本發(fā)明涉及交通信號控制領(lǐng)域,尤其涉及一種交叉路口信號相位設(shè)計方法。
背景技術(shù):
信號相位設(shè)計是信號控制方案設(shè)計的第一步,它直接影響交叉口交通流的安全性,以及交叉口的各種運行效益。信號相位設(shè)計通常是指交叉口各相位依次出現(xiàn)的順序以及各相位中通行的交通流向。
現(xiàn)有技術(shù)中的一些信號相位理論設(shè)計方案中雖然對信號交叉口的相位形式、相位類型及設(shè)計流程均有所研究,但操作起來仍需要大量的計算工作,因此對實際交叉口信號相位方案設(shè)計的指導(dǎo)作用并不明顯。
因此,提供一種操作簡便且能夠快速制定交叉路口的信號配置的信號相位設(shè)計方法成為本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的技術(shù)問題。
技術(shù)實現(xiàn)要素:
本發(fā)明旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題之一,提供一種交叉路口信號相位設(shè)計方法,以解決現(xiàn)有技術(shù)中的問題。
作為本發(fā)明的一個方面,提供一種交叉路口信號相位設(shè)計方法,其中,所述交叉路口包括至少一個方向組,每個所述方向組包括兩個相向的方向,若其中一個方向為當(dāng)前方向的同向,則另一個方向為當(dāng)前方向的對向,對于任意一個方向組,所述交叉路口信號相位設(shè)計方法包括:
通過左轉(zhuǎn)專用相位判斷依據(jù)判斷該方向組是否需要左轉(zhuǎn)專用相位;
若該方向組不需要左轉(zhuǎn)專用相位,則采用第一相位方案;
若該方向組需要左轉(zhuǎn)專用相位,則通過單口放行判斷依據(jù)判斷該方向組的左轉(zhuǎn)專用相位的放行形式是否滿足單口放行;
若該方向組的左轉(zhuǎn)專用相位的放行形式不滿足單口放行,則計算當(dāng)前方向進(jìn)口的直左交通流量和對向進(jìn)口的直左交通流量的比值得到對向交通流量比值結(jié)果,并根據(jù)所述對向交通流量比值結(jié)果采用相應(yīng)的相位方案,包括:
(a1)當(dāng)
(a2)當(dāng)
(a3)其他情況下,采用第二相位方案,
其中,m∈[1.2,1.4],n∈[1.8,2.2],ql表示當(dāng)前方向進(jìn)口的左轉(zhuǎn)交通流量,qt表示當(dāng)前方向進(jìn)口的直行交通流量,ql'表示對向進(jìn)口的左轉(zhuǎn)交通流量,qt'表示對向進(jìn)口的直行交通流量;
若該方向組的左轉(zhuǎn)專用相位的放行形式滿足單口放行,則計算當(dāng)前方向進(jìn)口的直行交通流量與當(dāng)前方向進(jìn)口的左轉(zhuǎn)交通流量的比值得到當(dāng)前方向的比值結(jié)果,以及計算對向進(jìn)口的直行交通流量與對向進(jìn)口的左轉(zhuǎn)交通流量的比值得到對向的比值結(jié)果,并根據(jù)所述當(dāng)前方向的比值結(jié)果和所述對向的比值結(jié)果采用相應(yīng)的相位方案,包括:
(b1)當(dāng)
(b2)當(dāng)
其中,m∈[1.2,1.4],ql表示當(dāng)前方向進(jìn)口的左轉(zhuǎn)交通流量,qt表示當(dāng)前方向進(jìn)口的直行交通流量,ql'表示對向進(jìn)口的左轉(zhuǎn)交通流量,qt'表示對向進(jìn)口的直行交通流量;
其中,所述第一相位方案為同一個方向組的兩個相向方向的左轉(zhuǎn)和直行同時放行;
所述第二相位方案為對稱式放行,包括同一個方向組的兩個相向方向的直行同時放行,同一個方向組的兩個相向方向的左轉(zhuǎn)同時放行,且同一個方向組的兩個相向方向的直行和左轉(zhuǎn)不同時放行;
所述第三相位方案為單口放行,包括同一個方向組的一個方向的左轉(zhuǎn)和直行同時放行,同一個方向組的另一個方向的左轉(zhuǎn)和直行同時放行,且同一個方向組的一個方向的左轉(zhuǎn)和直行與另一個方向的左轉(zhuǎn)和直行不同時放行;
所述第二相位方案的擴展方案a包括在所述第二相位方案上疊加同一個方向組的一個方向的左轉(zhuǎn)和直行同時放行;
所述第二相位方案的擴展方案b包括在所述第二相位方案上疊加同一個方向組的另一個方向的左轉(zhuǎn)和直行同時放行;
所述第三相位方案的擴展方案a包括在所述第三相位方案上疊加同一個方向組的兩個相向方向的直行同時放行;
所述第三相位方案的擴展方案b包括在所述第三相位方案上疊加同一個方向組的兩個相向方向的左轉(zhuǎn)同時放行。
優(yōu)選地,所述左轉(zhuǎn)專用相位判斷依據(jù)包括:
當(dāng)ql≥100pcu/h或者nl≥2或者nt'≥3時,設(shè)置左轉(zhuǎn)專用相位,
其中,ql表示當(dāng)前方向進(jìn)口的左轉(zhuǎn)交通流量,nl表示當(dāng)前方向進(jìn)口的左轉(zhuǎn)車道數(shù),nt'表示對向進(jìn)口的直行車道數(shù),pcu/h表示交通量的單位,為標(biāo)準(zhǔn)小汽車當(dāng)量交通量。
優(yōu)選地,所述左轉(zhuǎn)專用相位的放行形式包括單口放行和對稱式放行。
優(yōu)選地,所述單口放行相位判斷依據(jù)包括:
當(dāng)
其中,ql表示當(dāng)前方向進(jìn)口的左轉(zhuǎn)交通流量,qt表示當(dāng)前方向進(jìn)口的直行交通流量,ql'表示對向進(jìn)口的左轉(zhuǎn)交通流量,qt'表示對向進(jìn)口的直行交通流量,nl表示當(dāng)前方向進(jìn)口的左轉(zhuǎn)車道數(shù),nt表示當(dāng)前方向進(jìn)口的直行車道數(shù),nt'表示對向進(jìn)口的直行車道數(shù),nl'表示對向進(jìn)口的左轉(zhuǎn)車道數(shù),n∈[1.8,2.2],q∈[2,4]。
優(yōu)選地,所述交叉路口包括兩個方向組,其中一個方向組為東西方向組,另一個方向組為南北方向組,所述東西方向組包括東向進(jìn)口和西向進(jìn)口,所述南北方向組包括南向進(jìn)口和北向進(jìn)口。
本發(fā)明提供的交叉路口信號相位設(shè)計方法,通過選取交叉路口中任意一個方向組進(jìn)行相位方案設(shè)計,對選取的方向組進(jìn)行左轉(zhuǎn)專用相位判斷,并確定左轉(zhuǎn)相位放行形式,在此基礎(chǔ)上,對交通流量均衡性進(jìn)行判斷,從而確定該方向組的信號相位方案,然后重復(fù)上述步驟對其他方向組進(jìn)行相位方案設(shè)計,最終形成交叉路口的信號相位設(shè)計方案。本發(fā)明提供的交叉路口信號相位設(shè)計方案具有操作簡便、靈活性高以及適用性強的優(yōu)勢,適合計算機軟件編程實現(xiàn),可快速制定交叉口的信號配置相位方案,從而能夠有效提升信號交叉口控制方案設(shè)計的工作效率。
附圖說明
附圖是用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解,并且構(gòu)成說明書的一部分,與下面的具體實施方式一起用于解釋本發(fā)明,但并不構(gòu)成對本發(fā)明的限制。在附圖中:
圖1為本發(fā)明提供的交叉路口信號相位設(shè)計方法的流程圖。
圖2為本發(fā)明提供的典型四路交叉路口的信號相位設(shè)計方法的流程圖。
圖3為本發(fā)明提供的相位方案示意圖。
圖4為本發(fā)明提供的相位方案的擴展方案示意圖。
圖5為本發(fā)明提供的前進(jìn)路-長江路交叉路口示意圖。
圖6為本發(fā)明提供的前進(jìn)路-長江路交叉路口相位方案設(shè)計結(jié)果圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式進(jìn)行詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解的是,此處所描述的具體實施方式僅用于說明和解釋本發(fā)明,并不用于限制本發(fā)明。
作為本發(fā)明的一個方面,提供一種交叉路口信號相位設(shè)計方法,其中,所述交叉路口包括至少一個方向組,每個所述方向組包括兩個相向的方向,若其中一個方向為當(dāng)前方向的同向,則另一個方向為當(dāng)前方向的對向,對于任意一個方向組,如圖1所示,所述交叉路口信號相位設(shè)計方法包括:
s110、通過左轉(zhuǎn)專用相位判斷依據(jù)判斷該方向組是否需要左轉(zhuǎn)專用相位;
s120、若該方向組不需要左轉(zhuǎn)專用相位,則采用第一相位方案;
s130、若該方向組需要左轉(zhuǎn)專用相位,則通過單口放行判斷依據(jù)判斷該方向組的左轉(zhuǎn)專用相位的放行形式是否滿足單口放行;
s140、若該方向組的左轉(zhuǎn)專用相位的放行形式不滿足單口放行,則計算當(dāng)前方向進(jìn)口的直左交通流量和對向進(jìn)口的直左交通流量的比值得到對向交通流量比值結(jié)果,并根據(jù)所述對向交通流量比值結(jié)果采用相應(yīng)的相位方案,包括:
(a1)當(dāng)
(a2)當(dāng)
(a3)其他情況下,采用第二相位方案,
其中,m∈[1.2,1.4],n∈[1.8,2.2],ql表示當(dāng)前方向進(jìn)口的左轉(zhuǎn)交通流量,qt表示當(dāng)前方向進(jìn)口的直行交通流量,ql'表示對向進(jìn)口的左轉(zhuǎn)交通流量,qt'表示對向進(jìn)口的直行交通流量;
s150、若該方向組的左轉(zhuǎn)專用相位的放行形式滿足單口放行,則計算當(dāng)前方向進(jìn)口的直行交通流量與當(dāng)前方向進(jìn)口的左轉(zhuǎn)交通流量的比值得到當(dāng)前方向的比值結(jié)果,以及計算對向進(jìn)口的直行交通流量與對向進(jìn)口的左轉(zhuǎn)交通流量的比值得到對向的比值結(jié)果,并根據(jù)所述當(dāng)前方向的比值結(jié)果和所述對向的比值結(jié)果采用相應(yīng)的相位方案,包括:
(b1)當(dāng)
(b2)當(dāng)
其中,m∈[1.2,1.4],ql表示當(dāng)前方向進(jìn)口的左轉(zhuǎn)交通流量,qt表示當(dāng)前方向進(jìn)口的直行交通流量,ql'表示對向進(jìn)口的左轉(zhuǎn)交通流量,qt'表示對向進(jìn)口的直行交通流量;
其中,所述第一相位方案為同一個方向組的兩個相向方向的左轉(zhuǎn)和直行同時放行;
所述第二相位方案為對稱式放行,包括同一個方向組的兩個相向方向的直行同時放行,同一個方向組的兩個相向方向的左轉(zhuǎn)同時放行,且同一個方向組的兩個相向方向的直行和左轉(zhuǎn)不同時放行;
所述第三相位方案為單口放行,包括同一個方向組的一個方向的左轉(zhuǎn)和直行同時放行,同一個方向組的另一個方向的左轉(zhuǎn)和直行同時放行,且同一個方向組的一個方向的左轉(zhuǎn)和直行與另一個方向的左轉(zhuǎn)和直行不同時放行;
所述第二相位方案的擴展方案a包括在所述第二相位方案上疊加同一個方向組的一個方向的左轉(zhuǎn)和直行同時放行;
所述第二相位方案的擴展方案b包括在所述第二相位方案上疊加同一個方向組的另一個方向的左轉(zhuǎn)和直行同時放行;
所述第三相位方案的擴展方案a包括在所述第三相位方案上疊加同一個方向組的兩個相向方向的直行同時放行;
所述第三相位方案的擴展方案b包括在所述第三相位方案上疊加同一個方向組的兩個相向方向的左轉(zhuǎn)同時放行。
本發(fā)明提供的交叉路口信號相位設(shè)計方法,通過選取交叉路口中任意一個方向組進(jìn)行相位方案設(shè)計,對選取的方向組進(jìn)行左轉(zhuǎn)專用相位判斷,并確定左轉(zhuǎn)相位放行形式,在此基礎(chǔ)上,對交通流量均衡性進(jìn)行判斷,從而確定該方向組的信號相位方案,然后重復(fù)上述步驟對其他方向組進(jìn)行相位方案設(shè)計,最終形成交叉路口的信號相位設(shè)計方案。本發(fā)明提供的交叉路口信號相位設(shè)計方案具有操作簡便、靈活性高以及適用性強的優(yōu)勢,適合計算機軟件編程實現(xiàn),可快速制定交叉口的信號配置相位方案,從而能夠有效提升信號交叉口控制方案設(shè)計的工作效率。
具體地,所述左轉(zhuǎn)專用相位判斷依據(jù)包括:
當(dāng)ql≥100pcu/h或者nl≥2或者nt'≥3時,設(shè)置左轉(zhuǎn)專用相位,
其中,ql表示當(dāng)前方向進(jìn)口的左轉(zhuǎn)交通流量,nl表示當(dāng)前方向進(jìn)口的左轉(zhuǎn)車道數(shù),nt'表示對向進(jìn)口的直行車道數(shù),pcu/h表示交通量的單位,為標(biāo)準(zhǔn)小汽車當(dāng)量交通量。
進(jìn)一步地,所述左轉(zhuǎn)專用相位的放行形式包括單口放行和對稱式放行。
具體地,所述單口放行相位判斷依據(jù)包括:
當(dāng)
其中,ql表示當(dāng)前方向進(jìn)口的左轉(zhuǎn)交通流量,qt表示當(dāng)前方向進(jìn)口的直行交通流量,ql'表示對向進(jìn)口的左轉(zhuǎn)交通流量,qt'表示對向進(jìn)口的直行交通流量,nl表示當(dāng)前方向進(jìn)口的左轉(zhuǎn)車道數(shù),nt表示當(dāng)前方向進(jìn)口的直行車道數(shù),nt'表示對向進(jìn)口的直行車道數(shù),nl'表示對向進(jìn)口的左轉(zhuǎn)車道數(shù),n∈[1.8,2.2],q∈[2,4]。
優(yōu)選地,所述交叉路口包括兩個方向組,其中一個方向組為東西方向組,另一個方向組為南北方向組,所述東西方向組包括東向進(jìn)口和西向進(jìn)口,所述南北方向組包括南向進(jìn)口和北向進(jìn)口。
下面以典型四路交叉路口為例,對四路交叉路口的信號相位設(shè)計進(jìn)行詳細(xì)描述。
可以理解的是,典型四路交叉路口為兩條道路相交而成的平面交叉路口,包含4個進(jìn)口方向,一般為十字型交叉路口。
為便于說明,假設(shè)典型四路交叉口某進(jìn)口方向的左轉(zhuǎn)車道數(shù)為nl,直行車道數(shù)為nt,則對向進(jìn)口道的左轉(zhuǎn)車道數(shù)為nl',直行車道數(shù)為nt';以q表示高峰小時到達(dá)交通量,單位為標(biāo)準(zhǔn)小汽車當(dāng)量交通量pcu/h,則進(jìn)口道左、直兩個個方向的小時交通到達(dá)量分別為ql和qt,其對向進(jìn)口道左和直兩個方向的小時交通到達(dá)量分別為ql'和qt'。由于典型四路交叉口為對稱布局方式,因此包含兩個對向進(jìn)口組,分別為東西方向組、南北方向組。
具體地,如圖2所示,所述典型四路交叉路口信號相位設(shè)計方法包括以下步驟:
步驟s1,選取典型四路交叉口其中一個方向組進(jìn)行相位方案設(shè)計,可以選擇東西方向組或者南北方向組;
步驟s2,對選取的方向組進(jìn)行左轉(zhuǎn)專用相位判斷,如果不需要左轉(zhuǎn)專用相位,則選擇第一相位方案,否則進(jìn)入步驟s3。
其中,左轉(zhuǎn)專用相位判斷依據(jù)為當(dāng)ql≥100pcu/h或者nl≥2或者nt'≥3時,設(shè)置左轉(zhuǎn)專用相位。
可以理解的是,進(jìn)口車道的左轉(zhuǎn)交通流量大于100或者左轉(zhuǎn)車道數(shù)大于2條或者對向直行車道數(shù)大于3條時,均需要設(shè)置左轉(zhuǎn)專用相位。
步驟s3,確定該方向組具體左轉(zhuǎn)相位的放行形式。左轉(zhuǎn)專用相位分為對稱式放行和單口放行兩種方式,如果不滿足單口放行條件,則選擇第二相位方案進(jìn)入步驟s4,否則選擇第三相位方案進(jìn)入步驟s5。
其中,單口放行的相位判斷依據(jù)為當(dāng)
可以理解的是,當(dāng)某進(jìn)口方向的直左交通流量和對向直左交通流量之和嚴(yán)重不均衡時,此時需考慮設(shè)置單口放行相位,或同一方向組兩個進(jìn)口道數(shù)目相差大于n時,此時也應(yīng)該設(shè)置單口放行相位。
優(yōu)選地,若此時n=2,q=2,則當(dāng)
步驟s4,針對第二相位方案,對對向交通流量均衡性進(jìn)行判斷,依據(jù)判斷結(jié)果,選擇第二相位方案的擴展方案a或者第二相位方案的擴展方案b。
其中,第二相位方案的擴展方案a的判斷依據(jù)為:當(dāng)
第二相位方案的擴展方案b的判斷依據(jù)為:當(dāng)
由上述判斷依據(jù)可知,當(dāng)進(jìn)口方向的直左交通流量和對向直左交通流量的比值在區(qū)間[m,n]之間時,選擇第二相位方案的擴展方案a,當(dāng)進(jìn)口方向的直左交通流量和對向直左交通流量的比值在區(qū)間[1/n,1/m]之間時,選擇第二相位方案的擴展方案b,否則不需要對第二相位方案進(jìn)行擴展,直接選擇第二相位方案,其中,m∈[1.2,1.4],n∈[1.8,2.2]。
步驟s5,針對第三相位方案,對同向交通流量均衡性進(jìn)行判斷,依據(jù)判斷結(jié)果,選擇第三相位方案的擴展方案a或者第三相位方案的擴展方案b。
其中,第三相位方案的擴展方案a的判斷依據(jù)為:當(dāng)
第三相位方案的擴展方案b的判斷依據(jù)為:當(dāng)
可以理解的是,當(dāng)進(jìn)口方向的直行交通流量和同向左轉(zhuǎn)交通流量的比值大于m時,選擇第三相位方案的擴展方案a,否則直接選擇第三相位方案;當(dāng)進(jìn)口方向的左轉(zhuǎn)交通流量和同向直行交通流量的比值大于m時,選擇第三相位方案的擴展方案b,否則直接選擇第三相位方案。
需要說明的是,m優(yōu)選為1.25,n優(yōu)選為2。
然后重復(fù)步驟s2~s5,對另一個方向組進(jìn)行相位方案設(shè)計。
最后依據(jù)兩個方向組相位設(shè)計方案,確定出典型四路交叉路口的信號相位設(shè)計方案。
進(jìn)一步地,如圖3所示,上述步驟中包含三個相位方案,分別為第一相位方案,第二相位方案和第三相位方案。其中第一相位方案為東西方向同時放行,僅包含1個相位;第二相位方案為對稱式放行方式,包含東西直行和東西左轉(zhuǎn)2個相位;第三相位方案為單口放行方式,包含東口放行和西口放行2個相位。
進(jìn)一步地,如圖4所示,第二相位方案包含擴展方案a和擴展方案b,其中擴展方案a在第二相位方案的基礎(chǔ)上插入一個西進(jìn)口放行的疊加相位,擴展方案b在第二相位方案的基礎(chǔ)上插入一個東進(jìn)口放行的疊加相位。
更進(jìn)一步地,如圖4所示,上述步驟中,第三相位方案包含擴展方案a和擴展方案b,其中擴展方案a在第三相位方案的基礎(chǔ)上插入一個東西直行的疊加相位,擴展方案b在第三相位方案的基礎(chǔ)上插入東西左轉(zhuǎn)的疊加相位。
應(yīng)當(dāng)理解的是,上述相位方案是以東西方向組為例進(jìn)行說明的,南北方向組類似。
下面結(jié)合圖5和圖6以實際交叉路口的相位設(shè)計為例本發(fā)明提供的相位設(shè)計方法作進(jìn)一步說明。
1、首先交叉路口選取位于江蘇省昆山市開發(fā)區(qū)中心位置的前進(jìn)路-長江路交叉路口,該交叉路口為典型的四路交叉口,其中東西向前進(jìn)路三進(jìn)二出,南北向長江路四進(jìn)三出,東西進(jìn)口為一左一直一右,南北向長江路為一左兩直一右。表1統(tǒng)計出了前進(jìn)路-長江路交叉口早高峰交通流量。
表1前進(jìn)路-長江路交叉口早高峰交通流量
2、信號相位方案的制定
1)選擇一個方向組進(jìn)行相位方案設(shè)計。按照本發(fā)明提供的相位設(shè)計方法,首先選擇前進(jìn)路東西方向組進(jìn)行相位方案設(shè)計。
2)左轉(zhuǎn)專用相位判斷。根據(jù)左轉(zhuǎn)專用相位判斷依據(jù)進(jìn)行左轉(zhuǎn)專用相位判斷,其中,東、西進(jìn)口左轉(zhuǎn)交通流分別為102pcu/h和258pcu/h,均大于100pcu/h,應(yīng)設(shè)計左轉(zhuǎn)專用相位;
3)具體左轉(zhuǎn)相位的放行形式確定。根據(jù)單口放行相位判斷依據(jù)進(jìn)行判斷,其中n=2,
4)對向交通流量均衡性進(jìn)行判斷。西進(jìn)口直左交通流量和東進(jìn)口直左交通流量之比為1.59,其中n=2,在區(qū)間[0.5,2.0]內(nèi),選擇第二相位方案的擴展方案a。
5)對另一個方向組進(jìn)行相位方案設(shè)計。依據(jù)上述步驟,南北方向應(yīng)設(shè)計左轉(zhuǎn)專用相位,其中,m=1.25,
6)依據(jù)兩個方向組相位設(shè)計方案,確定前進(jìn)路-長江路交叉口信號相位設(shè)計最終方案如圖6所示。
因此,本發(fā)明提供的交叉路口信號相位設(shè)計方法,通過采用定量化判斷,減少人為定性判斷錯誤,所制定的交叉口信號相位方案更加準(zhǔn)確、科學(xué)與規(guī)范。另外,本發(fā)明的交叉路口信號相位設(shè)計方法中的各控制閾值可根據(jù)交叉口的實際情況調(diào)節(jié),靈活性高、適用性強。同時由于本發(fā)明提供的信號相位設(shè)計方法適合計算機軟件編程實現(xiàn),因此可快速制定交叉口的信號相位方案,有效提升了信號交叉口控制方案設(shè)計的工作效率。且本發(fā)明提供的信號相位設(shè)計方法同樣適合城市路網(wǎng)中三路交叉口信號相位方案的設(shè)計,實用范圍廣。
可以理解的是,以上實施方式僅僅是為了說明本發(fā)明的原理而采用的示例性實施方式,然而本發(fā)明并不局限于此。對于本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員而言,在不脫離本發(fā)明的精神和實質(zhì)的情況下,可以做出各種變型和改進(jìn),這些變型和改進(jìn)也視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。