。一天內(nèi)只用一個(gè)配時(shí)方案的稱為單時(shí)段定時(shí)控制，一天內(nèi)不同時(shí)段選用不同配時(shí)方案的稱為多時(shí)段定時(shí)控制。根據(jù)歷史交通數(shù)據(jù)確定其最優(yōu)化配時(shí)的方法?，F(xiàn)在最常用的信號(hào)配時(shí)方法有:韋爾伯特法、臨界車道法、停車線法、沖突點(diǎn)法。定時(shí)控制方法是目前使用最廣的一種交通控制方式，它比較適應(yīng)于車流量規(guī)律變化、車流量較大(甚至接近于飽和狀態(tài))的路口。但由于其配時(shí)方案根據(jù)交通調(diào)查的歷史數(shù)據(jù)得到，而且一經(jīng)確定就維持不變，直到下次重新調(diào)整。很顯然，這種方式不能適應(yīng)交通流的隨機(jī)變化，因而其控制效果較差。
[0003](2)感應(yīng)控制:感應(yīng)信號(hào)控制沒有固定的周期，工作原理為在感應(yīng)信號(hào)控制的進(jìn)口，均設(shè)有車輛檢測器，當(dāng)某一信號(hào)相位開始啟亮綠燈，感應(yīng)信號(hào)控制器內(nèi)預(yù)先設(shè)置一個(gè)“初始綠燈時(shí)間”。到初始綠燈時(shí)間結(jié)束時(shí)，增加一個(gè)預(yù)置的時(shí)間間隔，在此時(shí)間間隔內(nèi)若沒有后續(xù)車輛到達(dá)，則立即更換相位；若檢測到有后續(xù)車輛到達(dá)，則每檢測到一輛車，就從檢測到車輛的時(shí)刻起，綠燈相位延長一個(gè)預(yù)置的“單位綠燈延長時(shí)間”。綠燈一直可以延長到一個(gè)預(yù)置的“最大綠燈時(shí)間”。當(dāng)相位綠燈時(shí)間延長到最大值時(shí)，即使檢測器仍然檢測到有來車，也要中斷此相位的通行權(quán)，轉(zhuǎn)換信號(hào)相位。感應(yīng)控制方法由于可根據(jù)交通的變化來調(diào)節(jié)信號(hào)的配時(shí)方案，因此比定時(shí)控制方法有更好的控制效果，特別適用于交通量隨時(shí)間變化大且不規(guī)則、主次相位車流量相差較大的路口。感應(yīng)控制方法存在的缺陷在于，感應(yīng)控制只根據(jù)綠燈相位是否有車輛到達(dá)而做出決策，而不能綜合其它紅燈相位的車輛到達(dá)情況進(jìn)行決策，因此它無法真正響應(yīng)各相位的交通需求，也就不能使車輛的總延誤最小。
[0004](3)自適應(yīng)控制:連續(xù)測量交通流，將其與希望的動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行比較，利用差值以改變系統(tǒng)的可調(diào)參數(shù)或產(chǎn)生一個(gè)控制，從而保證不論環(huán)境如何變化，均可使控制效果達(dá)到最優(yōu)。自適應(yīng)控制系統(tǒng)有兩類，即配時(shí)參數(shù)實(shí)時(shí)選擇系統(tǒng)和實(shí)時(shí)交通狀況模擬系統(tǒng)。
[0005]配時(shí)參數(shù)選擇系統(tǒng)是在系統(tǒng)投入運(yùn)行之前，擬定一套配時(shí)參數(shù)與交通量等級的對照關(guān)系，即針對不同等級的交通量，選擇相應(yīng)最佳的配時(shí)參數(shù)組合。將這套事先擬定的配時(shí)參數(shù)與交通量對應(yīng)組合關(guān)系貯存于中央控制計(jì)算機(jī)中，中央控制計(jì)算機(jī)則通過設(shè)在各個(gè)交叉口的車輛檢測器反饋的車流通過量數(shù)據(jù)，自動(dòng)選擇合適的配時(shí)參數(shù)，并根據(jù)所選定的配時(shí)參數(shù)組合實(shí)行對路網(wǎng)交通信號(hào)的實(shí)時(shí)控制。
[0006]實(shí)時(shí)交通狀況模擬系統(tǒng)不需要事先貯存任何既定的配時(shí)方案，也不需要事先確定一套配時(shí)參數(shù)與交通量的對應(yīng)選擇關(guān)系。它是依靠貯存于中央計(jì)算機(jī)的某種交通數(shù)學(xué)模型，對反饋回來的實(shí)時(shí)交通數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并對配時(shí)參數(shù)作優(yōu)化調(diào)整。配時(shí)參數(shù)的優(yōu)化是以綜合目標(biāo)函數(shù)(延誤時(shí)間，停車次數(shù)，擁擠程度及油耗等)的預(yù)測值為依據(jù)的。因此，它可以保證整個(gè)路網(wǎng)在任何時(shí)段都在最佳配時(shí)方案控制下運(yùn)行。
[0007]從總體來看，自適應(yīng)系統(tǒng)的控制在很大程度上依賴于交通流數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)檢測，因此系統(tǒng)對交通檢測設(shè)備和交通數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備的精度和可靠性要求很高。與定時(shí)系統(tǒng)相比，自適應(yīng)控制系統(tǒng)的設(shè)備配置復(fù)雜得多，建設(shè)投資要高很多。
[0008]正是因?yàn)榻煌刂茊栴}存在上述復(fù)雜因素，需要采用其他一些必要的技術(shù)予以改進(jìn)，以能夠緩解交通擁擠狀況。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的在于提供一種十字路口及三叉路口堆棧式軟立交系統(tǒng)，利用堆棧原理及串行變并行方式，提高平面交通十字路口通行能力，適用于主、主，主、輔道路的十字路口軟立交設(shè)計(jì)。
[0010]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下。
[0011]一種十字路口堆棧區(qū)域并行通行控制方式，根據(jù)城市交通的主要矛盾集中在左轉(zhuǎn)車輛與直行車輛發(fā)生沖突，導(dǎo)致整個(gè)通道分相推進(jìn)，阻礙了通行效率，在主通路上合理設(shè)置堆棧區(qū)域，通過并行原理可做到快速、有效、自適應(yīng)的減少左轉(zhuǎn)等待時(shí)間，減少車流沖突，可實(shí)現(xiàn)任意左轉(zhuǎn)，右轉(zhuǎn)，調(diào)頭等操作，另還具備應(yīng)急區(qū)，可安置發(fā)生事故的車輛。該發(fā)明適用于城市各個(gè)平面交叉路口。車道設(shè)置數(shù)量上可根據(jù)路口情況增加或減少。
[0012]該發(fā)明的有益效果在于 :該發(fā)明利用堆棧原理及串行變并行方式，提高平面交通十字路口通行能力，適用于主、主輔道路的十字路口軟立交設(shè)計(jì)，提高了交通應(yīng)急運(yùn)輸能力。設(shè)計(jì)了一種四箭四星的堆棧式通行方式(實(shí)例一)，主要用于普通十字路口的通行。設(shè)計(jì)了一種八箭八星的堆棧通行方式(實(shí)例二 )，將輔道拓寬至二車道，實(shí)現(xiàn)較大車流十字路口通行設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)了一種三叉路口通行方式(實(shí)例三)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1是本發(fā)明實(shí)施例1中交通控制示意圖。(實(shí)例--h字路口軟立交四箭四心形
狀)
[0014]圖2是本發(fā)明實(shí)施例2中交通控制示意圖。(實(shí)例二十字路口軟立交八箭八心形狀)
[0015]圖3是本發(fā)明實(shí)施例3中交通控制示意圖。(實(shí)例三三叉路口形狀)
[0016]
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行描述，以便更好的理解本發(fā)明。
[0018]實(shí)施例1:左轉(zhuǎn)彎車輛較少的十字路口交通規(guī)則地區(qū)為例
一種十字路口堆棧區(qū)域并行通行控制方式，在主通路A、B、C、D上設(shè)置有堆棧區(qū)域，分別為P4L4間、PlLl間、P2L2間和P3L3間。通過并行原理可做到快速、有效、自適應(yīng)的減少左轉(zhuǎn)等待時(shí)間，減少車流沖突，可實(shí)現(xiàn)任意左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、調(diào)頭等。圓形或方形區(qū)域之間形成的富余區(qū)域(E、F、H、G)，可設(shè)置應(yīng)急區(qū)，也可用以設(shè)置花壇、種植城市綠化植物，用以美化環(huán)境。
[0019]首先計(jì)算堆棧區(qū)域的大小，按照左轉(zhuǎn)車輛較少來計(jì)算，假設(shè)左轉(zhuǎn)車輛單道等待長度S=120m計(jì)算，因堆棧區(qū)域?yàn)?車道，則堆棧區(qū)域若要完全消化左轉(zhuǎn)車輛，需要120m/4=30m，也即堆棧區(qū)域至少設(shè)置30m長。其中按照120m的單道長度計(jì)算，假設(shè)通過路口車輛的平均速度V?=30km/h，則在車輛從O開始加速，則在加速度恒定的情況下，車輛全程平均速度為V〒tt=15km/h，相當(dāng)于4m/s,則綠燈時(shí)間至少為1^=5/^^^=120/4=308 ;另一部分時(shí)間則為汽車等待啟動(dòng)的時(shí)間，因?yàn)榍败嚥蛔?，后車也難以啟動(dòng)，按照后車較前車啟動(dòng)慢Is計(jì)算，假設(shè)車長度為4m，車間距2m，則排隊(duì)等待的車輛數(shù)預(yù)計(jì)為120m/ (4m+2m) =20輛，則排在末位的車輛等待啟動(dòng)時(shí)間t2=20s，則總綠燈時(shí)間為1^=^+^=30+20=50^則只要綠燈設(shè)置時(shí)間小于，即可保證堆棧區(qū)空間充裕。同樣，若堆棧區(qū)為三車道，則堆棧區(qū)長度為120/3=40m，根據(jù)車道來決定堆棧區(qū)最小長度。在此例中，我們可以取綠燈時(shí)間40s，堆棧區(qū)長度30m，堆棧區(qū)車輛清空時(shí)間為5s。
[0020]該實(shí)施例中【具體實(shí)施方式】為， AB方向:車輛從A點(diǎn)出發(fā)，停于A2車道，當(dāng)P4為綠燈時(shí)，經(jīng)過紅綠燈P4后，改行至Al車道，并經(jīng)過紅綠燈S4，順時(shí)針繞G心進(jìn)入P3L3堆棧區(qū)，等待直行，待紅綠燈S3綠燈時(shí)，直行駛達(dá)B點(diǎn)。
[0021]AC方向:車輛從A點(diǎn)出發(fā)，經(jīng)P4，S4，到達(dá)C點(diǎn)。
[0022]AD方向:車輛經(jīng)由Al車道，快速到達(dá)D點(diǎn)。
[0023]其它各方向原理相同，不再贅述。
[0024]這里舉一個(gè)通行周期來做說明，取綠燈時(shí)間40s，則一個(gè)通行周期包含2個(gè)綠燈時(shí)間加2個(gè)清空棧區(qū)時(shí)間，為40X2+10=90s
0-40s時(shí):紅綠燈P4、S4，P2、S2綠燈，PU SI, P3、S3紅燈，AC方向直行車輛通過A3、A4車道，經(jīng)由P4、L4、S4順利行駛'Ck方向直行車輛通過C3、C4車道，經(jīng)由P2、L2、S2順利行駛；AB方向車輛經(jīng)A2車道，通過P4、L4、S4，繞G心進(jìn)入P3L3堆棧，停止于L3起止線，其車輛可停于堆棧區(qū)任意車道KD方向車輛經(jīng)C2車道，通過P2、L2、S2，繞E心進(jìn)入PlLl堆棧，停止與LI起止線；AD方向車輛可經(jīng)過Al車道右轉(zhuǎn)；CB方向車輛可經(jīng)過Cl車道右轉(zhuǎn)；BA方向車輛可經(jīng)過BI車道右轉(zhuǎn)；DC方向車輛可經(jīng)過Dl右轉(zhuǎn)；BC方向車輛由B2車道，停止于紅燈Pl停止線；DA方向車輛由D2車道，停止于紅燈P3停止線；BD方向車輛，停止于紅燈Pl停止線；DB方向車輛，停止于紅燈P3停止線。
[0025]40-45s 時(shí):P1、P2、P3、P4、S1、S3 紅燈，S2、S4 綠燈，進(jìn)行 P2L2、P4L4 棧區(qū)清空操作。P2L2棧區(qū)、P4L4棧區(qū)，車輛繼續(xù)直行；AC方向、AB方向車輛停止于P4停止線；CA方向、⑶方向車輛停于P2停止線；其它不變。
[0026]45-85s時(shí):紅綠燈P1、SI，P3、S3綠燈，P2、S2，P4、S4紅燈，BD方向直行車輛通過B3、B4車道，經(jīng)由P1、L1、SI順利行駛；DB方向直行車輛通過D3、D4車道，經(jīng)由P3、L3、S3順利行駛；BC方向車輛經(jīng)B2車道，通過P1、L1、SI，繞H心進(jìn)入P4L4堆棧，停止于L4起止線，其車輛可停于堆棧區(qū)任意車道；DA方向車輛經(jīng)D2車道，通過P3、L3、S3，繞F心進(jìn)入P2L2堆棧，停止與L2起止線；AD方向車輛可經(jīng)過Al車道右轉(zhuǎn)；CB方向車輛可經(jīng)過Cl車道右轉(zhuǎn)；BA方向車輛可經(jīng)過BI車道右轉(zhuǎn)；DC方向車輛可經(jīng)過Dl右轉(zhuǎn)；AB方向車輛由A2車道，停止于紅燈P4停止線XD方向車輛由C2車道，停止于紅燈P2停止線；AC方向車輛，停止于紅燈P4停止線'Ck方向車輛，停止于紅燈P2停止線。
[0027]85-90s 時(shí):P1、P2、P3、P4、S2、S4 紅燈，S1、S3 綠燈，進(jìn)行 P1L1、P3L3 棧區(qū)清空操作。PlLl棧區(qū)、P3L3棧區(qū)，車輛繼續(xù)直行；BD方向、BC方向車輛停止于Pl停止線；DB方向、DA方向車輛停于P3停止線；其它不變。
[0028]回歸Os。
[0029]此種方式左轉(zhuǎn)車輛駛?cè)攵褩：罂蛇x擇任意車道，由串行改為并行方式，且與后續(xù)車輛不相沖突，可實(shí)現(xiàn)快速通行。且每個(gè)周期90s期間，各方向有效通行時(shí)間達(dá)40s，較老式通行方式23s提高通行效率75%。
[0030]實(shí)施例2:左轉(zhuǎn)彎車輛較多的十字路口交通規(guī)則地區(qū)為例
實(shí)例2于實(shí)例I原理相同，在此不再重述。實(shí)例2將進(jìn)入棧區(qū)的輔道改為2車道，則等待左轉(zhuǎn)車輛可排單獨(dú)2車道，也可單車道與直行車輛共用I道，使路口看來達(dá)成八箭八心形狀，更為美觀。實(shí)例2主要用于路口通車較多，通行周期較長的大路口。假設(shè)各方向等待長度單道為240m，則某一方向4車道總等待長度為240X4=960m，按照I車6m計(jì)算，則某一方向等待車輛總和為160輛。假設(shè)120輛直行，40輛左轉(zhuǎn)，則堆棧區(qū)長度為40/4X6=60m，按照通過路口 30km/h的速度，也即8m/s，清空棧區(qū)需要8s。而240m全部通過則耗時(shí)60s+40s=100s，也即周期為216s，單向通行時(shí)間為100s。則較老式通行時(shí)間216/4=54s，提升了通行率近90%。
[0031 ] 實(shí)施例3:以三叉路口交通規(guī)則為例
實(shí)例3為三叉或丁字路口通行模式，周期分析如下。
[0032]取單道等待長度120m，設(shè)左轉(zhuǎn)車輛等待區(qū)2車道，堆棧區(qū)4車道，則堆棧區(qū)P1L3長度為60m，清空棧區(qū)時(shí)間8s，入棧時(shí)間40s。則周期為40X2+8=88s
0-40s:P2、S2、P3、S3直行綠燈，S3左轉(zhuǎn)紅燈，Pl紅燈，則AC方向、CA、CB方向正常行駛，AB方向車輛停于L3停止線處。BA、BC方向停止于LI處。
[0033]40-45s:S3直行綠燈，S2綠燈，P3紅燈，P2綠燈，Pl紅燈，清空P1L3棧區(qū)。
[0034]45-48s:S3直行綠燈，S2綠燈，P3紅燈，P2紅燈，Pl紅燈，繼續(xù)清空P1L3棧區(qū)，同時(shí)清出P2L4路口車輛。
[0035]48-88s:S2紅燈，P3紅燈，P2紅燈，Pl綠燈，S3左轉(zhuǎn)綠燈，S3直行紅燈，則AC、CA方向停止，BC、BA、AC方向行進(jìn)，其中BC方向車輛進(jìn)入P1L3堆棧區(qū)，停止于L3。
[0036]回歸Os。
[0037]本實(shí)施例適用于城市各個(gè)平面交叉路口。車道設(shè)置數(shù)量上可根據(jù)路口情況增加或減少。周期88s內(nèi)，各方向有效通行時(shí)間為40s，較老式88s/3=30s，通行效率提高了 33%。
[0038]以上所述是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0039]
【權(quán)利要求】
1.十字路口及三叉路口堆棧式軟立交系統(tǒng)，其特征在于:十字路口及三叉路口各車道設(shè)置堆棧區(qū)域，對于堆棧車輛采取并行通行的控制方式。
2.十字路口及三叉路口堆棧式軟立交系統(tǒng)，其特征在于:采用四條輔道構(gòu)成閉合環(huán)狀或閉合多邊形狀連接入堆棧區(qū)域，形成四箭四心(四輔道四應(yīng)急區(qū))或八箭八心形狀。
3.根據(jù)權(quán)利要求所述的一種十字路口及三叉路口堆棧式軟立交系統(tǒng)，其特征在于:采用紅綠燈二相控制，無左右轉(zhuǎn)向指示燈。
4.根據(jù)權(quán)利要求所述的一種十字路口及三叉路口堆棧式軟立交系統(tǒng)，其特征在于:堆棧區(qū)域旁邊設(shè)置有應(yīng)急區(qū)，可處置應(yīng)急及事故車輛。
5.根據(jù)權(quán)利要求所述的一種十字路口及三叉路口堆棧式軟立交系統(tǒng)，其特征在于:所述車道設(shè)置數(shù)量上根據(jù)路口情況增加或減少。
6.根據(jù)權(quán)利要求所述的一種十字路口及三叉路口堆棧式軟立交系統(tǒng)，其特征在于:發(fā)明了一種計(jì)算堆棧區(qū)域大小的計(jì)算方法，要求對該種測算方式進(jìn)行保護(hù)。
【文檔編號(hào)】G08G1/00GK103696336SQ201310630902
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年12月2日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月2日
【發(fā)明者】丁可佳, 陸芝麗, 丁建章 申請人:丁可佳