專利名稱：設置直通式公交專用進口道的信號交叉口設計方法
技術領域：
信號交叉口設計中交叉口幾何線型設計和信號配時是極其重要的組成，而交叉口通行能力計算是幾何線型設計和信號配時的重要依據(jù)。隨著公交專用道的推廣，公交專用道對交叉口通行能力的影響越來越不可忽略。本方法在設置直通式公交專用進口道的信號交叉口的幾何線型優(yōu)化和信號配時設計方法中，引入以飽和流率法為基礎的，考慮直通式公交專用進口道影響的信號交叉口通行能力方法，用來優(yōu)化設置直通式公交專用進口道的信號交叉口幾何線型和信號配時，為交通工程師科學、合理的進行交通規(guī)劃管理提供了依據(jù)，屬于交通規(guī)劃與管理領域。
背景技術：
信號交叉口通行能力是指在當前道路、交通、控制和環(huán)境條件下，該信號交叉口一小時內所能通過車輛的最大數(shù)。常見的十字形交叉口有四個進口方向，本發(fā)明求解的是設置直通式公交專用進口道的信號交叉口進口方向(見說明書附圖
一)的通行能力，沒有此種公交專用進口道的信號交叉口進口方向通行能力可采用常見方法求解，各進口方向通行能力之和即為整個信號交叉口的通行能力。公交專用進口道是指在信號交叉口的進口道中，有一個或多個進口道為公交車輛專用，其他社會車輛(不包含特殊車輛)不允許進入。它保證公交車輛在交叉口同社會車輛分離，紅燈時不需排在其他社會車輛之后等待，可以直接到達停車線處，這樣就能夠在綠燈亮的時候以第一時間通過交叉口，減少公交車輛在交叉口所受的延誤。直通式公交專用進口道是指公交專用道直接延伸到交叉口停車線，此時直行公交車可以直接行駛到進口道，無需變換車道，減少了進入交叉口前直行公交車與社會車輛的交織。目前對交叉口通行能力的研究方法主要包括停車線法、沖突點法和飽和流率法等。國外的相關研究主要集中在確定各種車型的當量小汽車換算系數(shù)，由此反映公交車對信號交叉口通行能力的影響；國內的研究側重于車型修正和?？空緦π盘柦徊婵谕ㄐ心芰Φ挠绊懀诠粚Ｓ玫缹徊婵谕ㄐ心芰Φ挠绊懛矫娴难芯枯^少，無法滿足設置直通式公交專用進口道的信號交叉口幾何線型設計和信號配時的需求。經(jīng)發(fā)明人長期研究發(fā)現(xiàn)，設置直通式公交專用進口道的信號交叉口通行能力的影響因素主要包括車道條件、信號設計條件以及交通條件。設置直通式公交專用進口道后， 直行公交車無需變換車道，可以直接進入交叉口進口道，減少了直行公交與社會車輛的交織，而左轉和右轉公交仍需通過車道變換進入目標車道，因此公交與社會車輛仍然存在交織，仍需要對其進行折減。直通式公交專用道減少了直行公交與社會車輛在交叉口之前的沖突，但是對于無右轉專用相位的交叉口，直行公交與右轉社會車流會在交叉口內會形成沖突。如果能夠考慮公交車輛與社會車輛相互作用對交叉口進口道通行能力的影響，將會使通行能力計算更加符合實際，同時還為交通工程師進行交叉口幾何線型設計和信號配時提供了技術支持。
發(fā)明內容
技術問題本方法在計算設置直通式公交專用進口道的信號交叉口通行能力的過程中，考慮了車輛交織運行對信號交叉口通行能力的影響，確定了公交車輛比例、公交車道變換對信號交叉口通行能力的影響，利用層次分析法確定了每種影響的權重值，得到了信號交叉口通行能力的直通式公交專用進口道折減系數(shù)，并且對右轉車道通行能力進行了交通沖突修正。本方法所建立的信號交叉口通行能力計算方法克服了原有計算方法中沒有考慮直通式公交專用進口道的影響所帶來的誤差，而且計算方法的適用性和計算準確性都較為理想，具有較高的實用價值。技術方案為達到上述目的，本發(fā)明提出一種設置直通式公交專用進口道的信號交叉口設計方法，其特征是包括步驟a)先確定設置直通式公交專用進口道的信號交叉口通行能力，b)再設計交叉口幾何線型和信號配時；設置直通式公交專用進口道的信號交叉口通行能力計算方法是這樣進行的1.)通過實際調查，獲得以下數(shù)據(jù)社會車道的飽和車頭時距hpp和公交專用進口道的飽和車頭時距hbb，進口車道坡度G，公交專用道相鄰車道每小時停車數(shù)Nm，公交車輛每小時停車數(shù)Nb，車道組中右轉車的百分比Pkt，車道組中左轉車的百分比Pu，交叉口信號周期長度T，進口方向有效綠燈時間^，右轉綠燈時間&，直行右轉同時放行的時間占右轉放行時間的比例Ψ s，公交車占所有車輛的比例\，左轉公交車輛占所有公交車輛的比例Vbl， 直行公交車輛占所有公交車輛的比例Vbs，直行公交車每小時的交通量Vbss，每小時右轉社會車輛占所有社會車輛的比例Vlff,交織區(qū)長度L、車道寬度K、社會右轉車道數(shù)凡、社會直行車道數(shù)Ns、社會左轉車道數(shù)N1、公交專用進口道車道數(shù)Nb。2.)利用調查得到的數(shù)據(jù)計算常見的流率修正系數(shù)，包括車道寬度修正系數(shù)fw、車道坡度修正系數(shù)fg、相鄰車道停車次數(shù)修正系數(shù)fp、公交車輛停車次數(shù)修正系數(shù)fbb、地區(qū)類型修正系數(shù)fa、車道組中右轉車修正系數(shù)fKT、車道組中左轉車修正系數(shù)fu。然后利用公式 Π f = fwXfgXfpXfbbXfaXfmXfu得到飽和流率修正系數(shù)Π f。3.)利用調查得到的交通數(shù)據(jù)計算進口道修正系數(shù)，包括公交車比例修正系數(shù)Fp 公交車左轉修正系數(shù)F2。4.)利用常見的層次分析法得到各進口道修正系數(shù)的權重值Wi (i = 1，2)，然后計算公交專用進口道修正系數(shù)Fgj。5.)對右轉車道進行交通沖突修正，利用上述步驟得到的飽和流率修正系數(shù)Π f 和公交進口道修正系數(shù)Fgj，結合調查得到的數(shù)據(jù)計算設置有直通式公交專用進口道的信號交叉口通行能力。2.利用常見的層次分析法得到各進口道修正系數(shù)的權重值，然后計算公交專用進口道修正系數(shù)Fgj的具體步驟為1.)根據(jù)各進口道修正系數(shù)的相對重要性的比較，采用常見的九級標度法建立判斷矩陣。計算判斷矩陣的最大特征根和最大特征根對應的特征向量，規(guī)格化后得到各系數(shù)的權重。2.)將進口道修正系數(shù)FiG = 1,2)的權重1確定之后，利用公式&_=|；巧巧可
權利要求
1. 一種設置直通式公交專用進口道的信號交叉口設計方法，其特征是包括步驟a)先確定設置直通式公交專用進口道的信號交叉口通行能力，b)再設計交叉口幾何線型和信號配時所述設置直通式公交專用進口道的信號交叉口通行能力計算方法，包括如下步驟1.)獲得以下數(shù)據(jù)社會車道的飽和車頭時距hpp、公交專用進口道的飽和車頭時距、、 進口車道坡度G、公交專用道相鄰車道每小時停車數(shù)Nm、公交車輛每小時停車數(shù)隊、車道組中右轉車的百分比Pkt、車道組中左轉車的百分比Pu、交叉口信號周期長度T、進口方向有效綠燈時間&、右轉綠燈時間&、直行右轉同時放行的時間占右轉放行時間的比例Ws、公交車占所有車輛的比例Vb、左轉公交車輛占所有公交車輛的比例Vbl、直行公交車輛占所有公交車輛的比例Vbs、直行公交車每小時的交通量Vbss、每小時右轉社會車輛占所有社會車輛的比例Vlff、交織區(qū)長度L、車道寬度K、社會右轉車道數(shù)凡、社會直行車道數(shù)Ns、社會左轉車道數(shù)N1和公交專用進口道車道數(shù)Nb ；2.)利用計算流率修正系數(shù)，包括車道寬度修正系數(shù)fw、車道坡度修正系數(shù)fg、相鄰車道停車次數(shù)修正系數(shù)fp、公交車輛停車次數(shù)修正系數(shù)fbb、地區(qū)類型修正系數(shù)fa、車道組中右轉車修正系數(shù)fKT、車道組中左轉車修正系數(shù)；然后計算飽和流率修正系數(shù)Π f = fwXfgXfpXfbbXfaXfETχfLT ；3.)計算進口道修正系數(shù)，包括公交車比例修正系數(shù)F1和公交車左轉修正系數(shù)F2；4.)利用層次分析法得到各進口道修正系數(shù)的權重值Wi(i = 1，2)，然后計算公交專用進口道修正系數(shù)Fgj.；5.)先對右轉車道進行交通沖突修正，得到修正系數(shù)Plff；再計算設置有直通式公交專用進口道的進口方向的通行能力為( +Q+Cr+Cb)；其中，社會右轉車道通行能力
2.根據(jù)權利要求1所述的設置直通式公交專用進口道的信號交叉口設計方法，其特征是所述步驟1)中，需要在高峰期內獲得的數(shù)據(jù)包括社會車道的飽和車頭時距hpp、公交專用進口道的飽和車頭時距hbb ；需要進行長時間觀測得到的數(shù)據(jù)包括公交專用道相鄰車道每小時停車數(shù)Nm、公交車輛每小時停車數(shù)Nb、車道組中右轉車的百分比Pkt、車道組中左轉車的百分比Pu、公交車占所有車輛的比例Vb、左轉公交車輛占所有公交車輛的比例Vbl、直行公交車每小時的交通量Vbss。
3.根據(jù)權利要求1所述的設置直通式公交專用進口道的信號交叉口設計方法，其特征是所述步驟2~)中，計算飽和流率修正系數(shù)Π f的步驟包括21)車道寬度修正系數(shù)fw的計算常見的車道寬度有3.75m和3. 5m兩種；當車道寬度 K = 3. 75m 時，fw = 1 ；當車道寬度 K = 3. 5m 時，fw = 0. 95 ；22)車道坡度修正系數(shù)fg的計算使用進口車道組的坡度G，fg=1-·|;23)相鄰車道停車次數(shù)修正系數(shù)fp的計算使用公交專用道相鄰車道每小時停車數(shù)Nm，
4.根據(jù)權利要求1所述的設置直通式公交專用進口道的信號交叉口設計方法，其特征在于所述步驟3)中，31)公交車比例修正系數(shù)F1的計算利用公交車占所有車輛的比例Vb， F1 = -11. 3636Vb2+2. 3212Vb+0. 7807 ；32)公交車左轉修正系數(shù)F2的計算利用左轉公交車輛占所有公交車輛的比例Vbl， F2 = 0.0476FJ-0.7595Fbl +0.9564。
5.根據(jù)權利要求1所述的設置直通式公交專用進口道的信號交叉口設計方法，其特征在于所述步驟4中，41)根據(jù)各進口道修正系數(shù)的相對重要性的比較，采用九級標度法建立判斷矩陣；計算判斷矩陣的最大特征根和最大特征根對應的特征向量，規(guī)格化后得到各系數(shù)的權重；42)將進口道修正系數(shù)FiG= 1,2)的權重1確定之后，利用公式
6.根據(jù)權利要求1所述的設置直通式公交專用進口道的信號交叉口設計方法，其特征在于所述步驟5)中， 右轉車道通行能力修正系數(shù)
7.根據(jù)權利要求1所述的設置直通式公交專用進口道的信號交叉口設計方法，其特征在于所述步驟b)中，設置本交叉口幾何線型和信號配時，過程如下對于本整個信號交叉口，先獲取交叉口各進口方向的交通流率數(shù)據(jù)； 交叉口幾何線型調整過程為Vi為本交叉口第i個進口方向的交通流率，Ci為本交叉口第i個進口方向通行能力；比較第i個交叉口進口方向的Vi和Ci,如果Vi > Ci,此時交通流率大于此進口方向通行能力，則增加一條車道；然后再計算此時的Ci,如果依然出現(xiàn)Vi > Ci的情況，再增加一條車道；如此反復計算，直到此進口方向滿足Vi < Ci,此進口方向幾何線型調整結束；交叉口信號配時的過程為在本交叉口的相位數(shù)量和周期長度T確定的情況下，對于同一相位中的車道組，計算第j個車道組的通行能力Cj，使用此車道組的交通流率Vj除以 Cj,得到ν/。然后比較同一相位下的所有v/Cp得到最大的(v/cpmax，對應的車道組就是本相位的關鍵車道組；利用公式
全文摘要
一種設置直通式公交專用進口道的信號交叉口設計方法，包括步驟a)先確定設置直通式公交專用進口道的信號交叉口通行能力，b)再設計交叉口幾何線型和信號配時。本方法考慮直通式公交專用進口道影響的的信號交叉口通行能力方法，可以用來評價和優(yōu)化設置直通式公交專用進口道的信號交叉口幾何線性。
文檔編號G08G1/00GK102157065SQ20111013841
公開日2011年8月17日 申請日期2011年5月26日 優(yōu)先權日2011年5月26日
發(fā)明者張健, 張鵬, 李文權, 邱豐, 郭暉 申請人:東南大學