本發(fā)明涉及交通信號控制領域，尤其涉及一種交叉路口信號相位設計方法。

背景技術：

信號相位設計是信號控制方案設計的第一步，它直接影響交叉口交通流的安全性，以及交叉口的各種運行效益。信號相位設計通常是指交叉口各相位依次出現的順序以及各相位中通行的交通流向。

現有技術中的一些信號相位理論設計方案中雖然對信號交叉口的相位形式、相位類型及設計流程均有所研究，但操作起來仍需要大量的計算工作，因此對實際交叉口信號相位方案設計的指導作用并不明顯。

因此，提供一種操作簡便且能夠快速制定交叉路口的信號配置的信號相位設計方法成為本領域技術人員亟待解決的技術問題。

技術實現要素：

本發(fā)明旨在至少解決現有技術中存在的技術問題之一，提供一種交叉路口信號相位設計方法，以解決現有技術中的問題。

作為本發(fā)明的一個方面，提供一種交叉路口信號相位設計方法，其中，所述交叉路口包括至少一個方向組，每個所述方向組包括兩個相向的方向，若其中一個方向為當前方向的同向，則另一個方向為當前方向的對向，對于任意一個方向組，所述交叉路口信號相位設計方法包括：

通過左轉專用相位判斷依據判斷該方向組是否需要左轉專用相位；

若該方向組不需要左轉專用相位，則采用第一相位方案；

若該方向組需要左轉專用相位，則通過單口放行判斷依據判斷該方向組的左轉專用相位的放行形式是否滿足單口放行；

若該方向組的左轉專用相位的放行形式不滿足單口放行，則計算當前方向進口的直左交通流量和對向進口的直左交通流量的比值得到對向交通流量比值結果，并根據所述對向交通流量比值結果采用相應的相位方案，包括：

(a1)當時，采用第二相位方案的擴展方案a，

(a2)當時，采用第二相位方案的擴展方案b，

(a3)其他情況下，采用第二相位方案，

其中，m∈[1.2,1.4]，n∈[1.8,2.2]，ql表示當前方向進口的左轉交通流量，qt表示當前方向進口的直行交通流量，ql'表示對向進口的左轉交通流量，qt'表示對向進口的直行交通流量；

若該方向組的左轉專用相位的放行形式滿足單口放行，則計算當前方向進口的直行交通流量與當前方向進口的左轉交通流量的比值得到當前方向的比值結果，以及計算對向進口的直行交通流量與對向進口的左轉交通流量的比值得到對向的比值結果，并根據所述當前方向的比值結果和所述對向的比值結果采用相應的相位方案，包括：

(b1)當且時，采用第三相位方案的擴展方案a，否則，采用第三相位方案，

(b2)當且時，采用第三相位方案的擴展方案b，否則，采用第三相位方案，

其中，m∈[1.2,1.4]，ql表示當前方向進口的左轉交通流量，qt表示當前方向進口的直行交通流量，ql'表示對向進口的左轉交通流量，qt'表示對向進口的直行交通流量；

其中，所述第一相位方案為同一個方向組的兩個相向方向的左轉和直行同時放行；

所述第二相位方案為對稱式放行，包括同一個方向組的兩個相向方向的直行同時放行，同一個方向組的兩個相向方向的左轉同時放行，且同一個方向組的兩個相向方向的直行和左轉不同時放行；

所述第三相位方案為單口放行，包括同一個方向組的一個方向的左轉和直行同時放行，同一個方向組的另一個方向的左轉和直行同時放行，且同一個方向組的一個方向的左轉和直行與另一個方向的左轉和直行不同時放行；

所述第二相位方案的擴展方案a包括在所述第二相位方案上疊加同一個方向組的一個方向的左轉和直行同時放行；

所述第二相位方案的擴展方案b包括在所述第二相位方案上疊加同一個方向組的另一個方向的左轉和直行同時放行；

所述第三相位方案的擴展方案a包括在所述第三相位方案上疊加同一個方向組的兩個相向方向的直行同時放行；

所述第三相位方案的擴展方案b包括在所述第三相位方案上疊加同一個方向組的兩個相向方向的左轉同時放行。

優(yōu)選地，所述左轉專用相位判斷依據包括：

當ql≥100pcu/h或者nl≥2或者nt'≥3時，設置左轉專用相位，

其中，ql表示當前方向進口的左轉交通流量，nl表示當前方向進口的左轉車道數，nt'表示對向進口的直行車道數，pcu/h表示交通量的單位，為標準小汽車當量交通量。

優(yōu)選地，所述左轉專用相位的放行形式包括單口放行和對稱式放行。

優(yōu)選地，所述單口放行相位判斷依據包括：

當或者或者|nl+nt-(nl'+nt')|＞q時，設置單口放行相位，

其中，ql表示當前方向進口的左轉交通流量，qt表示當前方向進口的直行交通流量，ql'表示對向進口的左轉交通流量，qt'表示對向進口的直行交通流量，nl表示當前方向進口的左轉車道數，nt表示當前方向進口的直行車道數，nt'表示對向進口的直行車道數，nl'表示對向進口的左轉車道數，n∈[1.8,2.2]，q∈[2,4]。

優(yōu)選地，所述交叉路口包括兩個方向組，其中一個方向組為東西方向組，另一個方向組為南北方向組，所述東西方向組包括東向進口和西向進口，所述南北方向組包括南向進口和北向進口。

本發(fā)明提供的交叉路口信號相位設計方法，通過選取交叉路口中任意一個方向組進行相位方案設計，對選取的方向組進行左轉專用相位判斷，并確定左轉相位放行形式，在此基礎上，對交通流量均衡性進行判斷，從而確定該方向組的信號相位方案，然后重復上述步驟對其他方向組進行相位方案設計，最終形成交叉路口的信號相位設計方案。本發(fā)明提供的交叉路口信號相位設計方案具有操作簡便、靈活性高以及適用性強的優(yōu)勢，適合計算機軟件編程實現，可快速制定交叉口的信號配置相位方案，從而能夠有效提升信號交叉口控制方案設計的工作效率。

附圖說明

附圖是用來提供對本發(fā)明的進一步理解，并且構成說明書的一部分，與下面的具體實施方式一起用于解釋本發(fā)明，但并不構成對本發(fā)明的限制。在附圖中：

圖1為本發(fā)明提供的交叉路口信號相位設計方法的流程圖。

圖2為本發(fā)明提供的典型四路交叉路口的信號相位設計方法的流程圖。

圖3為本發(fā)明提供的相位方案示意圖。

圖4為本發(fā)明提供的相位方案的擴展方案示意圖。

圖5為本發(fā)明提供的前進路－長江路交叉路口示意圖。

圖6為本發(fā)明提供的前進路－長江路交叉路口相位方案設計結果圖。

具體實施方式

以下結合附圖對本發(fā)明的具體實施方式進行詳細說明。應當理解的是，此處所描述的具體實施方式僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。

作為本發(fā)明的一個方面，提供一種交叉路口信號相位設計方法，其中，所述交叉路口包括至少一個方向組，每個所述方向組包括兩個相向的方向，若其中一個方向為當前方向的同向，則另一個方向為當前方向的對向，對于任意一個方向組，如圖1所示，所述交叉路口信號相位設計方法包括：

s110、通過左轉專用相位判斷依據判斷該方向組是否需要左轉專用相位；

s120、若該方向組不需要左轉專用相位，則采用第一相位方案；

s130、若該方向組需要左轉專用相位，則通過單口放行判斷依據判斷該方向組的左轉專用相位的放行形式是否滿足單口放行；

s140、若該方向組的左轉專用相位的放行形式不滿足單口放行，則計算當前方向進口的直左交通流量和對向進口的直左交通流量的比值得到對向交通流量比值結果，并根據所述對向交通流量比值結果采用相應的相位方案，包括：

(a1)當時，采用第二相位方案的擴展方案a，

(a2)當時，采用第二相位方案的擴展方案b，

(a3)其他情況下，采用第二相位方案，

其中，m∈[1.2,1.4]，n∈[1.8,2.2]，ql表示當前方向進口的左轉交通流量，qt表示當前方向進口的直行交通流量，ql'表示對向進口的左轉交通流量，qt'表示對向進口的直行交通流量；

s150、若該方向組的左轉專用相位的放行形式滿足單口放行，則計算當前方向進口的直行交通流量與當前方向進口的左轉交通流量的比值得到當前方向的比值結果，以及計算對向進口的直行交通流量與對向進口的左轉交通流量的比值得到對向的比值結果，并根據所述當前方向的比值結果和所述對向的比值結果采用相應的相位方案，包括：

(b1)當且時，采用第三相位方案的擴展方案a，否則，采用第三相位方案，

(b2)當且時，采用第三相位方案的擴展方案b，否則，采用第三相位方案，

其中，m∈[1.2,1.4]，ql表示當前方向進口的左轉交通流量，qt表示當前方向進口的直行交通流量，ql'表示對向進口的左轉交通流量，qt'表示對向進口的直行交通流量；

其中，所述第一相位方案為同一個方向組的兩個相向方向的左轉和直行同時放行；

所述第二相位方案為對稱式放行，包括同一個方向組的兩個相向方向的直行同時放行，同一個方向組的兩個相向方向的左轉同時放行，且同一個方向組的兩個相向方向的直行和左轉不同時放行；

所述第三相位方案為單口放行，包括同一個方向組的一個方向的左轉和直行同時放行，同一個方向組的另一個方向的左轉和直行同時放行，且同一個方向組的一個方向的左轉和直行與另一個方向的左轉和直行不同時放行；

所述第二相位方案的擴展方案a包括在所述第二相位方案上疊加同一個方向組的一個方向的左轉和直行同時放行；

所述第二相位方案的擴展方案b包括在所述第二相位方案上疊加同一個方向組的另一個方向的左轉和直行同時放行；

所述第三相位方案的擴展方案a包括在所述第三相位方案上疊加同一個方向組的兩個相向方向的直行同時放行；

所述第三相位方案的擴展方案b包括在所述第三相位方案上疊加同一個方向組的兩個相向方向的左轉同時放行。

本發(fā)明提供的交叉路口信號相位設計方法，通過選取交叉路口中任意一個方向組進行相位方案設計，對選取的方向組進行左轉專用相位判斷，并確定左轉相位放行形式，在此基礎上，對交通流量均衡性進行判斷，從而確定該方向組的信號相位方案，然后重復上述步驟對其他方向組進行相位方案設計，最終形成交叉路口的信號相位設計方案。本發(fā)明提供的交叉路口信號相位設計方案具有操作簡便、靈活性高以及適用性強的優(yōu)勢，適合計算機軟件編程實現，可快速制定交叉口的信號配置相位方案，從而能夠有效提升信號交叉口控制方案設計的工作效率。

具體地，所述左轉專用相位判斷依據包括：

當ql≥100pcu/h或者nl≥2或者nt'≥3時，設置左轉專用相位，

其中，ql表示當前方向進口的左轉交通流量，nl表示當前方向進口的左轉車道數，nt'表示對向進口的直行車道數，pcu/h表示交通量的單位，為標準小汽車當量交通量。

進一步地，所述左轉專用相位的放行形式包括單口放行和對稱式放行。

具體地，所述單口放行相位判斷依據包括：

當或者或者|nl+nt-(nl'+nt')|＞q時，設置單口放行相位，

其中，ql表示當前方向進口的左轉交通流量，qt表示當前方向進口的直行交通流量，ql'表示對向進口的左轉交通流量，qt'表示對向進口的直行交通流量，nl表示當前方向進口的左轉車道數，nt表示當前方向進口的直行車道數，nt'表示對向進口的直行車道數，nl'表示對向進口的左轉車道數，n∈[1.8,2.2]，q∈[2,4]。

優(yōu)選地，所述交叉路口包括兩個方向組，其中一個方向組為東西方向組，另一個方向組為南北方向組，所述東西方向組包括東向進口和西向進口，所述南北方向組包括南向進口和北向進口。

下面以典型四路交叉路口為例，對四路交叉路口的信號相位設計進行詳細描述。

可以理解的是，典型四路交叉路口為兩條道路相交而成的平面交叉路口，包含4個進口方向，一般為十字型交叉路口。

為便于說明，假設典型四路交叉口某進口方向的左轉車道數為nl，直行車道數為nt，則對向進口道的左轉車道數為nl'，直行車道數為nt'；以q表示高峰小時到達交通量，單位為標準小汽車當量交通量pcu/h，則進口道左、直兩個個方向的小時交通到達量分別為ql和qt，其對向進口道左和直兩個方向的小時交通到達量分別為ql'和qt'。由于典型四路交叉口為對稱布局方式，因此包含兩個對向進口組，分別為東西方向組、南北方向組。

具體地，如圖2所示，所述典型四路交叉路口信號相位設計方法包括以下步驟：

步驟s1，選取典型四路交叉口其中一個方向組進行相位方案設計，可以選擇東西方向組或者南北方向組；

步驟s2，對選取的方向組進行左轉專用相位判斷，如果不需要左轉專用相位，則選擇第一相位方案，否則進入步驟s3。

其中，左轉專用相位判斷依據為當ql≥100pcu/h或者nl≥2或者nt'≥3時，設置左轉專用相位。

可以理解的是，進口車道的左轉交通流量大于100或者左轉車道數大于2條或者對向直行車道數大于3條時，均需要設置左轉專用相位。

步驟s3，確定該方向組具體左轉相位的放行形式。左轉專用相位分為對稱式放行和單口放行兩種方式，如果不滿足單口放行條件，則選擇第二相位方案進入步驟s4，否則選擇第三相位方案進入步驟s5。

其中，單口放行的相位判斷依據為當或者或者|nl+nt-(nl'+nt')|＞q時，設置單口放行相位。

可以理解的是，當某進口方向的直左交通流量和對向直左交通流量之和嚴重不均衡時，此時需考慮設置單口放行相位，或同一方向組兩個進口道數目相差大于n時，此時也應該設置單口放行相位。

優(yōu)選地，若此時n＝2，q＝2，則當或者或者|nl+nt-(nl'+nt')|＞2時，設置單口放行相位。

步驟s4，針對第二相位方案，對對向交通流量均衡性進行判斷，依據判斷結果，選擇第二相位方案的擴展方案a或者第二相位方案的擴展方案b。

其中，第二相位方案的擴展方案a的判斷依據為：當時，采用第二相位方案的擴展方案a。

第二相位方案的擴展方案b的判斷依據為：當時，采用第二相位方案的擴展方案b。

由上述判斷依據可知，當進口方向的直左交通流量和對向直左交通流量的比值在區(qū)間[m,n]之間時，選擇第二相位方案的擴展方案a，當進口方向的直左交通流量和對向直左交通流量的比值在區(qū)間[1/n,1/m]之間時，選擇第二相位方案的擴展方案b，否則不需要對第二相位方案進行擴展，直接選擇第二相位方案，其中，m∈[1.2,1.4]，n∈[1.8,2.2]。

步驟s5，針對第三相位方案，對同向交通流量均衡性進行判斷，依據判斷結果，選擇第三相位方案的擴展方案a或者第三相位方案的擴展方案b。

其中，第三相位方案的擴展方案a的判斷依據為：當且時，采用第三相位方案的擴展方案a，否則，采用第三相位方案。

第三相位方案的擴展方案b的判斷依據為：當且時，采用第三相位方案的擴展方案b，否則，采用第三相位方案。

可以理解的是，當進口方向的直行交通流量和同向左轉交通流量的比值大于m時，選擇第三相位方案的擴展方案a，否則直接選擇第三相位方案；當進口方向的左轉交通流量和同向直行交通流量的比值大于m時，選擇第三相位方案的擴展方案b，否則直接選擇第三相位方案。

需要說明的是，m優(yōu)選為1.25，n優(yōu)選為2。

然后重復步驟s2～s5，對另一個方向組進行相位方案設計。

最后依據兩個方向組相位設計方案，確定出典型四路交叉路口的信號相位設計方案。

進一步地，如圖3所示，上述步驟中包含三個相位方案，分別為第一相位方案，第二相位方案和第三相位方案。其中第一相位方案為東西方向同時放行，僅包含1個相位；第二相位方案為對稱式放行方式，包含東西直行和東西左轉2個相位；第三相位方案為單口放行方式，包含東口放行和西口放行2個相位。

進一步地，如圖4所示，第二相位方案包含擴展方案a和擴展方案b，其中擴展方案a在第二相位方案的基礎上插入一個西進口放行的疊加相位，擴展方案b在第二相位方案的基礎上插入一個東進口放行的疊加相位。

更進一步地，如圖4所示，上述步驟中，第三相位方案包含擴展方案a和擴展方案b，其中擴展方案a在第三相位方案的基礎上插入一個東西直行的疊加相位，擴展方案b在第三相位方案的基礎上插入東西左轉的疊加相位。

應當理解的是，上述相位方案是以東西方向組為例進行說明的，南北方向組類似。

下面結合圖5和圖6以實際交叉路口的相位設計為例本發(fā)明提供的相位設計方法作進一步說明。

1、首先交叉路口選取位于江蘇省昆山市開發(fā)區(qū)中心位置的前進路－長江路交叉路口，該交叉路口為典型的四路交叉口，其中東西向前進路三進二出，南北向長江路四進三出，東西進口為一左一直一右，南北向長江路為一左兩直一右。表1統(tǒng)計出了前進路-長江路交叉口早高峰交通流量。

表1前進路-長江路交叉口早高峰交通流量

2、信號相位方案的制定

1)選擇一個方向組進行相位方案設計。按照本發(fā)明提供的相位設計方法，首先選擇前進路東西方向組進行相位方案設計。

2)左轉專用相位判斷。根據左轉專用相位判斷依據進行左轉專用相位判斷，其中，東、西進口左轉交通流分別為102pcu/h和258pcu/h，均大于100pcu/h，應設計左轉專用相位；

3)具體左轉相位的放行形式確定。根據單口放行相位判斷依據進行判斷，其中n＝2，因此不符合單口放行相位的依據，選擇第二相位方案，設置對稱式相位放行。

4)對向交通流量均衡性進行判斷。西進口直左交通流量和東進口直左交通流量之比為1.59，其中n＝2，在區(qū)間[0.5,2.0]內，選擇第二相位方案的擴展方案a。

5)對另一個方向組進行相位方案設計。依據上述步驟，南北方向應設計左轉專用相位，其中，m＝1.25，因此選擇第二相位方案即可。

6)依據兩個方向組相位設計方案，確定前進路－長江路交叉口信號相位設計最終方案如圖6所示。

因此，本發(fā)明提供的交叉路口信號相位設計方法，通過采用定量化判斷，減少人為定性判斷錯誤，所制定的交叉口信號相位方案更加準確、科學與規(guī)范。另外，本發(fā)明的交叉路口信號相位設計方法中的各控制閾值可根據交叉口的實際情況調節(jié)，靈活性高、適用性強。同時由于本發(fā)明提供的信號相位設計方法適合計算機軟件編程實現，因此可快速制定交叉口的信號相位方案，有效提升了信號交叉口控制方案設計的工作效率。且本發(fā)明提供的信號相位設計方法同樣適合城市路網中三路交叉口信號相位方案的設計，實用范圍廣。

可以理解的是，以上實施方式僅僅是為了說明本發(fā)明的原理而采用的示例性實施方式，然而本發(fā)明并不局限于此。對于本領域內的普通技術人員而言，在不脫離本發(fā)明的精神和實質的情況下，可以做出各種變型和改進，這些變型和改進也視為本發(fā)明的保護范圍。