一種提高城市環行交叉口車輛通行能力的方法技術

一種提高城市環行交叉口車輛通行能力的方法，涉及城市大型環行交叉口的交通控制技術。首先，進行車道、停車線和信號燈的布置，使左轉車進行兩次停車，避免了與直行車在空間上的沖突；接著，進行信號相位設計，分時段計算信號周期進行配時方案設計；最后，按照直行和左轉車不同的流量，采用遲啟早斷或早啟遲斷動態控制環行交叉口車輛通行，避免了不同車流在時間上的沖突，可達到充分利用時空資源，提高環行交叉口車輛通行能力２倍以上。可廣泛應用于改進現有的城市環行交叉口通行能力。（*該技術在2020年保護過期，可自由使用*）

Method for improving traffic capacity of urban circular intersection

The invention relates to a method for improving the traffic capacity of the urban circular intersection. First of all, the lane, parking lights and line layout, make the left turn two stop, to avoid conflict and direct traffic in space; then, the signal phase design, the time to carry out timing scheme design and calculation of signal cycle; finally, according to the straight and turn left the car in different traffic by late start early break or starting late fault dynamic control at roundabout traffic, avoid different traffic conflict in time, can make full use of space resources, improve the circular intersection traffic capacity of more than 2 times. The utility model can be widely used to improve the existing urban roundabout intersection capacity.

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及城市大型環行交叉口的交通控制技術。眾所周知，在早期道路交叉口設計中，為避免交通流的沖突，在用地條件許可的條件下，不少交叉口被設計成環行交叉口，既可大大提高車輛運行的安全性，同時又可維持較高的通行能力。這種設計方法，在交通量相對較小的情況下，確實是實用且有效的，曾在一些國家被廣泛地采用。我國不少城市的出入口修建成這類交叉口。然而，隨著道路上交通需求量的不斷增加，環行交叉口通行能力的有限性逐漸顯現出來了，特別是車輛在環道上的交織造成了較大的延誤。為了改善環行交叉口交通擁擠和堵塞情況，通常采用了如下幾種方法一.建造立交這種方法雖然能夠較大幅度地增加環交的通行能力，但有兩個主要的局限性首先，造立交工程量大，造價高；其次，造立交對環境的破壞較大。二.信號控制為了減少或消除環行道上不同流向的車流在時間和空間上的交織、干擾，通常采用以下兩種不同的信號控制方法(針對最為典型的四路環行交叉口)(1)在不拆除環島的情形下，采用常規的二相位控制，這種控制方式雖然能減少環行道上的交織段個數，但仍然存在直行車流和對向左轉車流的交織。而且對于大型環交，車流繞環行道的時間損失較大，空間資源也未得到充分的利用；因此該控制方式對環行道的通行能力的提高效果不明顯，而且可能導致延誤增加較大。(2)拆除環島，對交叉口重新進行交通渠化組織及信號控制。該方法通過對不同流向的交通流在時間和空間上徹底的分離，消除了不同流向車流交織，能夠較為明顯地提高通行能力；但工程量仍較大，代價高，而且對環行道中心的綠地破壞嚴重，給城市環境帶來不利影響。同時，由于采用多相位，周期較長，造成延誤較大。三.拓寬、增加進口道和環行道在保留環島的前提下，該方法對增加環交的通行能力無明顯的效果，甚至會適得其反。環行道的通行能力主要取決于交織段的長度，在環行道半徑不變的情況下，增加進口道或環行道的車道數會導致車流的交織更嚴重，往往會進一步降低環交的通行能力。經專利技術人長期研究發現，影響城市大型交叉口的車輛通行能力的主要問題是各進口道不同流向車流在環行道上的交織運行，以及現有的信號控制造成的空間和時間資源的浪費。本專利技術的目的是提出一種利用現有環島，通過對交叉口實行不同相位控制、對左轉車實行二次停車控制來消除不同流向車輛間的交織，來提高環行交叉口車輛通行能力的方法。為了達到上述目的，本專利技術是這樣進行的A.首先，對車道、停車線和信號燈進行布置a.車道分進口道和環行道按各進口道的原來寬度、環島半徑大小及流量和流向需求，在各進口道上可設置1-3條左轉車道、2-5條直行車道、1條右轉車道；在環行道上可設置1-3條左轉車道、2-5條直行車道；車道的重新布置使不同、不同流向的車流在空間上進行了分流；b.停車線分直行和左轉排隊等侯的第一停車線和專門為左轉車設置的、為避免與對向直行車沖突而再次停車等候的第二停車線，第一停車線的位置為平行于與進口道中線垂直的環行道外切線，并后移1-3米，第二停車線設置在各環行道上的貼近環島邊的進口道左轉交通流與直行交通流沖突點斷面向后退1-3米處；c.信號燈設置在第一停車線和第二停車線車輛可視的位置，第一停車線前的信號燈設有直行和左轉方向指示箭頭，第二停車線前設有左轉信號燈，該兩組信號燈由信號機聯動控制；B.接著，確定信號相位方案先通過對第一停車線處的左轉車流相對于同一進口道的直行車流延遲啟動(遲啟)，消除與相鄰進口道的左轉車流在第二停車線的信號燈綠燈末期的尾車間的干擾第一停車線處的左轉車流啟動后，利用同一進口道直行車流的通行時間到達第二停車線，在第二停車線處排隊等候，當對向的直行車流的綠燈結束后，經過一個第二次左轉車與對向直行車之間的綠燈間隔后，位于第二停車線前排隊的左轉車啟動；此時該進口道直行車流在綠燈末期的尾車還未到達東西相與南北相直行車流的沖突點，即此時正處于兩相位間的綠燈間隔時間，因此，該第二停車線前左轉車的通行實際上利用了兩個直行車流之間的綠燈間隔時間，經過該一個綠燈間隔后，下一相位的直行車啟動；當第二次左轉車在上一相位的綠燈時間不夠時，第二次左轉車的綠燈時間可以延續到下一相位(即第二次左轉的綠燈時間未結束，下一相位的直行車流實際上利用了該左轉車流的后一部分綠燈時間(即直行車流的“早啟”))，如此循環下去達到利用時空效應提高交通通行能力；C.最后，根據一天24小時的流量特征，確定3-6個信號配時時段，并通過自動檢測或人工統計的方法，確定上述不同時段內的流量數據，然后計算各時段內各相位的最大設計流量比總和(該總和要求≤0.9)，由于左轉車在交叉口的通行是利用兩相位的直行車的綠燈間隔時間通行的，因此，在計算最大設計流量總和時，只考慮不同相位不同進口道的直行車流量，而不計算左轉車的流量；然后，計算綠燈間隔時間和信號總損失時間，這樣就可以得出各相位車輛通過交叉口一次所需的一個最佳信號燈周期、并按照各相位的流量比計算各相位綠燈信號時間(即各相位直行綠燈時間)及直行車綠燈顯示時間，然后確定同一進口道左轉車相對直行車的遲啟時間、確定第一停車線處左轉車的有效綠燈時間、確定第二停車線處左轉車的有效綠燈時間，最后根據相位設計以及上述計算得到的各相位綠燈顯示時間就得出了完整的信號設計及配時方案，將上述不同時段的配時方案輸入信號機內；該配時方案也可應用到自適應控制系統中。第一停車線處左轉車的有效綠燈時間，分下述兩種情況確定當進口道處的左轉車的設計交通流量大于環行道上所能容納的排隊左轉車的最大數時，以環行道上所能容納的排隊左轉車的最大數完全通過第一停車線來確定第一停車線處的右轉車的有效綠燈時間；當進口道處的左轉車的設計交通流量小于環行道上所能容納的左轉車的最大數時，以第一停車線處左轉車流量完全通過第一停車線來確定左轉車的有效綠燈時間。第二停車線處左轉車的有效綠燈時間的確定是根據第一停車線處計算左轉車的綠燈時間的兩種情況下的左轉車完全通過第二停車線的有效時間，即為第二停車線處左轉車的有效綠燈時間。最后，通過與信號機連接的交叉口現場設有的檢測器或人工觀察到的不同時段中不同流量情況，選擇信號燈內預先儲存的不同控制方案。上述兩種綠燈間隔時間的確定如下在確定位于第二次停車線的左轉車與同一進口道直行車之間的綠燈間隔時間時，應保證在綠燈末期駛出進口道停車線的直行車尾車到達沖突點時，與第二停車線綠燈初期駛出的左轉車之間有一個安全時間間隔；在確定東西向與南北向直行車之間的綠燈間隔時間時，應保證在綠燈末期駛出進口道停車線的直行車尾車到達沖突點時，與相鄰進口道綠燈初期駛出的直行車之間有一個安全時間間隔；依次類推。該配時方法也可應用在自適應控制系統中。本專利技術具有如下優點1.由于將不同流向的車流在車行道上劃分開來，特別是左轉車在第二停車線處的第二次停車，在空間上避免了與直行車流之間的交織與干擾；同時，將左轉車專用的第二停車線設置在環行道上，讓左轉車在環行道上排隊，既利用了環行道上的有效空間又利用了時間空間資源，提高左轉車流通行能力、縮短其延誤時間，而對直行交通流來講避免了因交織引起的延誤，實際上是充分利用了“時空”資源，大大提高了通行能力。2.由于在確定最佳信號周期時，左轉車沒有占用專門的相位，所以與十字交叉口多相位控制相比較，信號周期就大大縮短，減少了延誤。特別是當進口本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種提高城市環行交叉口車輛通行能力的方法，其特征是：Ａ．首先，對車道、停車線和信號燈進行布置：ａ．車道分進口道和環行道：按環島直徑和相位數目，進口道上可設有１－３條左轉車道、２－５條直行車道、１條右轉車道；環行道上可設有１－３條左轉 車道、２－５條直行車道；ｂ．停車線分可供直行和左轉排隊等侯的第一停車線（１’）、（４’）、（６’）、（１０’）和專門為左轉車設置的、能避免與對向直行車沖突而再次停車等候的第二停車線（２’）、（５’）、（９’）、（１１’）；第一停車線（１ ’）、（４’）、（６’）、（１０’）的位置為平行于與進口道中線垂直的環行道外切線，并后移１－３米，第二停車線（２’）、（５’）、（９’）、（１１’）設置在各環行道上的貼近環島邊的進口道左轉交通流與直行交通流沖突點斷面向后退１－３米處；ｃ ．信號燈設置在第一停車線（１’）、（４’）、（６’）、（１０’）和第二停車線（２’）、（５’）、（９’）、（１１’）處車輛可視的位置，第一停車線（１’）、（４’）、（６’）、（１０’）前的信號燈設有直行和左轉方向指示箭頭，第二停車線（２’）、（５’）、（９’）、（１１’）前設有左轉信號燈，該兩組信號燈由信號機聯動控制；Ｂ．接著，確定信號相位方案：首先，通過對第一停車線（１’）、（６’）處的左轉車流相對于同一進口道的直行車流延遲啟動，消除與環行交叉口相鄰進口道的左轉車流 在第二停車線（２’）、（９’）、的信號燈（２）、（９）綠燈未期的尾車間的干擾：第一停車線（１’）、（６’）處的左轉車流啟動后，利用同一進口道直行車流的通行時間到達第二停車線（５’）、（１１’），在第二停車線（５’）、（１１’）處排隊等候，當對向的直行車流的綠燈（６ａ）、（１ａ）結束后，經過一個第二次左轉車與對向直行車的綠燈間隔后，位于第二停車線（５’）、（１１’）前排隊的左轉車啟動，此時該進口道（１２）、（１４）的直行車流在綠燈未期的尾車還未到達東西向（１３）（１５）與南北向（１２）（１４）直行車流的沖突點（３）、（７’），即此時正處于兩相位的綠燈間隔時間，因此該第二停車線（５’）、（１１’）前左轉車的通行實際上利用了兩個沖突的直行車流之間的綠燈間隔時間，經過該綠燈間隔后，下一相位的直行車啟動，當第二次左轉車在上一相位的綠燈（５）、（１１）時間不夠時，第二次左轉車的綠燈時間可以延續到下一相位，下一相位的直行車流實際上利用了該左轉車流的...

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：楊曉光，邊經衛，陳炳炎，
申請(專利權)人：同濟大學，
類型：發明
國別省市：31[中國|上海]