單個信號周期內變換車道轉向功能的交叉口信號配時方法
【專利摘要】本發明公開了一種單個信號周期內變換車道轉向功能的交叉口信號配時方法，首先在交叉口車道功能固定的條件下進行常規的信號相位配時，計算得信號周期C，各相位時間T1、T2、T3。其次，在滿足基礎驗證的條件下，通過提高交叉口直行車道的飽和度，從而達到降低左轉車道飽和度，實現直行車道時空資源向左轉車道的轉移。最后，通過減少相位時間T2實現減小信號總周期C，進行優化循環試算，并對計算結果進行服務水平評價，以實現交叉口時空資源的有效利用，減小交叉口信號平均延誤。可見，本發明能有效的對現有交叉口是否適用通行技術進行有效驗證，且能實現將單個信號周期內某一相位剩余的時、空資源靈活利用至另一相位中。
【專利說明】單個信號周期內變換車道轉向功能的交叉口信號配時方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及道路交通控制的【技術領域】，尤其涉及一種單個信號周期內變換車道轉向功能的交叉口信號配時方法。
【背景技術】
[0002]為了更加充分利用交叉口的時空資源，將單個信號周期內某一相位剩余的時、空資源靈活利用至另一相位中，提高道路交叉口通行能力，實現在不增加車道規模的前提下，單個信號周期內靈活轉變某一進口車道的轉向功能，將多余的時空資源調用至所需之處，提高通行效率。本 申請人:在2012年10月11號申請了一項申請號為201220519142.5，名稱為“單個信號周期內變換車道轉向功能的交叉口通行系統”的實用新型(以下簡稱“交叉口通行系統”)，并于2013年3月13號獲得授權。
[0003]在常規的信控平面交叉口條件下，其車道功能及信號配時是相對穩定的，而對于所述“交叉口通行系統”而言，在單個信號周期內某一車道的交通組織是發生變化的，既承擔部分直行交通組織，也承擔部分左轉交通組織。因此，常規的信號配時方法無法適用于此“通行技術”，應在常規交叉口信號配時的基礎上進行技術拓展與改進。
【發明內容】
[0004]有鑒于現有技術的上述不足，本發明提出一種適用于交叉口通行系統的單個信號周期內變換車道轉向功能的交叉口信號配時方法，有效的對現有交叉口是否適用單個信號周期內變換車道轉向功能的交叉口通行系統進行有效驗證，且能實現將單個信號周期內某一相位剩余的時、空資源靈活利用至另一相位中，提高交叉口的時空資源利用效率，提高交叉口通行能力，從而減少交叉口停車排隊和平均延誤，尤其適用在專利號為CN201220519142.5，名稱為“單個信號周期內變換車道轉向功能的交叉口通行系統”中。
[0005]為實現上述目的，本發明提供了一種單個信號周期內變換車道轉向功能的交叉口信號配時方法，包括如下步驟:
[0006]步驟SlOl，進行常規信號配時設計:
[0007]計算交叉口信號周期總有效時間C，直行相位有效綠燈時間T1、左轉相位有效綠燈時間T2、右轉相位有效綠燈時間T3,以及直行、左轉、右轉方向的飽和度的最大值依次為XpX2、X3及延誤值依次為D1、D2、D3，因為現有常規信號配時是基于“相位等飽和度”目標進行分配的，因此X1 X2 X3 ；
[0008]步驟S102，進彳了基礎驗證:
[0009]①驗證X0.8
[0010]是:進行下一步；
[0011]否:所述“單個信號周期內變換車道轉向功能”不適用此交叉口，停止計算；
[0012]②驗證T1STjfJTft
[0013]是:進行下一步；[0014]否:所述“單個信號周期內變換車道轉向功能”不適用此交叉口，停止計算；
[0015]其中，
[0016]Tftl:直行相位T1綠燈啟動瞬間，變向車道的排隊車輛及此刻已駛入“車道功能認定區”內的行駛車輛，可以完全駛離停車線的時間；
[0017]Tff:車輛由“車道功能確認線”至駛離下游停車線的時間；
[0018]步驟S103，計算 T11:
[0019]指定直行車道目標飽和度Xfi=0.8，在固定信號周期總有效C、各相位有效綠燈時間TpH的基礎上，計算交通組織T11階段的時間=T11 ；
[0020]根據公式2S直(VC) X1=Q直以及S直(Ti+Tn/C) X直=Q直，
[0021]得出T11=OX1-XyT1Afi ;S直是直行專用進口道飽和流量，Q直:高峰時段東西向直行車到達量；
[0022]步驟S104，驗證 T11:
[0023]驗證T11 ≥ Tftl
[0024]是:采用T11
[0025]否:T11采用 Tjfl
[0026]步驟S105，計算 T12 及 Tft2:
[0027]T12=T1-T11
[0028]Tft2為東西左轉相位T2綠燈啟動瞬間，變向車道的排隊車輛及此刻已駛入“車道功能認定區”內的行駛車輛，可以完全駛離停車線的時間(s);T#2由T12以及進口道車輛到達已知的分布規律進行推算(S)；
[0029]步驟S106,計算 T21:
[0030]T21=T2-T 行；
[0031]步驟S107，驗證 T21:
[0032]驗證T21 ≤ Tjf2
[0033]是，則計算調整后左轉方向的最大飽和度:
[0034]X2' =T2X2/ (T2+T21)
[0035]否，則以I秒為單位上調T11,下調T12，推算Tjf2，使Tjf2=T21，則計算調整后直行及左轉方向的最大飽和度:
[0036]X1' =ST1X1Z(VT11)
[0037]V =T2X2/(T2+Tft2)
[0038]計算自此，信號周期總有效時間C、有效綠燈時間I\、T2均不變，在交通組織中加入了 T11、T12、T21、T22，其中直行車道飽和度X1提高，左轉飽和度X2降低，T3保持不變，其飽和度X3也不變；
[0039]步驟S108，優化循環試算:
[0040]①若步驟S104驗證為“是”，步驟S107驗證為“是”；
[0041]則以I秒為單位減少T2，并同步減少周期C，T1, T3, Tn、T12保持不變，開始循環試算:
[0042](I)計算 T21: T2/ =V -T 行
[0043](II)驗證 T21' ≥ Tft2[0044]是:則計算新一輪信號調整后各方向的最大飽和度:
【權利要求】
1.一種單個信號周期內變換車道轉向功能的交叉口信號配時方法，其特征是依次包括如下步驟: 步驟S101，進行常規信號配時設計: 計算交叉口信號周期總有效時間C，直行相位有效綠燈時間T1、左轉相位有效綠燈時間T2、右轉相位有效綠燈時間T3,以及直行、左轉、右轉方向的飽和度的最大值依次為XpX2、X3及延誤值依次為DpD2、D3，因為現有常規信號配時是基于“相位等飽和度”目標進行分配的，因此 X1 ≈ X2 ≈ X3 ； 步驟S102，進行基礎驗證: ①驗證X1C0.8 是:進行下一步； 否:所述“單個信號周期內變換車道轉向功能”不適用此交叉口，停止計算； ②驗證T1≥Tftl+T行 是:進行下一步； 否:所述“單個信號周期內變換車道轉向功能”不適用此交叉口，停止計算； 其中， Tftl:直行相位1\綠燈啟動瞬間，變向車道的排隊車輛及此刻已駛入“車道功能認定區”內的行駛車輛，可以完全駛離停車線的時間； Tff:車輛由“車道功能確認線”至駛離下游停車線的時間； 步驟S103，計算T11: 指定直行車道目標飽和度Xfi=0.8，在固定信號周期總有效C、各相位有效綠燈時間1\、T2> T3的基礎上，計算交通組織T11階段的時間=T11 ； 根據公式2S直(L/C) X1=Q直以及S直(Ti+Tn/C) X直=Q直， 得出T11= (ZX1-Xfi)IVX直；Sfi是直行專用進口道飽和流量，Q直:高峰時段東西向直行車到達量； 步驟S104,驗證T11: 驗證 T11 ≥Tftl 是:米用T11 否=T11采用Tjfl 步驟S105，計算T12及Tft2:
Ti2_T「Tn Tft2為東西左轉相位T2綠燈啟動瞬間，變向車道的排隊車輛及此刻已駛入“車道功能認定區”內的行駛車輛，可以完全駛離停車線的時間(S)5Tjf2由T12以及進口道車輛到達已知的分布規律進行推算(s); 步驟S106，計算T21:
丁21=丁2_丁行； 步驟S107，驗證T21: 驗證 T21 ≥Tft2 是，則計算調整后左轉方向的最大飽和度:
V=T2X2/(T2+T21)否，則以I秒為單位上調T11,下調T12，推算Tjf 2，使Tfi_2=T21，則計算調整后直行及左轉方向的最大飽和度: 計算自此，信號周期總有效時間C、有效綠燈時間1\、T2均不變，在交通組織中加入了Tn、T12、T21、T22，其中直行車道飽和度X1提高，左轉飽和度X2降低，T3保持不變，其飽和度X3也不變； 步驟S108，優化循環試算: ①若步驟S104驗證為“是”，步驟S107驗證為“是”； 則以I秒為單位減少T2，并同步減少周期C，1\、T3、Tn、T12保持不變，開始循環試算: (I)計算T21=T2/ =V -T行 (II)驗證T2/ Tft2 是:則計算新一輪信號調整后各方向的最大飽和度:
X1" =Q 直 CT /S 直(VT11) X2" =Q左C' /SW +T2/ ) X3" =Q南北C' /S南北T3 其中， X1"，x2"，x3"為新一輪信號調整后東西直行、東西左轉、南北方向上最大飽和度； C':新一輪信號調整后周期時長(S); Q左:高峰時段東西向左轉車到達量(pcu/h)； Qm:高峰時段南北向車輛到達量(pcu/h)； S左:左轉專用進口道飽和流量(pcu/h)； Sm:南北向進口道飽和流量(pcu/h)； 否:則循環試算停止； (III)循環試算直至x2"W或驗證為“否”時完成； ②若步驟S104驗證為“是”，步驟S107驗證為“否”: 則按 X1' =2 (T T11)=T2X2/(T2+Tfi_2)計算出 X/、X2'，計算完成； ③若步驟S104驗證為“否”，步驟S107驗證為“是”: 進行循環試算①，但T11米用Tjfl,即若否一是，同是一是，但T11=Tjfl ； ④若步驟S104驗證為“否”，步驟S107驗證為“否”: 則按 X1' =2 /(T T11)=T2X2/(T2+Tfi_2)計算出 X/、X2'，計算完成； 步驟S109,計算延誤D1'、D2'、D3',驗證服務水平: 按照常規交叉口信號配時公式，計算調整后的各相位延誤D/、D2' ,D3/，并驗證交叉口服務水平: 若與常規配時相比，服務水平處于同一等級，或降低等級后仍屬于E級以上，則所述“單個信號周期內變換車道轉向功能”可以適用在該交叉口上，畫出信號配時圖，配時結束；若交叉口服務水平降低至F級以下，則所述“單個信號周期內變換車道轉向功能”不適用在該交叉口上，配時結束。
【文檔編號】G08G1/08GK103440774SQ201310377447
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2013年8月27日 優先權日:2013年8月27日
【發明者】徐一峰, 王磊, 伊軒軒, 郭錦萍, 陳旻, 張方方, 蔡氧 申請人:上海市城市建設設計研究總院