十字形逆向左转交叉口的全感应式独立信号控制技术

1.本发明属于交通信号控制技术领域，涉及一种十字形逆向左转交叉口的全感应式独立信号控制技术。


背景技术：

2.逆向左转车道是指信号控制交叉口的出口道路上，准许准备进入交叉口的左转车辆在特定时间内使用的车行道。逆向左转交叉口是指在一条或多条出口道路上设置逆向左转车道的信号控制交叉口。
3.根据信号控制交叉口的交通运行过程，出口道路在不服务上游进口的直行车辆和相交道路的左转车辆时往往会处于相对闲置的状态。人们利用上述特点，将这些出口道路内侧的车行道设置成逆向左转车道，准许准备进入交叉口的左转车辆在出口道路相对闲置时驶入逆向左转车道排队等候，左转方向指示信号灯启亮绿灯后，逆向左转车道和左转进口车道内的车辆一起通过交叉口。逆向左转车道提高了存量出口道路的利用程度，增加了左转车辆的服务能力，为降低交叉口的交通负荷创造了条件，但是，如果没有及时清空逆向左转车道内的左转车辆或者左转车辆违规进入逆向左转车道，都有可能引发交通事故。
4.独立信号控制是指不考虑相邻交叉口的时间距离关系，独立控制一个交叉口的交通信号灯的技术。全感应式独立信号控制是独立信号控制的一种形式，它的主要特点是：在交叉口的所有进口车道上安装机动车检测器，为机动车相位设计绿灯感应逻辑，根据实时感知的机动车交通需求，在一定范围内自动调整机动车相位的绿灯时长。与其他形式的独立信号控制相比，全感应式独立信号控制不需要预测机动车交通需求，不依赖优化模型生成机动车相位的绿灯时长，具有工作原理简单、计算开销小、响应速度快等优点，城市中的很多信号控制交叉口可以在全天或者一天中的部分时段实施全感应式独立信号控制。
5.逆向左转交叉口改变了常规的道路空间布局，使用了一些新的交通控制设施，对交通运行过程提出了一些新的要求，传统的全感应式独立信号控制技术无法直接应用于逆向左转交叉口。因此，有必要为逆向左转交叉口开发一种新的全感应式独立信号控制技术。


技术实现要素：

6.针对现有技术存在的上述问题，本发明提供一种十字形逆向左转交叉口的全感应式独立信号控制技术。
7.本发明采用的技术方案如下：
8.一种十字形逆向左转交叉口的全感应式独立信号控制技术，本发明提出逆向左转交叉口在道路空间布局和交通控制设施方面必备的技术条件。在进口车道和逆向左转车道安装机动车检测器。将逆向左转车道的作用解释为：在左转机动车相位的红灯期间，为准备进入交叉口的左转车辆提供排队空间。根据逆向左转车道的位置，制定相位显示顺序的设计原则，建立逆向左转车道入口相位与机动车相位的同步关系。为机动车相位设计绿灯感应逻辑，为逆向左转车道入口相位设计绿灯感应逻辑和红灯感应逻辑，在一定范围内自动
调整机动车相位的绿灯时长、逆向左转车道入口相位的绿灯时长和红灯时长。
9.从符号说明、道路空间布局、道路交通信号灯、道路交通标志、道路交通标线、机动车检测、相位显示顺序、交叉口信号控制逻辑、机动车相位的绿灯感应逻辑、逆向左转车道入口相位的绿灯感应逻辑、逆向左转车道入口相位的红灯感应逻辑等方面，介绍本发明的技术方案。具体如下：
10.一、符号说明
11.cm
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
逆向左转车道入口相位编号；
12.g
cm
ꢀꢀꢀꢀꢀ
相位cm的绿灯时长；
13.g
vi
ꢀꢀꢀꢀꢀ
相位vi的绿灯时长；
14.ꢀꢀꢀꢀ
相位的绿灯时长；
15.gap
vi,l
ꢀꢀ
相位vi的第l个进口车道检测器采集的空当时长；
16.gap
vi
ꢀꢀꢀ
相位vi的空当时长阈值；
17.pj
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
行人相位编号；
18.ꢀꢀꢀ
相位显示顺序中，相位vi的下一冲突行人相位编号的集合；
19.l
vi
ꢀꢀꢀꢀꢀ
相位vi的进口车道总数；
20.maxg
vi
ꢀꢀ
相位vi的最大绿灯时长；
21.ming
cm
ꢀꢀ
相位cm的最小绿灯时长；
22.ming
vi
ꢀꢀ
相位vi的最小绿灯时长；
[0023] 相位的最小绿灯时长；
[0024]
vi
ꢀꢀꢀꢀꢀ
机动车相位编号；
[0025]vvi
ꢀꢀꢀꢀꢀ
相位显示顺序中，准许与相位vi同时显示绿灯的机动车相位编号；
[0026]
ꢀꢀꢀꢀꢀ
相位cm的同步相位编号；
[0027]
ꢀꢀꢀꢀ
相位cm下游的左转相位编号；
[0028]
ꢀꢀꢀꢀ
相位显示顺序中，相位pj的上一冲突机动车相位编号的集合；
[0029]
ꢀꢀꢀꢀ
相位显示顺序中，相位pj的下一冲突机动车相位编号的集合；
[0030]
ꢀꢀꢀꢀ
相位显示顺序中，相位vi的上一冲突机动车相位编号的集合；
[0031]
ꢀꢀꢀꢀ
相位显示顺序中，相位vi的下一冲突机动车相位编号的集合。
[0032]
二、道路空间布局
[0033]
拟设置逆向左转车道的交叉口具有4个分支，每个分支都准许机动车双向通行，设置左转进口车道、直行进口车道、直右进口车道。
[0034]
拟设置逆向左转车道的交叉口分支，左转进口车道长度不得小于40m，出口道路的车行道总数不得少于3条；如果车长小于6m的机动车利用最内侧出口车道左转通过交叉口，转弯半径不得小于20m。
[0035]
设置逆向左转车道的交叉口分支，逆向左转车道数与左转进口车道数的总和不得多于左转车辆通过交叉口后进入的出口道路的车行道总数；如果道路中央没有实体分隔带，在禁止跨越对向车行道分界线上设置实体隔离栏；在最内侧左转进口车道的起点开辟逆向左转车道入口；在逆向左转车道入口上游10～30m处开辟机动车掉头开口。
[0036]
人行横道长度超过16m时，在人行横道中央设置行人过街安全岛，行人过街安全岛的宽度不得小于2m。
[0037]
三、道路交通信号灯
[0038]
按照现行国家标准《道路交通信号灯设置与安装规范》的规定，安装机动车信号灯、左转方向指示信号灯和行人信号灯。在逆向左转车道入口安装一种特殊形式的车道信号灯，它使用的图案包括红色叉形、绿色指向左下方箭头、黄色指向左下方箭头。
[0039]
机动车信号灯、左转方向指示信号灯和车道信号灯的灯色转换顺序是红
→
绿
→
黄
→
红。行人信号灯的灯色转换顺序是红
→
绿
→
绿闪
→
红。
[0040]
直行进口车道和直右进口车道内的车辆按照机动车信号灯的指示通过交叉口。逆向左转车道和左转进口车道内的车辆按照左转方向指示信号灯的指示通过交叉口。逆向左转车道入口上游的车辆按照车道信号灯的指示进入逆向左转车道。人行横道边缘的行人按照行人信号灯的指示通过人行横道。
[0041]
直行相位是机动车信号灯的控制单元。左转相位是左转方向指示信号灯的控制单元。行人相位是行人信号灯的控制单元。逆向左转车道入口相位是车道信号灯的控制单元。
[0042]
四、道路交通标志
[0043]
按照现行国家标准《道路交通标志和标线》的规定，在机动车掉头开口远离交叉口一侧设置允许掉头标志、告示标志，告示标志上的文字是前方逆向左转车道。在逆向左转车道入口靠近交叉口一侧设置禁止大型客车和载货汽车驶入标志、可变信息标志。
[0044]
车道信号灯显示绿灯时，可变信息标志显示绿色文字：准许左转车辆驶入；
[0045]
车道信号灯显示黄灯时，可变信息标志显示黄色文字：准许左转车辆驶入；
[0046]
车道信号灯显示红灯时，可变信息标志显示红色文字：禁止左转车辆驶入。
[0047]
按照现行国家标准《道路交通标志和标线》的规定，设置其他交通标志。
[0048]
五、道路交通标线
[0049]
逆向左转车道内使用彩色铺装路面，不设置导向箭头。
[0050]
参考现行国家标准《道路交通标志和标线》对减速让行线和停车让行线的规定，在逆向左转车道终点设置白色虚实线，远离交叉口一侧为白色实线，靠近交叉口一侧为白色虚线。
[0051]
按照现行国家标准《道路交通标志和标线》的规定，在逆向左转车道靠近道路中央一侧设置单黄实线。在逆向左转车道起点和靠近出口道路边缘一侧设置黄色虚实线，禁止使用逆向左转车道进入交叉口的车辆越线，准许使用逆向左转车道离开交叉口的车辆越线。在最内侧左转进口车道的逆向左转车道入口设置网状线。
[0052]
按照现行国家标准《道路交通标志和标线》的规定，设置其他道路交通标线。
[0053]
六、机动车检测
[0054]
在机动车相位的每条进口车道安装机动车检测器，称为进口车道检测器，采集停止线上游30m处的空当时长。空当时长是指一条车行道上，后车车头到达检测器前，前车车尾离开检测器的时长。空当时长从前车车尾离开检测器时刻开始计时，至后车车头到达检测器时刻结束计时。如果车身的任意部分位于检测器上，空当时长＝0s。
[0055]
在逆向左转车道安装机动车检测器，称为逆向左转车道检测器，采集逆向左转车道内的车辆数和车辆排队长度。车辆速度由高于5km/h降低至5km/h及以下时，认为车辆进
入排队状态；车辆速度由5km/h及以下提高至10km/h及以上时，认为车辆离开排队状态。
[0056]
七、相位显示顺序
[0057]
将逆向左转车道的作用解释为：在左转相位的红灯期间，为准备进入交叉口的左转车辆提供排队空间。据此，为逆向左转交叉口制定相位显示顺序的设计原则。
[0058]
如果北出口设置逆向左转车道，采用北进口左转相位前置、东进口直行相位后置的相位显示顺序，其中，北进口左转相位是北进口逆向左转车道入口相位的下游左转相位，东进口直行相位是北进口逆向左转车道入口相位的同步相位。
[0059]
如果东出口设置逆向左转车道，采用东进口左转相位前置、南进口直行相位后置的相位显示顺序，其中，东进口左转相位是东进口逆向左转车道入口相位的下游左转相位，南进口直行相位是东进口逆向左转车道入口相位的同步相位。
[0060]
如果南出口设置逆向左转车道，采用南进口左转相位前置、西进口直行相位后置的相位显示顺序，其中，南进口左转相位是南进口逆向左转车道入口相位的下游左转相位，西进口直行相位是南进口逆向左转车道入口相位的同步相位。
[0061]
如果西出口设置逆向左转车道，采用西进口左转相位前置、北进口直行相位后置的相位显示顺序，其中，西进口左转相位是西进口逆向左转车道入口相位的下游左转相位，北进口直行相位是西进口逆向左转车道入口相位的同步相位。
[0062]
原则上，逆向左转车道入口相位可以与它的同步相位同时启亮和切断绿灯。自同步相位的红灯结束时刻开始，如果逆向左转车道内有车辆正在离开交叉口，禁止逆向左转车道入口相位启亮绿灯；如果无法确保逆向左转车道入口相位的绿灯时长达到它的最小绿灯时长，禁止逆向左转车道入口相位启亮绿灯。逆向左转车道入口相位启亮绿灯后，如果逆向左转车道内的车辆排队长度即将达到逆向左转车道入口，应当切断逆向左转车道入口相位的绿灯。
[0063]
八、交叉口信号控制逻辑
[0064]
信号控制机每秒运行一次交叉口信号控制逻辑，按照机动车相位
→
行人相位
→
逆向左转车道入口相位的顺序，确定每个相位的信号灯在下一秒的灯色。控制过程中，直行相位、左转相位和逆向左转车道入口相位的黄灯时长都取3s，不同相位之间的绿灯间隔时长以及行人相位的绿灯时长都是固定值。
[0065]
相位vi显示绿灯时，如果相位vi的绿灯感应逻辑生成了绿灯切断请求，相位vi在下一秒显示黄灯，开始执行相位vi至和中每个相位的绿灯间隔时长，反之，相位vi继续显示绿灯，执行相位vi的绿灯感应逻辑。
[0066]
相位vi显示黄灯时，如果相位vi的黄灯时长没有执行完毕，相位vi继续显示黄灯，反之，相位vi在下一秒显示红灯。
[0067]
相位vi显示红灯时，如果中所有相位至相位vi的绿灯间隔时长都执行完毕，相位vi在下一秒显示绿灯，反之，相位vi继续显示红灯。
[0068]
相位pj显示绿灯时，如果相位pj的绿灯时长没有执行完毕，相位pj继续显示绿灯，反之，相位pj在下一秒显示绿闪灯，开始执行相位pj至中每个相位的绿灯间隔时长。
[0069]
相位pj显示绿闪灯时，如果相位pj至中所有相位的绿灯间隔时长都执行完毕，相位pj在下一秒显示红灯，反之，相位pj继续显示绿闪灯。
[0070]
相位pj显示红灯时，如果中所有相位至相位pj的绿灯间隔时长都执行完毕，相位pj在下一秒显示绿灯，反之，相位pj继续显示红灯。
[0071]
相位cm显示绿灯时，如果相位cm的绿灯感应逻辑生成了绿灯切断请求，相位cm在下一秒显示黄灯，反之，相位cm继续显示绿灯，执行相位cm的绿灯感应逻辑。
[0072]
相位cm显示黄灯时，如果相位cm的黄灯时长没有执行完毕，相位cm继续显示黄灯，反之，相位cm在下一秒显示红灯。
[0073]
相位cm显示红灯时，如果相位cm的红灯感应逻辑生成了红灯切断请求，相位cm在下一秒显示绿灯，反之，相位cm继续显示红灯，执行相位cm的红灯感应逻辑。
[0074]
九、机动车相位的绿灯感应逻辑
[0075]
为相位vi设置最小绿灯时长、最大绿灯时长和空当时长阈值。一个进口车道检测器采集的空当时长大于空当时长阈值时，认为该进口车道出现车流间断。
[0076]
对于具有逆向左转车道的相位vi，自绿灯时长达到最小绿灯时长开始，满足下列条件之一时，准许生成绿灯切断请求：
[0077]
1.每条进口车道都出现过车流间断，同时，逆向左转车道内没有车辆；
[0078]
2.绿灯时长达到最大绿灯时长。
[0079]
对于不具有逆向左转车道的相位vi，自绿灯时长达到最小绿灯时长开始，满足下列条件之一时，准许生成绿灯切断请求：
[0080]
1.每条进口车道都出现过车流间断；
[0081]
2.绿灯时长达到最大绿灯时长。
[0082]
如果准许相对进口的一个前置相位生成绿灯切断请求，立即为它生成绿灯切断请求；如果准许相对进口的所有后置相位生成绿灯切断请求，立即为它们生成绿灯切断请求。
[0083]
十、逆向左转车道入口相位的绿灯感应逻辑
[0084]
为相位cm设置最小绿灯时长，它的取值小于等于相位的最小绿灯时长。在相位的逆向左转车道内设置车辆排队长度控制点。
[0085]
自相位cm的绿灯时长达到最小绿灯时长开始，满足下列条件之一时，为相位cm生成绿灯切断请求：
[0086]
1.相位的逆向左转车道内的车辆排队长度达到控制点；
[0087]
2.相位在下一秒显示黄灯。
[0088]
十一、逆向左转车道入口相位的红灯感应逻辑
[0089]
满足下列条件之一时，为相位cm生成红灯切断请求：
[0090]
1.相位在下一秒显示绿灯，同时，相位的逆向左转车道内没有车辆；
[0091]
2.相位的绿灯时长小于等于相位的最小绿灯时长减去相位cm的最小绿灯时长，同时，相位的逆向左转车道内没有车辆。
[0092]
本发明的有益效果为：本发明可以为逆向左转交叉口的交通渠化设计和交通信号控制提供直接指导，有助于降低逆向左转车道的安全风险，发挥逆向左转车道的服务能力，提升交叉口的整体性能。
附图说明
[0093]
图1是设置逆向左转车道的交叉口分支的典型特征。
[0094]
图2是逆向左转交叉口的相位设置方式。
[0095]
图3(a)是交叉口的东侧分支设置逆向左转车道后可以采用的相位显示顺序1。
[0096]
图3(b)是交叉口的东侧分支设置逆向左转车道后可以采用的相位显示顺序2。
[0097]
图3(c)是交叉口的东侧分支设置逆向左转车道后可以采用的相位显示顺序3。
[0098]
图3(d)是交叉口的东侧分支设置逆向左转车道后可以采用的相位显示顺序4。
[0099]
图4是交叉口的南北分支设置逆向左转车道后可以采用的相位显示顺序。
[0100]
图5是交叉口的所有分支设置逆向左转车道后可以采用的相位显示顺序。
具体实施方式
[0101]
以下结合实施案例对本发明的具体实施方式做进一步说明。
[0102]
一种十字形逆向左转交叉口的全感应式独立信号控制技术，具体内容如下：
[0103]
设置逆向左转车道的交叉口分支的典型特征，如图1所示。进口车道长度为50m，人行横道宽度为6m，行人过街安全岛宽度为2m。机动车掉头开口上游端到逆向左转车道开口上游端的距离取20m，机动车掉头开口宽度取5m，逆向左转车道入口宽度取5m，逆向左转车道入口下游端到车辆排队长度控制点的距离取6m。
[0104]
逆向左转交叉口的相位设置方式，如图2所示。
[0105]
相位v1是东进口左转相位编号；
[0106]
相位v2是西进口直行相位编号；
[0107]
相位v3是南进口左转相位编号；
[0108]
相位v4是北进口直行相位编号；
[0109]
相位v5是西进口左转相位编号；
[0110]
相位v6是东进口直行相位编号；
[0111]
相位v7是北进口左转相位编号；
[0112]
相位v8是南进口直行相位编号；
[0113]
相位p2是南侧行人相位编号；
[0114]
相位p4是西侧行人相位编号；
[0115]
相位p6是北侧行人相位编号；
[0116]
相位p8是东侧行人相位编号；
[0117]
如果北进口设置逆向左转车道，相位c7是北进口逆向左转车道入口相位编号；
[0118]
如果东进口设置逆向左转车道，相位c1是东进口逆向左转车道入口相位编号；
[0119]
如果南进口设置逆向左转车道，相位c3是南进口逆向左转车道入口相位编号；
[0120]
如果西进口设置逆向左转车道，相位c5是西进口逆向左转车道入口相位编号。
[0121]
直行相位、左转相位和逆向左转车道入口相位的最小绿灯时长分别取12s、5s和5s。直行相位和左转相位的最大绿灯时长取40s。空当时长阈值取2s。
[0122]
交叉口的东侧分支设置逆向左转车道后可以采用的相位显示顺序，如图3所示。图3(a)的前置相位是v3、v7、v1、v5，图3(b)的前置相位是v3、v7、v1、v6，图3(c)的前置相位是v4、v7、v1、v5，图3(d)的前置相位是v4、v7、v1、v6。
[0123]
交叉口的南北分支设置逆向左转车道后可以采用的相位显示顺序，如图4所示。前置相位是v3、v7、v1、v5。
[0124]
交叉口的所有分支设置逆向左转车道后可以采用的相位显示顺序，如图5所示。前置相位是v3、v7、v1、v5。
[0125]
机动车相位的绿灯感应逻辑，如表1所示，表1是机动车相位的绿灯感应逻辑。
[0126]
表1
[0127][0128]
逆向左转车道入口相位的绿灯感应逻辑，如表2所示，表2是逆向左转车道入口相位的绿灯感应逻辑。
[0129]
表2
[0130][0131]
逆向左转车道入口相位的红灯感应逻辑，如表3所示，表3是逆向左转车道入口相位的红灯感应逻辑。
[0132]
表3
[0133][0134]
以上所述实施案例仅表达本发明的实施方式，但并不能因此而理解为对本发明专利的范围的限制，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。