一種消除起動損失時間的進口道設計與信號優化方法技術

本發明專利技術公開了一種消除起動損失時間的進口道設計與信號優化方法，進口道設計方法，其特征是，包括：步驟一，獲取交叉口數據，包括交叉口設計車速、交叉口沖突點位置、交叉口各車道距沖突點行車軌跡距離、機動車加速時間、減速時間、加速或減速距離；步驟二，在交叉口進口道每條車道上，新增多組停車線；步驟三，在每條新增停車線沿車輛行進方向的設定距離處設置信號燈。控制車流在進口道內完成加速，在避免與上一相位車流發生沖突的條件下，使車流在綠燈時間內始終以飽和流率通過交叉口，可消除綠燈啟亮時與黃燈結束時的信號損失時間，高效利用交叉口綠燈通行時間，最大限度地提高交叉口通行能力與服務水平，減少行車延誤。

An inlet design and signal optimization method to eliminate the starting loss time

The invention discloses a method for eliminating start-up lost time of imported road design and signal optimization method, entrance design method, which is characterized in that it includes following steps: acquiring data, including the intersection, intersection design speed, intersection conflict points, intersection of each lane from the conflict point of driving track distance, vehicle acceleration time, deceleration time, acceleration or deceleration distance; step two, imports in each lane intersection, the new multi stop line; step three, set the signal lights in the distance of each new set of stop line along the direction of travel of the vehicle. Traffic control in the road to accelerate the completion of imports, in a phase to avoid conflict with traffic conditions, the traffic lights in all the time to saturation flow rate through the intersection, which can eliminate the green light and the yellow light is turned on at the end of the signal loss time, efficient use of intersection traffic lights green time, maximum improve the intersection capacity and service level, reduce the traffic delay.

【技術實現步驟摘要】
一種消除起動損失時間的進口道設計與信號優化方法
本專利技術涉及城市交通設計與交通控制
，尤其涉及一種消除起動損失時間的進口道設計與信號優化方法。
技術介紹
隨著城市交通的快速發展，汽車保有量的不斷攀升，城市交叉口負擔日益加重。提高交叉口通行能力成為改善城市交通環境的首要目標，交叉口的合理高效優化愈顯重要，提高交叉口通行能力的方法主要包括：信號控制優化，交通設計優化以及交通管理優化。在信號燈綠燈開始初期，由于交叉口進口道的車輛啟動與加速，以及先后啟動形成的啟動波，導致綠燈的前幾秒被浪費，車流難以飽和流率進入交叉口，這部分損失的通行時間，稱為綠初損失時間；在綠燈結束后的黃燈期間，因嚴禁闖紅燈，有部分車輛已經開始減速，采取了制動措施，故通過停車線的車流流率從飽和逐漸變為非飽和，這部分損失的通行時間，稱為黃末損失時間，而綠初、黃末損失時間合并稱為起動損失時間。為了提高交叉口通行能力，從信號控制優化的方向入手，盡可能地消除交叉口車流起動損失時間，成為解決交通擁堵，實現暢通交通的關鍵。在現有研究中，國內外學者有不少關于減少起動損失時間的研究成果，中國專利【CN102122442A】《疊加相位的平面十字型交叉口定時信號配時方法》中，通過疊加相位控制車流的飽和度，實現某向車流信號的優先，但優化效果有限，僅能優化部分車向的車流。中國專利【CN103310640A】《一種面向機動車流的十字交叉口交通預信號控制方法》通過在原停車線后新增一組停車線與信號燈，將間距區域作為待行區，對車流進行動態調整，可以降低車流的啟動延誤。但此方法主要還是為了避免綠燈空放，對于啟動延誤的降低并無針對性，效果甚微。中國專利【CN103680159A】《道路交叉口多虛擬信號線性聯動控制系統及其控制方法》在交叉口進口道設置多組虛擬信號燈，檢測交通流計算啟動損失時間，控制線性聯動信號燈依次動作，以此來消除車輛的綠初損失時間。此方法雖有一定效果，但仍有不足：1.每個信號周期的交通流狀態不同，通過預測交通流計算信號時間差，誤差較大；2.停車線間隔設置隨意，間隔過長會造成空間資源浪費，過短會使車輛加速距離不足；3最靠近停車線的車輛須在交叉口完成加速，這部分車輛的啟動損失時間未消除；4.未考慮交叉口各車道車輛速度的差異性，會引起交叉口車流紊亂，內部沖突增多；5.車流從距離交叉口由近到遠開始起步，會造成綠燈空放，浪費交叉口時空資源，無法實現車流的飽和通過；6.未消除黃末損失時間，仍需改進。
技術實現思路
本專利技術的目的就是為了解決上述問題，提供一種消除起動損失時間的進口道設計與信號優化方法，控制車流在進口道內完成加速，在避免與上一相位車流發生沖突的條件下，使車流在綠燈時間內始終以飽和流率通過交叉口，可消除綠燈啟亮時與黃燈結束時的信號損失時間，高效利用交叉口綠燈通行時間，最大限度地提高交叉口通行能力與服務水平，減少行車延誤，緩解交通擁堵，促進整個城市交通的和諧暢通。為了實現上述目的，本專利技術采用如下技術方案：一種消除起動損失時間的進口道設計方法，包括：步驟一，獲取交叉口數據，包括交叉口設計車速、交叉口沖突點位置、交叉口各車道距沖突點行車軌跡距離、機動車加速時間、減速時間、加速或減速距離；步驟二，在交叉口進口道每條車道上，新增多組停車線；步驟三，在每條新增停車線沿車輛行進方向的設定距離處設置信號燈。新增停車線從車道原停車線處沿車輛行進反方向依次按設定間隔設置；第一條新增停車線與原停車線之間禁止車輛停滯。新增停車線設置間隔獲得方法為：其中i＝1，Li＝S+d，其中1＜i＜b，其中i＝b；式中，Li為第i條新增停車線與第i-1條停車線的間距；V1為主信號燈第n個信號周期綠燈啟亮對應的進口道設計速度；V2為主信號燈第n個信號周期紅燈啟亮對應的進口道設計速度；M1為主信號燈第n個信號周期綠燈啟亮對應的進口道停車線距沖突點軌跡距離；M2為主信號燈第n個信號周期紅燈啟亮對應的進口道停車線距沖突點軌跡距離；t1為車輛加速時間；t2為車輛在L1內行駛時間；t3為車輛安全交叉時間；x1為車輛加速距離；x2為車輛制動距離；d為車長；S為心理安全間距；Ts為駕駛員制動反應時間；Tn為駕駛員制動操作時間；To為車輛制動響應時間。上述i＝1時的停車線間距L1，應滿足綠燈初車道車流的頭車始終在綠燈末車道車流的尾車之后通過沖突點的條件，上述計算公式由下式化簡得到：信號燈位置需在對應新增停車線后的車輛視野范圍內，便于駕駛員觀察與動作；取消主信號燈黃燈，將其并入綠燈與紅燈時間，所以新增的信號燈包括紅燈和綠燈。一種消除起動損失時間的進口道，采用所述一種消除起動損失時間的進口道設計方法設計的進道口。采用所述進口道的信號優化方法，包括：主信號燈綠燈啟亮前，新增停車線對應的所有新增信號燈提前亮綠燈，同步放行每條停車線后的車輛，車輛在進口道內達到交叉口設計速度V1后勻速行駛；車流頭車恰好到達原停車線時，主信號燈啟亮綠燈；主信號燈紅燈啟亮前，從車道原停車線處沿車輛行進反方向上的最后一組新增信號燈首先啟亮紅燈，停車線后的車輛均采取制動措施，前方車流在綠燈結束前全部通過原停車線后，從車道原停車線處沿車輛行進反方向上的第一組新增信號燈啟亮紅燈；其余新增信號燈在最后一組新增信號燈啟亮紅燈后依次啟亮紅燈，控制車輛停滯在每兩條停車線的間隔內，車流的頭車減速行駛車輛制動距離x2，恰好到達從車道原停車線處沿車輛行進反方向上的第一條新增停車線后方，等待下個相位開始放行。主信號燈綠燈啟亮前新增信號與主信號時間差為：ΔT1＝t1+Tr+Ta+Te，式中，ΔT1為主信號燈綠燈啟亮前進口道所有新增信號與主信號時間差；Tr為駕駛員啟動反應時間；Ta為駕駛員啟動操作時間；Te為車輛加速響應時間。主信號燈紅燈啟亮前從車道原停車線處沿車輛行進反方向上的第一組信號與主信號啟亮紅燈時間差為：式中，ΔT2為主信號燈紅燈啟亮前新增信號與主信號時間差；d為車長，L1為第1條新增停車線與原停車線的間距。主信號燈紅燈啟亮前除第一組新增信號燈外其余各相鄰新增信號啟亮紅燈時間差為：式中，ΔT3為除第一組新增信號燈外其余各相鄰新增信號啟亮紅燈時間差。本專利技術的有益效果：1)消除信號綠初損失時間與黃末損失時間，保證車流始終以飽和流率通過交叉口，提高了交叉口通行能力與服務水平，有利于交通的暢通運行。2)通過合理計算新增停車線間距，保證車流通過交叉口的先后次序，避免沖突。3)因保證綠燈末車流在綠燈初車流前全部通過沖突點，可取消交叉口主信號燈的黃燈，減少闖紅燈行為的發生，增加有效綠燈時間，簡化信號周期。4)打破交叉口單一信號控制的傳統，采用多信號燈控制車流，更具靈活性與操控性。附圖說明圖1為本專利技術的進口道優化方法流程示意圖；圖2為本專利技術的進口道車流通過停車線的流率—時間圖；圖3為本專利技術的進口道設計優化布置示意圖；圖4為交叉口沖突車流行駛軌跡示意圖；圖5為交叉口沖突車流安全交叉示意圖；其中，1.主信號燈，2.原停車線，3.第一條新增停車線，4.新增信號燈，5.最后一組新增信號燈，6.最后一條新增停車線。具體實施方式下面結合附圖與實施例對本專利技術作進一步說明。一種消除起動損失時間的進口道設計方法，包括：如圖1所示，(一)交叉口數據采集，采集交叉口設計車速，包括直行設計車本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種消除起動損失時間的進口道設計方法，其特征是，包括：步驟一，獲取交叉口數據，包括交叉口設計車速、交叉口沖突點位置、交叉口各車道距沖突點行車軌跡距離、機動車加速時間、減速時間、加速或減速距離；步驟二，在交叉口進口道每條車道上，新增多組停車線；步驟三，在每條新增停車線沿車輛行進方向的設定距離處設置信號燈。

【技術特征摘要】
1.一種消除起動損失時間的進口道設計方法，其特征是，包括：步驟一，獲取交叉口數據，包括交叉口設計車速、交叉口沖突點位置、交叉口各車道距沖突點行車軌跡距離、機動車加速時間、減速時間、加速或減速距離；步驟二，在交叉口進口道每條車道上，新增多組停車線；步驟三，在每條新增停車線沿車輛行進方向的設定距離處設置信號燈。2.如權利要求1所述一種消除起動損失時間的進口道設計方法，其特征是，新增停車線從車道原停車線處沿車輛行進反方向依次按設定間隔設置；第一條新增停車線與原停車線之間禁止車輛停滯。3.如權利要求2所述一種消除起動損失時間的進口道設計方法，其特征是，新增停車線設置間隔獲得方法為：其中i＝1，Li＝S+d，其中1＜i＜b，其中i＝b；式中，Li為第i條新增停車線與第i-1條停車線的間距；V1為主信號燈第n個信號周期綠燈啟亮對應的進口道設計速度；V2為主信號燈第n個信號周期紅燈啟亮對應的進口道設計速度；M1為主信號燈第n個信號周期綠燈啟亮對應的進口道停車線距沖突點軌跡距離；M2為主信號燈第n個信號周期紅燈啟亮對應的進口道停車線距沖突點軌跡距離；t1為車輛加速時間；t2為車輛在L1內行駛時間；t3為車輛安全交叉時間；x1為車輛加速距離；x2為車輛制動距離；d為車長；S為心理安全間距；Ts為駕駛員制動反應時間；Tn為駕駛員制動操作時間；To為車輛制動響應時間。4.如權利要求1所述一種消除起動損失時間的進口道設計方法，其特征是，新增的信號燈包括紅燈和綠燈。5.一種消除起動損失時間的進口道，其特征是，采用權利要求1-4任意一項所述一種消除起動損失時間的進口道設計方法設計的進道口。6.采用權利要...

【專利技術屬性】
技術研發人員：白翰，張桐，馮啟龍，崔娜，
申請(專利權)人：山東交通學院，
類型：發明
國別省市：山東,37