平行流交叉口左转非机动车斜插式穿越方法及系统与流程

1.本发明属于交通工程领域，具体涉及一种平行流交叉口左转非机动车斜插式穿越方法及系统。


背景技术：

2.随着机动车保有量持续增加，城市交通拥堵日益严重，常规平面交叉口设计已经无法满足其通行需求。对此，借用出口道左转、连续流交叉口、串联交叉口等非常规交叉口设计被提出，并已逐步在国内的一些城市落地实施，实施效果良好。
3.平行流交叉口也是非常规交叉口设计的一种，专利cn109615893a发明了一种左转右置的平行流交叉口，通过将进口左转车道置于进口直行车道右侧，在进口左转车道和进口直行车道间设置移位左转车道，移位左转车道行车方向与进口左转车道相反，在进口道路段上设置预信号交叉口；左转车辆从主信号停车线出发，沿移位左转车道到达预信号停车线，经预信号灯指示驶入对向出口车道，从而实现左转，消除了主信号交叉口左转和直行冲突，使得主信号交叉口放行一条道路直行车流的同时，能够放行另一条道路左转车流，理论上能够提升一倍左右的容量，交通效益显著。专利cn110060488a发明了左转左置、左转中置的平行流交叉口，并给出避免车辆二次停车的控制方法，解决了平行流交叉口车辆多次停车的问题，进一步提升了平行流交叉口的运行效率。
4.但上述方法均没有解决平行流交叉口的非机动车通行问题，特别是左转非机动车通行。在我国，非机动车在出行方式中的占比较大，对于常规平面交叉口，非机动车采用与机动车相同的运行方式。但对于平行流交叉口，在放行左转机动车的同时，放行另一条道路直行车流，而直行车流与左转非机动车行驶轨迹存在冲突，因此，左转非机动车不能采用跟随左转机动车一同左转的通行方式，为使平行流交叉口更符合我国交通现状，解决平行流交叉口左转非机动车通行问题是必不可少的。


技术实现要素：

5.本发明的目的是为解决现有平行流交叉口中，左转非机动车和直行机动车行驶轨迹相互冲突的问题，而提出了一种平行流交叉口左转非机动车斜插式穿越方法及系统。
6.本发明为解决上述技术问题所采取的技术方案是：
7.基于本发明的一个方面，一种平行流交叉口左转非机动车斜插式穿越方法，所述方法包括交通几何设计和信号控制，所述交通几何设计具体为：
8.对于平行流交叉口的各个进口，在移位左转车道和进口直行车道之间、且靠近主信号交叉口一侧均设置左转非机动车二次停车待行区；
9.在平行流交叉口的主信号路口中央，西进口的直行机动车行驶轨迹和同相位放行的南进口左转机动车行驶轨迹之间设置南进口的左转非机动车单向车道，南进口的左转非机动车单向车道连接到位于西进口的左转非机动车二次停车待行区；
10.在平行流交叉口的主信号路口中央，东进口的直行机动车行驶轨迹和同相位放行
的北进口左转机动车行驶轨迹之间设置北进口的左转非机动车单向车道，北进口的左转非机动车单向车道连接到位于东进口的左转非机动车二次停车待行区；
11.在平行流交叉口的主信号路口中央，南进口的直行机动车行驶轨迹和同相位放行的东进口左转机动车行驶轨迹之间设置东进口的左转非机动车单向车道，东进口的左转非机动车单向车道连接到位于南进口的左转非机动车二次停车待行区；
12.在平行流交叉口的主信号路口中央，北进口的直行机动车行驶轨迹和同相位放行的西进口左转机动车行驶轨迹之间设置西进口的左转非机动车单向车道，西进口的左转非机动车单向车道连接到位于北进口的左转非机动车二次停车待行区；
13.所述信号控制具体为：
14.主信号机动车为两相位信号控制，所述两相位分别为东西直行和南北左转组成的组合相位以及南北直行和东西左转组成的组合相位；
15.当主信号机动车相位绿灯显示东西直行和南北左转时，南、北左转非机动车从安全岛经左转非机动车单向车道行驶至左转非机动车二次停车待行区；主信号机动车相位绿灯显示南北直行和东西左转时，上一相位的南、北左转非机动车从左转非机动车二次停车待行区经路口非机动车横道行驶至路侧安全岛；
16.当主信号机动车相位绿灯显示南北直行和东西左转时，东、西左转非机动车从安全岛经左转非机动车单向车道行驶至左转非机动车二次停车待行区；主信号机动车相位绿灯显示东西直行和南北左转时，上一相位的东、西左转非机动车从左转非机动车二次停车待行区经路口非机动车横道行驶至路侧安全岛。
17.基于本发明的另一个方面，一种平行流交叉口左转非机动车斜插式穿越方法，所述方法包括交通几何设计和信号控制，所述交通几何设计具体为：
18.对于平行流交叉口的各个进口，在移位左转机动车道和进口直行车道之间均设置移位左转非机动车道，移位左转非机动车道靠近主信号的一侧称为移位左转非机动车道首端，靠近预信号的一侧称为移位左转非机动车道末端；
19.在平行流交叉口的主信号路口中央，西进口的直行机动车行驶轨迹和南进口的左转机动车行驶轨迹之间设置南进口的左转非机动车单向车道，南进口的左转非机动车单向车道的一端与位于西进口的移位左转非机动车道首端相连，南进口的左转非机动车单向车道的另一端与安全岛相连；
20.在平行流交叉口的主信号路口中央，东进口的直行机动车行驶轨迹和北进口的左转机动车行驶轨迹之间设置北进口的左转非机动车单向车道，北进口的左转非机动车单向车道的一端与位于东进口的移位左转非机动车道首端相连，北进口的左转非机动车单向车道的另一端与安全岛相连；
21.在平行流交叉口的主信号路口中央，南进口的直行机动车行驶轨迹和东进口的左转机动车行驶轨迹之间设置东进口的左转非机动车单向车道，东进口的左转非机动车单向车道的一端与位于南进口的移位左转非机动车道首端相连，东进口的左转非机动车单向车道的另一端与安全岛相连；
22.在平行流交叉口的主信号路口中央，北进口的直行机动车行驶轨迹和西进口的左转机动车行驶轨迹之间设置西进口的左转非机动车单向车道，西进口的左转非机动车单向车道的一端与位于北进口的移位左转非机动车道首端相连，北进口的左转非机动车单向车
道的另一端与安全岛相连；
23.在平行流交叉口预信号处，沿垂直于出口车道的方向设置从移位左转非机动车道末端至路侧的横向左转非机动车道；
24.所述信号控制具体为：
25.主信号处，主信号机动车为两相位信号控制，分别为东西直行和南北左转组成的组合相位以及南北直行和东西左转组成的组合相位；
26.当主信号机动车相位绿灯显示东西直行和南北左转时，南北左转非机动车从安全岛经左转非机动车单向车道和移位左转非机动车道行驶至预信号处，此过程为第一阶段，再根据预信号左转非机动车信号灯指示，停车等待或者通过横向左转非机动车道，通过横向左转非机动车道的过程为第二阶段；
27.当主信号机动车相位绿灯显示南北直行和东西左转时，东西左转非机动车从安全岛经左转非机动车单向车道和移位左转非机动车道行驶至预信号处，再根据预信号左转非机动车信号灯指示，停车等待或者通过横向左转非机动车道。
28.基于本发明的另一个方面，一种平行流交叉口左转非机动车斜插式穿越系统，用于执行一种平行流交叉口左转非机动车斜插式穿越方法。
29.本发明的有益效果是：本发明提出了一种平行流交叉口左转非机动车斜插式穿越方法及系统，本发明通过对平行流交叉口的几何布局进行优化改进，在不影响平行流交叉口机动车运行的情况下，解决了平行流交叉口左转非机动车和直行机动车行驶轨迹相互冲突的问题。同时给出相应的控制方法，以保证平行流交叉口左转非机动车安全通行。通过在左转和直行机动车行驶轨迹之间设置路口左转非机动车道，并采用彩色路面铺装，使得可以更加精细化管控平行流交叉口交通组织，提升平行流交叉口运行效率。
附图说明
30.图1为具体实施方式一的平行流交叉口左转非机动车斜插式穿越方法的交通设计和第一阶段交通组织示意图；
31.图中，e为进口左转车道，g为进口直行车道(相当于专利cn109615893a中的直行车道)，f为移位左转车道(相当于专利cn109615893a中的逆向右转车道)，h为预信号交叉口(相当于专利cn109615893a中的临时交叉口)，d为左转非机动车单向车道，b为左转非机动车二次停车待行区，a为安全岛，c为路侧；
32.图2为具体实施方式一的平行流交叉口左转非机动车斜插式穿越方法的交通设计和第二阶段交通组织示意图；
33.图3为具体实施方式一的平行流交叉口左转非机动车斜插式穿越的信号相位相序方案的示意图；
34.图4为具体实施方式六的平行流交叉口左转非机动车斜插式穿越方法的交通设计和交通组织示意图；
35.图中，j为进口左转车道，h为进口直行车道(相当于专利cn109615893a中的直行车道)，i为移位左转机动车道(相当于专利cn109615893a中的逆向右转车道)，k为预信号交叉口(相当于专利cn109615893a中的临时交叉口)，d为移位左转非机动车道，c为移位左转非机动车道首端，e为移位左转非机动车道末端，b为左转非机动车单向车道，a为安全岛，f为
横向左转非机动车道，g为路侧；
36.图5为具体实施方式六的平行流交叉口左转非机动车斜插式穿越的主信号相位相序方案的示意图。
具体实施方式
37.具体实施方式一、结合图1、图2和图3说明本实施方式。本实施方式所述的一种平行流交叉口左转非机动车斜插式穿越方法，包括交通几何设计和信号控制；所述交通几何设计具体为：
38.对于平行流交叉口的各个进口，在移位左转车道和进口直行车道之间、且靠近主信号交叉口一侧均设置左转非机动车二次停车待行区；
39.以西进口为例，进口方向是指从西侧向主信号交叉口行驶的方向，西进口的机动车直行车道为图1中的g；对于其它进口的定义同理；
40.在平行流交叉口的主信号路口中央，西进口的直行机动车行驶轨迹和同相位放行的南进口左转机动车行驶轨迹之间设置南进口的左转非机动车单向车道，南进口的左转非机动车单向车道连接到位于西进口的左转非机动车二次停车待行区；
41.在平行流交叉口的主信号路口中央，东进口的直行机动车行驶轨迹和同相位放行的北进口左转机动车行驶轨迹之间设置北进口的左转非机动车单向车道，北进口的左转非机动车单向车道连接到位于东进口的左转非机动车二次停车待行区；
42.在平行流交叉口的主信号路口中央，南进口的直行机动车行驶轨迹和同相位放行的东进口左转机动车行驶轨迹之间设置东进口的左转非机动车单向车道，东进口的左转非机动车单向车道连接到位于南进口的左转非机动车二次停车待行区；
43.在平行流交叉口的主信号路口中央，北进口的直行机动车行驶轨迹和同相位放行的西进口左转机动车行驶轨迹之间设置西进口的左转非机动车单向车道，西进口的左转非机动车单向车道连接到位于北进口的左转非机动车二次停车待行区；
44.将左转非机动车单向车道称为“路口左转非机动车斜道”，仅供左转非机动车从安全岛行驶至左转非机动车二次停车待行区，不允许反向通行，可采用彩色路面铺装以增加醒目性。左转非机动车从安全岛(图1中a)到达此处后停车等待第二阶段信号灯指示。当左转非机动车二次停车待行区所能容纳的非机动车数量不满足需求时，可根据需要部分占用移位左转车道和进口直行车道之间的隔离带以增加左转非机动车二次停车待行区面积；
45.所述信号控制具体为：
46.主信号机动车为两相位信号控制，所述两相位分别为东西直行和南北左转组成的组合相位以及南北直行和东西左转组成的组合相位；
47.主信号南北左转非机动车第一阶段(从安全岛至二次停车待行区)与东西直行和南北左转同相位放行，主信号南北左转非机动车第二阶段(从二次停车待行区至安全岛)与南北直行和东西左转同相位放行。主信号东西左转非机动车第一阶段与南北直行和东西左转同相位放行，主信号东西左转非机动车第二阶段与东西直行和南北左转同相位放行；
48.当主信号机动车相位绿灯显示东西直行和南北左转时，南、北左转非机动车从安全岛经南、北进口的左转非机动车单向车道行驶至西、东进口的左转非机动车二次停车待行区；主信号机动车相位绿灯显示南北直行和东西左转时，上一相位的南、北左转非机动车
从西、东进口的左转非机动车二次停车待行区经路口非机动车横道行驶至路侧安全岛；所述路口非机动车横道为主信号路口与人行横道并行的非机动车道，且比人行横道更靠近主信号交叉口中央；
49.当主信号机动车相位绿灯显示南北直行和东西左转时，东、西左转非机动车从安全岛经东、西进口的左转非机动车单向车道行驶至南、北进口的左转非机动车二次停车待行区，主信号机动车相位绿灯显示东西直行和南北左转时，上一相位的东、西左转非机动车从南、北进口的左转非机动车二次停车待行区经路口非机动车横道行驶至路侧安全岛。
50.南北左转非机动车第一阶段从安全岛经路口左转非机动车道行驶至左转非机动车二次停车待行区。南北左转非机动车在第一阶段相位放行时，主信号机动车相位绿灯显示东西直行和南北左转，左转非机动车和机动车相位允许放行车流不存在冲突。南北左转非机动车第二阶段从左转非机动车二次停车待行区行驶至路侧安全岛，从而实现了整个左转过程。南北左转非机动车在第二阶段相位放行时，主信号机动车相位绿灯显示南北直行和东西左转，左转非机动车和机动车相位允许放行车流不存在冲突。
51.东西左转非机动车第一阶段从安全岛经路口左转非机动车道行驶至左转非机动车二次停车待行区。东西左转非机动车在第一阶段相位放行时，主信号机动车相位绿灯显示南北直行和东西左转，左转非机动车和机动车相位允许放行车流不存在冲突。东西左转非机动车第二阶段从左转非机动车二次停车待行区行驶至路侧安全岛，从而实现了整个左转过程。东西左转非机动车在第二阶段相位放行时，主信号机动车相位绿灯显示东西直行和南北左转，左转非机动车和机动车相位允许放行车流不存在冲突。
52.具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是，所述左转非机动车二次停车待行区的容量满足如下条件：
[0053][0054]
式中：n
max
为左转非机动车二次停车待行区所能容纳的非机动车数量，单位为辆；μ为非机动车流量波动系数；c为信号周期时长，单位为秒；为左转非机动车交通需求，单位为辆/秒。
[0055]
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式二不同的是，所述左转非机动车从安全岛经左转非机动车单向车道行驶至左转非机动车二次停车待行区的过程为第一阶段，左转非机动车完成第一阶段所需的时间满足条件：左转非机动车完成第一阶段所需的时间不大于机动车相位时长；
[0056][0057]
式中：l1为左转非机动车从安全岛到达左转非机动车二次停车待行区的行驶轨迹长度，单位为米；为左转非机动车行驶速度，单位为米/秒；为左转非机动车在第一阶段，安全岛至左转非机动车二次停车待行区之间通行区域的饱和流率，单位为辆/秒；为第一阶段机动车相位时长，单位为秒。
[0058]
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式三不同的是，所述左转非机动车从左转非机动车二次停车待行区经路口非机动车横道行驶至路侧安全岛的过程为第二阶段，
左转非机动车二次停车待行区的清空时间满足如下约束：
[0059][0060]
式中：l2为左转非机动车在第二阶段从左转非机动车二次停车待行区到达安全岛的行驶轨迹长度，单位为米；为左转非机动车在第二阶段从左转非机动车二次停车待行区至路侧安全岛之间通行区域的饱和流率，单位为辆/秒；为第二阶段机动车相位时长，单位为秒。
[0061]
本实施方式是为了避免第二阶段左转非机动车相位结束后，左转非机动车滞留在左转非机动车二次停车待行区。
[0062]
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式四不同的是，所述平行流交叉口为左转左置、左转中置或左转右置的平行流交叉口。
[0063]
本实施方式中的平行流交叉口为专利cn109615893a中的左转右置平行流交叉口设计方案，或者专利cn110060488a中的左转左置、左置中置平行流交叉口设计方案。
[0064]
具体实施方式六、结合图4和图5说明本实施方式。本实施方式所述的一种平行流交叉口左转非机动车斜插式穿越方法，包括交通几何设计和信号控制；所述交通几何设计具体为：
[0065]
对于平行流交叉口的各个进口，在移位左转机动车道和进口直行车道之间均设置移位左转非机动车道，移位左转非机动车道靠近主信号的一侧称为移位左转非机动车道首端，靠近预信号的一侧称为移位左转非机动车道末端；
[0066]
以西进口为例，进口方向是指从西侧向主信号交叉口行驶的方向，西进口的机动车直行车道为图4中的h；对于其它进口的定义同理；
[0067]
移位左转非机动车道仅供左转非机动车从主信号到达预信号，不允许反向通行，可采用彩色路面铺装以增加醒目性；
[0068]
在平行流交叉口的主信号路口中央，西进口的直行机动车行驶轨迹和南进口的左转机动车行驶轨迹之间设置南进口的左转非机动车单向车道，南进口的左转非机动车单向车道的一端与位于西进口的移位左转非机动车道首端相连，南进口的左转非机动车单向车道的另一端与安全岛相连；
[0069]
在平行流交叉口的主信号路口中央，东进口的直行机动车行驶轨迹和北进口的左转机动车行驶轨迹之间设置北进口的左转非机动车单向车道，北进口的左转非机动车单向车道的一端与位于东进口的移位左转非机动车道首端相连，北进口的左转非机动车单向车道的另一端与安全岛相连；
[0070]
在平行流交叉口的主信号路口中央，南进口的直行机动车行驶轨迹和东进口的左转机动车行驶轨迹之间设置东进口的左转非机动车单向车道，东进口的左转非机动车单向车道的一端与位于南进口的移位左转非机动车道首端相连，东进口的左转非机动车单向车道的另一端与安全岛相连；
[0071]
在平行流交叉口的主信号路口中央，北进口的直行机动车行驶轨迹和西进口的左转机动车行驶轨迹之间设置西进口的左转非机动车单向车道，西进口的左转非机动车单向车道的一端与位于北进口的移位左转非机动车道首端相连，北进口的左转非机动车单向车
道的另一端与安全岛相连；
[0072]
左转非机动车单向车道称为“路口左转非机动车斜道”，仅供左转非机动车从安全岛行驶至移位左转非机动车道，不允许反向通行，可采用彩色路面铺装以增加醒目性；
[0073]
在平行流交叉口预信号处，沿垂直于出口车道的方向设置从移位左转非机动车道末端至路侧的横向左转非机动车道；
[0074]
横向左转非机动车道仅供左转非机动车从移位左转非机动车道末端行驶至路侧，不允许反向通行，可采用彩色路面铺装以增加醒目性；
[0075]
所述信号控制具体为：
[0076]
主信号处，主信号机动车为两相位信号控制，分别为东西直行和南北左转组成的组合相位以及南北直行和东西左转组成的组合相位；
[0077]
主信号南北左转非机动车与东西直行和南北左转机动车同相位放行，主信号东西左转非机动车与南北直行和东西左转机动车同相位放行；
[0078]
预信号处，左转非机动车在预信号交叉口通过横向左转非机动车道的时间不允许和预信号进口直行放行时段，以及出口直行车道上机动车穿越横向左转非机动车道的时段相重合。若可通行时段时长不满足左转非机动车通过横向左转非机动车道的需求，可通过增加横向左转非机动车道宽度解决；
[0079]
为避免左转非机动车通过横向左转非机动车道的时间与出口直行车道上机动车穿越横向左转非机动车道的时段相重合，需在预信号处，设置控制出口直行车道上机动车放行的信号灯，使左转非机动车通过横向左转非机动车道时，控制出口直行车道的信号灯显示红灯，从而避免两者相互冲突。
[0080]
所述平行流交叉口左转非机动车跟随左转机动车穿越的交通组织系统包括：
[0081]
当主信号机动车相位绿灯显示东西直行和南北左转时，南北左转非机动车从安全岛经左转非机动车单向车道和移位左转非机动车道行驶至预信号处，此过程为第一阶段，再根据预信号左转非机动车信号灯指示，停车等待或者通过横向左转非机动车道，通过横向左转非机动车道的过程为第二阶段；当东西直行机动车在东西进口路段上预信号交叉口控制信号灯显示红灯期间，南北左转非机动车选取其中一段时长作为第二阶段放行绿灯，此阶段控制出口直行车道的信号灯显示红灯。
[0082]
左转非机动车和机动车相位允许放行车流不存在冲突。南北左转非机动车第二阶段从移位左转非机动车道末端经横向左转非机动车道行驶至路侧，实现了平行流交叉口非机动车左转。南北左转非机动车在第二阶段通过横向左转非机动车道的时段不允许和预信号东西直行放行时段，以及东西直行车辆沿出口车道到达横向左转非机动车道的时段相重合；
[0083]
当主信号机动车相位绿灯显示南北直行和东西左转时，东西左转非机动车从安全岛经左转非机动车单向车道和移位左转非机动车道行驶至预信号处，再根据预信号左转非机动车信号灯指示，停车等待或者通过横向左转非机动车道；当南北直行机动车在南北进口路段上预信号交叉口控制信号灯显示红灯期间，东西左转非机动车选取其中一段时长作为第二阶段放行绿灯，此阶段控制出口直行车道的信号灯显示红灯。
[0084]
东西左转非机动车在第一阶段通过主信号时，主信号机动车相位绿灯显示南北直
行和东西左转，左转非机动车和机动车相位允许放行车流不存在冲突。东西左转非机动车第二阶段从移位左转非机动车道末端经横向左转非机动车道行驶至路侧，实现了平行流交叉口非机动车左转。东西左转非机动车在第二阶段通过横向左转非机动车道的时段不允许和预信号南北直行放行时段，以及南北直行车辆沿出口车道到达横向左转非机动车道的时段相重合；
[0085]
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式六不同的是，所述移位左转非机动车道的容量满足如下条件：
[0086][0087]
式中：n
max
为移位左转非机动车道所能容纳的非机动车数量，单位为辆；μ为非机动车流量波动系数；c为信号周期时长，单位为秒；为左转非机动车交通需求，单位为辆/秒。
[0088]
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式七不同的是，所述左转非机动车在第一阶段通过主信号交叉口所需的时间不大于机动车相位时长，具体条件如下；
[0089][0090]
式中：l1为左转非机动车在第一阶段从安全岛到达移位左转非机动车道首端的行驶轨迹长度，单位为米；为左转非机动车行驶速度，单位为米/秒；为左转非机动车在第一阶段，安全岛至移位左转非机动车道首端之间通行区域的饱和流率，单位为辆/秒；为第一阶段机动车相位时长，单位为秒；
[0091]
所述左转非机动车在第二阶段放行相位时长计算如下：
[0092][0093]
式中：为左转非机动车在第二阶段放行相位时长，单位为秒；l2为左转非机动车在第二阶段通过横向左转非机动车道长度，单位为米；为左转非机动车在第二阶段，横向左转非机动车道饱和流率，单位为辆/秒。
[0094]
具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式八不同的是，所述平行流交叉口为左转左置、左转中置或左转右置的平行流交叉口。
[0095]
本实施方式中的平行流交叉口为专利cn109615893a中的左转右置平行流交叉口设计方案，或者专利cn110060488a中的左转左置、左置中置平行流交叉口设计方案。
[0096]
具体实施方式十：本实施方式的一种平行流交叉口左转非机动车斜插式穿越系统，该系统用于执行具体实施方式一至具体实施方式九之一的一种平行流交叉口左转非机动车斜插式穿越方法。
[0097]
本发明的上述算例仅为详细地说明本发明的计算模型和计算流程，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。