本發(fā)明涉及車道預(yù)信號控制方法。

背景技術(shù)：

近年來，經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶動了城市機(jī)動車保有量的快速增長，道路供不應(yīng)求的現(xiàn)象已經(jīng)屢見不鮮。作為城市路網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的交叉口，更是成為制約道路通行能力的關(guān)鍵所在。為了提高交叉口的通行能力，交通領(lǐng)域?qū)W者和從業(yè)者在有限的道路條件下，提出了許多優(yōu)化方法和改進(jìn)措施，獲得了很好的效果。

例如，對于交叉口直行交通量較大，但道路條件有限的情況，多采用直行和右轉(zhuǎn)共用一條車道的方法，以犧牲一部分右轉(zhuǎn)車輛的運(yùn)行效率為代價，來提高交叉口直行車輛在綠燈期間的通行效率。雖然這種做法在一定程度上能夠提高直行方向的通行能力，但有時紅燈期間停在直右共用車道上的直行車輛卻阻礙了右轉(zhuǎn)車輛的通行，多余的等待時間也會造成右轉(zhuǎn)駕駛?cè)瞬话?、煩躁的情緒。導(dǎo)致現(xiàn)有交叉口進(jìn)口道通行效率低，通行能力差。

預(yù)信號是交叉口主信號的輔助設(shè)施，以規(guī)范和引導(dǎo)交叉口進(jìn)口道上車輛行駛行為。目前國內(nèi)外對于預(yù)信號的應(yīng)用集中在控制交叉口左轉(zhuǎn)車輛和公交優(yōu)先兩個方面。通常的做法是在停車線之前一段距離處設(shè)置預(yù)信號停車線，兩條停車線之間為待行區(qū)。當(dāng)左轉(zhuǎn)需求較大時，預(yù)信號控制直行車輛停在預(yù)信號停車線后，而左轉(zhuǎn)車輛可駛?cè)氪袇^(qū)的所有車道包括直行車道，實(shí)現(xiàn)左轉(zhuǎn)。當(dāng)交叉口實(shí)行公交優(yōu)先策略時，預(yù)信號用于控制社會車輛能否駛?cè)氪袇^(qū)，確保在紅燈期間到達(dá)的公交車輛總能夠排在社會車輛之前，實(shí)現(xiàn)公交優(yōu)先。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有交叉口進(jìn)口道通行效率低，通行能力差的問題，而提出一種交叉口進(jìn)口道直左共用可變車道預(yù)信號控制方法。

一種交叉口進(jìn)口道直左共用可變車道預(yù)信號控制方法具體過程為：

步驟一：規(guī)定預(yù)信號控制第2車道上車輛的運(yùn)行規(guī)則；

所述第2車道為以車流方向?yàn)檎胺脚c最左側(cè)車道相鄰的車道；

所述最左側(cè)車道為以車流方向?yàn)檎胺降淖钭髠?cè)，最左側(cè)車道為第1車道；

步驟二：根據(jù)交叉口主信號的相位配時，協(xié)調(diào)主、預(yù)信號的配時；

步驟三：根據(jù)道路限速值，確定設(shè)置預(yù)信號燈、提示變道標(biāo)線和交通標(biāo)志的位置；

步驟四：根據(jù)預(yù)信號燈和提示變道標(biāo)線的位置，確定預(yù)信號直行紅燈相對于主信號直行紅燈提前啟亮?xí)r間；確定預(yù)信號直行綠燈相對于主信號直行綠燈提前啟亮?xí)r間。

本發(fā)明的有益效果為：

本發(fā)明借鑒交叉口右轉(zhuǎn)和公交優(yōu)先預(yù)信號控制方法，在有左轉(zhuǎn)專用車道的交叉口進(jìn)口道上安裝預(yù)信號燈，控制第2車道的通行功能。一方面可以確保主信號左轉(zhuǎn)綠燈期間，左側(cè)第1、2車道可以供左轉(zhuǎn)車輛使用，以提高短時間內(nèi)交叉口左轉(zhuǎn)方向的通行能力。另一方面當(dāng)主信號直行綠燈亮啟時，車道2、3、4均可供直行車輛使用，提高了交叉口直行方向的通行能力。本發(fā)明通過在交叉口停車線前一段距離處設(shè)置一個與主信號相協(xié)調(diào)的預(yù)信號燈，配合預(yù)信號控制下左側(cè)第2車道上車輛的運(yùn)行規(guī)則，達(dá)到提高交叉口左轉(zhuǎn)車輛、直行車輛通行效率，改善交叉口整體通行能力的效果。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所設(shè)置的預(yù)信號控制方法，將第2車道變?yōu)橐环N“可變車道”，能夠使4車道交叉口進(jìn)口道左轉(zhuǎn)綠燈期間，提供兩條左轉(zhuǎn)車道，在直行綠燈期間提供三條右轉(zhuǎn)車道，使得第2車道在該進(jìn)口道通行期間一直處于被使用的狀態(tài)，相當(dāng)于在原有車道的基礎(chǔ)上增加了一條車道，充分利用了道路資源。

從延誤表表4中看出，直行車輛的延誤有較為明顯的減少，最終該進(jìn)口道每輛車平均延誤減少了4.1s(11％)，效果較為顯著。從表5交叉口目標(biāo)進(jìn)口道不同信號周期數(shù)下進(jìn)口道各方向通過車輛數(shù)來看，相同信號周期數(shù)下直行方向所通過的車輛數(shù)有較大幅度的增加，能夠使進(jìn)口道直行方向道路資源占有率與其較大的交通量相匹配。仿真結(jié)果表明，本項發(fā)明提高了該交叉口直行方向的通行效率和交叉口整體通行能力，有效地利用了道路資源，有利于緩解城市交通擁堵，提高駕駛員的駕駛體驗(yàn)。

附圖說明

圖1是交叉口直左共用車道預(yù)信號控制的硬件設(shè)施圖；

圖2是哈爾濱市某信號交叉口進(jìn)口道示意圖；

圖3是哈爾濱市某信號交叉口進(jìn)口道信號配時示意圖；

圖4是預(yù)信號配時示意圖(與圖3相對應(yīng))；

圖5是預(yù)信號相關(guān)設(shè)施設(shè)置情況示意圖。

具體實(shí)施方式

具體實(shí)施方式一：本實(shí)施方式的一種交叉口進(jìn)口道直左共用可變車道預(yù)信號控制方法具體過程為：

步驟一：規(guī)定預(yù)信號控制第2車道上車輛的運(yùn)行規(guī)則；

所述第2車道為以車流方向?yàn)檎胺脚c最左側(cè)車道相鄰的車道；

所述最左側(cè)車道為以車流方向?yàn)檎胺降淖钭髠?cè)，最左側(cè)車道為第1車道；

步驟二：根據(jù)交叉口主信號的相位配時，協(xié)調(diào)主、預(yù)信號的配時；

步驟三：根據(jù)道路限速值，確定設(shè)置預(yù)信號燈、提示變道標(biāo)線和交通標(biāo)志的位置；

步驟四：根據(jù)預(yù)信號燈和提示變道標(biāo)線的位置，確定預(yù)信號直行紅燈相對于主信號直行紅燈提前啟亮?xí)r間；確定預(yù)信號直行綠燈相對于主信號直行綠燈提前啟亮?xí)r間。

本發(fā)明所述一種交叉口直左共用車道預(yù)信號控制方法，包括預(yù)信號、交通標(biāo)線和交通標(biāo)志，在左側(cè)第2車道距停車線前一定距離處設(shè)置一條提示變道標(biāo)線，在其路側(cè)設(shè)置一塊交通標(biāo)志和預(yù)信號系統(tǒng)。預(yù)信號需與交叉口主信號直行方向的配時相協(xié)調(diào)。

當(dāng)主信號左轉(zhuǎn)方向綠燈啟亮?xí)r(預(yù)信號直行紅燈和左轉(zhuǎn)綠燈提前啟亮)，左側(cè)第2車道為左轉(zhuǎn)專用車道，在最左側(cè)車道等待左轉(zhuǎn)的車輛可以排隊通過交叉口，也可以向右變道進(jìn)入第2車道左轉(zhuǎn)通過交叉口，左側(cè)左轉(zhuǎn)車道上的車輛可以提前啟動，駛?cè)氲?車道直行，進(jìn)而加速至適當(dāng)速度左轉(zhuǎn)通過交叉口。

當(dāng)主信號直行方向綠燈啟亮?xí)r(預(yù)信號直行綠燈燈和左轉(zhuǎn)紅燈提前啟亮)，左側(cè)第2車道為直行車道，左轉(zhuǎn)的車輛不能駛?cè)氲?車道，需在最左側(cè)車道排隊等待，直行車輛可以并道進(jìn)入第2車道，直行通過交叉口。之后預(yù)信號燈又變?yōu)橹毙屑t燈，直行車輛不能駛?cè)氲?車道，左轉(zhuǎn)的車輛可在第1和第2車道上排隊，等待下一信號周期的左轉(zhuǎn)放行信號。

本方法可以提高主信號直行綠燈啟亮?xí)r直行車輛通過效率以及左轉(zhuǎn)綠燈啟亮?xí)r左轉(zhuǎn)車輛的通過效率，從而提高交叉口的整體通行能力。

具體實(shí)施方式二：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一不同的是：所述步驟一中規(guī)定預(yù)信號控制第2車道上車輛的運(yùn)行規(guī)則；具體過程為：

當(dāng)主信號為左轉(zhuǎn)放行時，預(yù)信號左轉(zhuǎn)綠燈提前啟亮，同時啟亮的還有左轉(zhuǎn)綠燈，第2車道此時為左轉(zhuǎn)專用車道，直行車輛不可占用第2車道，左轉(zhuǎn)車輛由第2車道進(jìn)入交叉口完成左轉(zhuǎn)；在最左側(cè)車道等待左轉(zhuǎn)的車輛依次排隊通過最左側(cè)車道或換道至第2車道左轉(zhuǎn)通過交叉口。另外，在交通量較小時，左側(cè)第1車道上的車輛可以根據(jù)預(yù)信號燈提前駛?cè)氲?車道直行，進(jìn)而在主信號左轉(zhuǎn)綠燈亮啟時，左轉(zhuǎn)車剛好加速至適當(dāng)速度后通過交叉口。

當(dāng)主信號為直行放行時，預(yù)信號直行綠燈提前啟亮，第2車道此時為直行車道，需要左轉(zhuǎn)的車輛不能駛?cè)氲?車道，須在最左側(cè)左轉(zhuǎn)專用道排隊等待；直行車輛進(jìn)入第2車道，直行通過交叉口；此時第2、3、4車道都用于直行，在第3車道上直行的車輛可根據(jù)預(yù)信號燈提前駛?cè)氲?車道，進(jìn)而在主信號直行綠燈啟亮?xí)r，直行車輛剛好以一定速度到達(dá)停車線直行通過交叉口，以提高該進(jìn)口道的通行效率。

當(dāng)預(yù)信號由直行綠燈變?yōu)橹毙屑t燈時，提示變道標(biāo)線之后的直行車輛需向右變道進(jìn)入相鄰車道，若此時直行方向交通量較大，排隊長度已經(jīng)超過提示變道標(biāo)線，則在第2車道上的直行車輛無法完成變道。為了盡量避免這種情況的發(fā)生，在預(yù)信號直行綠燈轉(zhuǎn)為直行紅燈前加入3s黃燈，在這3s黃燈內(nèi)，提示變道標(biāo)線后第2車道上無法變道到第3車道的直行車輛仍可加速通過路口。(由于預(yù)信號直行紅燈是提前啟亮的，因此此時主信號仍為直行綠燈)。

當(dāng)預(yù)信號由左轉(zhuǎn)綠燈變?yōu)樽筠D(zhuǎn)紅燈前，若左轉(zhuǎn)交通量較大，左轉(zhuǎn)車同樣會出現(xiàn)該情況，因此在預(yù)信號左轉(zhuǎn)綠燈變?yōu)榧t燈時也加入3s黃燈，提示變道標(biāo)線后第2車道上無法變道到第1車道的左轉(zhuǎn)車加速通過路口；

所述提示變道標(biāo)線后為還沒有進(jìn)入提示變道標(biāo)線的車輛。

所述第3車道為與第2車道車道相鄰的車道。

其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式一相同。

具體實(shí)施方式三：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一或二不同的是：所述步驟二中根據(jù)交叉口主信號的相位配時，協(xié)調(diào)主、預(yù)信號的配時；具體過程為：

預(yù)信號具有直行紅綠燈、左轉(zhuǎn)紅綠燈以及黃燈3種燈色；直行方向的紅、綠燈均較主信號直行方向紅、綠燈提前數(shù)秒啟亮，同理左轉(zhuǎn)方向的紅、綠燈均較主信號左轉(zhuǎn)方向紅、綠燈提前數(shù)秒啟亮，主信號和預(yù)信號二者周期相等。

預(yù)信號分為直行紅綠燈和左轉(zhuǎn)紅綠燈，分為兩相位控制：①預(yù)信號左轉(zhuǎn)綠燈+預(yù)信號直行紅燈②預(yù)信號左轉(zhuǎn)紅燈+預(yù)信號直行綠燈，主信號和預(yù)信號周期時長相等；

主信號左轉(zhuǎn)方向綠燈結(jié)束前，預(yù)信號左轉(zhuǎn)綠燈結(jié)束，同時預(yù)信號直行綠燈啟亮；主信號直行方向綠燈結(jié)束前，預(yù)信號直行綠燈結(jié)束，同時預(yù)信號左轉(zhuǎn)綠燈啟亮。

預(yù)信號直行綠燈提前啟亮(意味著左轉(zhuǎn)紅燈也提前啟亮)，可以避免主信號左轉(zhuǎn)方向紅燈啟亮?xí)r，因左轉(zhuǎn)車停車等待而阻礙直行車輛通行的情況發(fā)生。預(yù)信號直行紅燈提前啟亮(意味著左轉(zhuǎn)綠燈也提前啟亮)，一方面可以確保第2車道內(nèi)的直行車輛全部通過交叉口，另一方面可以留出兩條車道供左轉(zhuǎn)車輛排隊等待，當(dāng)下一個信號周期主信號左轉(zhuǎn)綠燈啟亮?xí)r，車道1和車道2中排隊的左轉(zhuǎn)車輛可以完成左轉(zhuǎn)，由此提高了短時間內(nèi)左轉(zhuǎn)車輛的通行效率。

其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式一或二相同。

具體實(shí)施方式四：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一至三之一不同的是：所述步驟三中根據(jù)道路限速值，確定設(shè)置預(yù)信號燈、提示變道標(biāo)線和交通標(biāo)志的位置；具體過程為：

預(yù)信號、提示變道標(biāo)線和交通標(biāo)志至停車線的距離相等，距離滿足提示變道線后的第一輛直行車輛的停車距離需求，即

式中：l表示提示變道標(biāo)線與停車線之間的距離；v為車輛運(yùn)行速度，根據(jù)道路等級取限速值，單位為km/h；t為駕駛?cè)说姆磻?yīng)時間，根據(jù)以往調(diào)查取平均值為1s；a1表示制動減速度，取中間值為3.5，單位為m/s²。

其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式一至三之一相同。

具體實(shí)施方式五：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一至四之一不同的是：所述步驟四中根據(jù)預(yù)信號燈和提示變道標(biāo)線的位置，確定預(yù)信號直行紅、綠燈提前啟亮?xí)r間；具體過程為：

綠燈提前啟亮?xí)r，已經(jīng)越過提示變道線的左轉(zhuǎn)車輛能夠在主信號左轉(zhuǎn)紅燈啟亮前進(jìn)入交叉口；另一方面，直行車輛可提前啟動，變道后開始加速，在直行綠燈啟亮?xí)r剛好進(jìn)入交叉口。因此

預(yù)信號直行綠燈相對于主信號直行綠燈提前啟亮?xí)r間tg應(yīng)當(dāng)滿足：

即

式中：a2表示啟動加速度，取中間值為3.0，單位為m/s²。

預(yù)信號直行紅燈提前啟亮?xí)r間間隔內(nèi)，也應(yīng)滿足兩方面的要求。一是剛越過提示變道線的直行車輛，能夠在主信號直行紅燈啟亮前進(jìn)入交叉口，以免直行車輛在車道2上停車等待，從而阻礙下一周期左轉(zhuǎn)車輛的通行。另一方面，提示變道線后的第一輛直行車輛在變道后進(jìn)入緊鄰直行車道，在主信號直行紅燈啟亮?xí)r，能夠安全地停在停車線前。因此預(yù)信號直行紅燈相對于主信號直行紅燈提前啟亮?xí)r間tr應(yīng)當(dāng)滿足：

其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式一至四之一相同。

采用以下實(shí)施例驗(yàn)證本發(fā)明的有益效果：

實(shí)施例一：

本實(shí)施例一種交叉口進(jìn)口道直左共用可變車道預(yù)信號控制方法具體是按照以下步驟制備的：

以哈爾濱大成街與宣化街信號交叉口西南進(jìn)口道為例，研究其具有直左共用車道的進(jìn)口道，見圖2。

該進(jìn)口道的基本情況如下：進(jìn)口道4車道，其中2條左轉(zhuǎn)專用道，1條直行車道，1條直右車道。信號周期時長為174s，該進(jìn)口道信號配時有兩個相位，配時情況見圖3。高峰小時交通量情況如表1所示。延誤計算采用vissim仿真的方法，得到的該進(jìn)口道各方向上的延誤數(shù)據(jù)以及不同信號周期數(shù)下各方向通過的車輛數(shù)，如表2和表3所示：

表1該信號交叉口目標(biāo)進(jìn)道口高峰小時交通量

表2交叉口目標(biāo)進(jìn)口道各方向延誤

表3不同信號周期下進(jìn)口道各方向通過車輛數(shù)

由表2延誤數(shù)據(jù)和表3所示進(jìn)口道通過車輛數(shù)可知，在現(xiàn)有的交叉口控制方式下，交叉口車輛延誤明顯，該進(jìn)口道通行效率較低。

現(xiàn)利用本發(fā)明所提出的方法對其進(jìn)行改進(jìn)：

根據(jù)公式，確定預(yù)信號停車線的距離l，道路限速為60km/h。

根據(jù)公式求tg，啟動加速度a2取中間值為3.0(m/s2)

再根據(jù)公式求tr

取tr值為6.0s。

至此，求得該方法所需的各項數(shù)據(jù)。預(yù)信號配時如附圖4，交叉口相關(guān)設(shè)施設(shè)置如附圖5。將確定的l，tg，tr反映在利用vissim建立的交叉口模型中，對該方法進(jìn)行仿真，最終獲取的交叉口進(jìn)口道延誤及不同信號周期數(shù)下通過車輛數(shù)量如表4和表5所示：

表4交叉口目標(biāo)進(jìn)口道各方向延誤

表5不同信號周期數(shù)下進(jìn)口道各方向通過車輛數(shù)

從延誤表中看出，直行車輛的延誤有較為明顯的減少，最終該進(jìn)口道每輛車平均延誤減少了4.1s(11％)，效果較為顯著。從交叉口目標(biāo)進(jìn)口道不同信號周期數(shù)下進(jìn)口道各方向通過車輛數(shù)來看，相同信號周期數(shù)下直行方向所通過的車輛數(shù)有較大幅度的增加，能夠使進(jìn)口道直行方向道路資源占有率與其較大的交通量相匹配。仿真結(jié)果表明，本項發(fā)明提高了該交叉口直行方向的通行效率和交叉口整體通行能力，有效地利用了道路資源，有利于緩解城市交通擁堵，提高駕駛員的駕駛體驗(yàn)。

本發(fā)明還可有其它多種實(shí)施例，在不背離本發(fā)明精神及其實(shí)質(zhì)的情況下，本領(lǐng)域技術(shù)人員當(dāng)可根據(jù)本發(fā)明作出各種相應(yīng)的改變和變形，但這些相應(yīng)的改變和變形都應(yīng)屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。