专利名称：可大比例提高通行量的平面交叉路口的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及信号灯控制的平面交叉路口。关联到城市交通路网流量的增加。
技术背景平面交叉路口主要包括十字路口， T型或Y型等三叉路口，双T型路口，五个路口及五 个路口以上交汇的交叉路口。平面交叉路口主要由机动车车道、相交马路之间的拐弯通道、 各个路口的出口等待区车道及入口区车道，还有斑马线、非机动车车道、人行道、交通指挥 岛等构成。在等待区的各车道上，有规定车辆行驶方向的标记。很久以来，出入交叉路口的车道数量一直沿袭着与马路额度车道数量相等的"等车道" 设计模式。用Google Earth软件察看各国城巿道路，除了相交马路之间拐弯通道的占位性扩 张，穿过交叉路口的马路，都像宽度不变的带子。机动车激增，"北京干道的平均时速只有 10年前的一半"。红绿灯控制的路ci已成为车流最频繁遭遇阻滞的一连串瓶颈，通行流量深 受影响，交通拥堵已是城巿通病。 发明内容本实用新型目的:用捷方法大比例提高交叉路口的通行量，由此提髙路网的流量和平均速度。在建立数学模型、对路网的量化研究中发现，道路利用系数相当低。该系数的含意包括 因为红灯阻滞，加上平均速度下趺，车辆在大部分时间处于息速状态。双波段绿灯结构的交 叉路口，即使畅通，道路利用系数往往不到20%，"等车道"模式的交叉路口，进一步降低了 马路的通行流量。[注l,"双波段绿灯"以十字路口为例，面对面的两个路口，绿色信号灯 有两种类型，各有两个波段。第一类型分有放行双向左右拐弯的第一波绿灯和放行双向直 驶的第二波绿灯。第二类型第一波绿灯只放行单个路口的全部车辆，对面路口的车辆则遭 遇红灯；换第二波绿灯时，彼此状态互换。]。焦点在于道路趋于饱和，交叉路口成为瓶颈。本实用新型的核心:把交叉路口变成车流量增容的加速缓存区，然后像像脉冲发动机一样, 高速"喷放"出一波一波可以满车道行驶的车流。由此彻底颠覆交叉路口是瓶颈的属性。措 施是，局部加宽交叉路口的宽度，在交叉路口的相关路口增加1段或1段以上的车道[以下称 之为'力口座"车道]。马路不应等宽度的理念还可应运用到路网系统的其他场所，比如车辆的泊站。本实用新型的图文遵循右行制规则。本文将顺手拐弯，即右行制中的右拐弯都称作小拐弯， 将左拐弯都称作大拐弯。如此，可使描述不发生两种制式在方向上发生的矛盾。本实用新型 用于左行制路网时，各图要作镜像处理。如图12作镜像复制后成为图13，即可用于左行制； 图9的局部作镜复制后成为图14，即可用于左行制。
图1是传统双向6车道[即3x2车道]的十字路口 。 图2是传统的有过街安全岛的双向6车道的十字路口。 图3是双向6车道"加3"的十字路口。 图4是怠速状态机动车的局部放大[虛线轮廓图]。
图5是行驶状态机动车的局部放大。 图6是实施例1中，第二类绿灯放行的状况示意图。 图7是有安全岛的双向6车道"加2"的十字路口。 图8是双向6车道1M咅"的十字路口。 图9是双向6车道"加倍"的T型三叉路口。图10是双向4车道马路"加l"后与双向6车道马路"加2"后交汇的十字路口。图11是有安全岛的双向8车道"加3"的十字路口。图12是双向10车道"加3"的十字路口 。图13是图12的镜像复制图。图14是图9局部的镜像复制图。图15是现有双向6车道六路交汇的交叉路口。图16是双向6车道"加[(3+2)X2-10]"的六路交叉路口。标号说明1虛线椭圆[链及马路单向额定(机动车)车道的数量];2虛线椭圆[链及出口区的全部(机动车)车道];3虛线圆[链及入口区的全部车道];4双向车道的分界线线；5斑马线；6交通 指挥岛；7虛线扁椭圆[链及图1中双向直行的4股车流];8(过街)安全岛；9虛线边界线[交 叉路口加宽后，加宽部分的边界线.];IO虛线椭圆[链及图3中双向直行的6股车流];11 图6中还可能增加的一股车流；12允许或直行或小拐弯车道的标记；13图6中还可能增加的 第2股车流；14可以加设快速调头的通道和区域；15虚线椭圆[链及图7中的4股车流];16 虛线椭圆[链及图8中的9股车流];17虛线椭圆[链及图8中小拐弯的3股车流];18虛线圆 [链及图9中小拐弯的3股车流];:[9虛线椭圆[链及图9中的6股车流];20虛线框[框内图 像作镜像复制后成为图14]; 21图10中的双向4车道路段；22虛线椭圆[链及图10南侧出 口处的大拐弯车道和直行车道];23安全岛(图10); 24小拐弯车道(图10); 25安全岛(图10); 26虛线椭圆[链及图10中可以进入南侧路口的车流];27虛线椭圆[链及图11中直行及大拐 弯的6股车流];28虛线椭圆[链及图11中面对面路口直行的6股车流];29虛线椭圆[链及图 12中的10股车流];30虛线椭圆[链及图12中的6股车流];N各图中的指北针。 另加4段说明为便于实施例的比较而给出图1和图2。各图中，粗虛线4表示双向车道的分界线[代替 黄色双实线];双点划线表示不同车道的分界线;细实线表示马路原车道的边界线；点划线表示 穿过交叉路口的车道。本实用新型交加宽了交叉路口，为便于比对，各图都用虛线绘制加宽部 分的边界线，用标号9。此外，由于不影响主题的阐述，各图中都省略了非机动车道和人行道。图l是传统的双向6[3x2]车道的十字路口。车道上有行车方向标记。虛线椭圆l链及马 路单向额定车道的数量[双向车道分界线4两侧的额定车道数量相等，所以只在其中一側加上 虛线椭圆l。]，本图的单向额定车道数量为3,双向共有6个车道。路口的出口区有4个车道， 由虛线椭圆2链及，入口区有2个车道，由虛线圆3链及；在数量上有(4+2=3x2), [2] + [3]) =(U]x2)的简单关系。该十字路口还包括斑马线5，以及交通指挥岛6等构成。图2是传统的有过街安全岛的双向6车道的十字路口。路口的小拐弯车道都只有1个，
行人和自行车穿过它后进入安全岛8等待过街。这种十字路口，往往不设小拐弯红灯。图l中，东西方向放行时，有4个直行车道[2X2]通行，由虛线椭圆7链及，而马路的容量是6车道，存在"接收"车道数量和"输出"车道数量不匹配的问题。图2的十字路口也存在入口区车道数量与出口区车道数量不匹配的问题。交叉路口的一侧车辆拥挤，另一侧却有富余车道；不匹配是现有交叉路口普遍存在的基因级错误。 下面结合实施例进一步阐述。
具体实施方式
实施例l:图3是本实用新型双向6车道"加3"的十字路口。 4个路口的结构相同，为 减少图幅，部分省略了一个路口。省略手法也用于其他实施例。在各路口的等待区，都增加 了 3段"加座"车道。这样，马路伸入十字路口后，增加到9个车道。"加座"车道的长度可 等于等待区的长度。较长的"加座"，更有利路网流量的提高；交叉路口之间的距离较长的路 口，更长的"加座"更有利于流量的增加。下文，凡是增加3段"加座"车道的交叉路口， 都属于"加3"方案；同理，"加n"就属于"加n"方案。图3中借用车模队列直观表达运行状态。虛线轮廓的小车代表停车状态的车辆[参见局部 放大的图4];行驶状态的车辆，参见局部放大的图5。对照图3，每个入口有3个车道，等于马路的单向额定车道，直行等待车道3个，大拐 弯等待车道2个，小拐弯等待车道l个。与图1相比，对开车流的数量增加到6股[虛线椭圆 IO链及]，车道数量增加量50y。，车流量也可能增加50%，有利于减少相应路段中车辆排队的 长度，对全局有利。此外，车辆不排长蛇阵时，等待区内车辆方阵的长度可以减少三分之二， 意味着该方阵车辆过界的时间可缩短671等效于其他红灯可以提前关闭，系统第2次得益。 因此，流量的实际增幅有可能大于50%。轮到左、右拐弯的车辆放行时，也有明显效果。实施例1的十字路口使用第二类双波段绿灯的状况参见图6。设北侧路口的行人过斑马 线时，东側路口放行车辆，直行车流有3股；大拐弯车流有2股，连同西侧路口出来l股小 拐弯车流，西、南两个路口的入口车流都达到3，意味着这两个方向的马路可以"满车道" 运行。加上南侧路口出来1股的小拐弯车流，东、西、南一共有7股车流。而对应的图1, 只能有5股车流，图3中在役车道的数量增加了40y。。"满车道"可以提高流量。另一种情况,如果十字路口对要过马路的行人实施"集中放行"[集中放行行人时,各个路 口的机动车全部停止。]。在上述波段的绿灯时段，东侧路口可以增加一股小拐弯车流ll。再 进一步，直行车道中的一个边车道,可以把行驶方向改成可以直行也可以拐弯的标记12,这样， 北侧路口还可以增加第2股小拐弯车流13进入。这有利于减少相应车辆排队的时间，有利于 系统的自适应和系统效率的增益。再则，由于路口扩大，就可以在交叉路口的中心地域增设转 弯半径较大的调头通道14，该措施也可用于其他实施例。图6中的调头转弯半径可达7.8米， 较多的车辆得以较快的速度完成调头。在额定车道数量更多的交叉路口，调头转弯半径更大。此外，在实行"集中放行"时,入口区再增加l个"加座"车道，将有更好的效果。实施例2:图7是本实用新型有安全岛的双向6车道"加2"的十字路口。比图2增加了 2个"加座"车道。每2个相邻的安全岛8之间的路口都有6个车道[不计拐弯车道];每个 等待区有4个[2x2个]车道，各个入口区有2个车道。图7中小拐弯流量与图2—样，但直
行和大拐弯车道的数量都增加了一倍在同时放行东侧路口的直行及大拐弯车辆时,有4个车 道的车流开出，虛线椭圆15链及这4股车流。相关方向的马路[东侧的一半，西侧的一半，南 側的一半]实现"满车道"运行，从而明显增大流量。实施例3:图8是本实用新型双向6车道"加倍"的十字路口。各个路口的车道数量加 倍，6x2=12。在每个路口，每个行驶方向的车道数量，包括入口方向的车道数量，都等于马 路的单向额定车道数量。东侧路口全放行时，对应的北、西、南3个方向的入口都可以"满 车道"运行，共9股车流[为虛线椭圆16所链及]。同时，东恻的入口可以满车道接收相邻小 揚弯的3股车流[为虛线椭圆17链及]。马路在役面积的比例可达75%。实施例4:图9是双向6车道"加倍"的T型三叉路口。三个路口的车道数量都达到12 车道。南侧路口全放行时，其入口区可以满车道接受来自相邻小拐弯的3股车流，为虛线圆 18所链及。其余2个路口可满车道接受南侧开出的3x2-6股车流，虛线椭圆19链及这6股 车流。马路在役面积的比例可达83. 3%[ (6+6+3) / (6+6+6)]。其他类型的三叉路口，比如Y型三叉路口，特征都与T型的相似，不重复描述。虛线框20包闺的区间，见下文关于图14的说明。对于道路饱和度已经很高的路网，实施例3和实施例4的交叉路口可成为车流量扩容的 缓存区。在每一波的绿灯时段，交叉路口都能高速通过增加2倍数量的车流，利于路网 速度和流量的增加。"加倍"模式是效率最高的模式，适用于其他数量的双向多车道的十字路口和三叉路口。 实施例5:图IO是双向4车道[2X2]马路"加l"后与双向6车道马路"加2"后交汇的 十字路口。虛线椭圃21链及位于南侧的这条双向4车道的马路，在其路口增加l个"加座" 车道；虛线椭圆22链及其出口处1个大拐弯车道和1个直行车道。其他3个路口，各增加2 个"加座"车道。十字路口的南半侧，设置2个安全岛23与25。由于南侧路段的车流量少 于其他路口，安全岛23側的小拐弯车道24不设红灯，以增加小拐弯的流量。不同绿灯波段, 各有2股车流进入南侧路口，虛线椭圆26链及了这两个不同绿灯时段进入的车流。安全岛 25旁的小拐弯车道，保留红等控制。图10方案可实现南侧双向双车道的满车道进出，从而 增加流量。上述"加l"方案可应用于4个路口都是双向4车道的十字路口。在4个路口的入口区， 都可增加一个车道。"加l"方案，也可用于其他双向多车道的十字路口。特别是，在老城区路网的整治中，用于扩展面积很有限的交叉路口，"加r也能获得多百分点的效益。实施例6:图ll是有安全岛的双向8车道"加3"的十字路口。各个路口的车道数量是 8+3=11，小拐弯车道不设红灯。各等待区的直行车道与大拐弯车道都是3个。安全岛之间的 入口车道也是3个。第2类绿灯放行时，虛线椭圆27链及直行和大拐弯的6股车流。第1 类绿灯放行时，面对面路口直行的有6股车流，由虛线椭圆28链及;轮到左右拐弯时，也有6股 车道。相应绿灯下的马路,都可以实现满车道运行[包含小拐弯车流]。直行和大拐弯车流的数 量都增加50%。实施例7:图12是双向10车道"加3"的十字路口。不设安全岛。各个路口的车道数量
是10+3=13。各等待区都有8个车道，小拐弯的2个，直行与大拐弯的都是3个。第2类绿灯放行时，在结合对行人集中放行的控制模式时，虛线椭圆29链及进出东侧的 IO股车流。东侧马路实现满车道运行。共有2.5条马路在役运行，马路的机动车在役面积的 比例达62. 5%。直行和大拐弯车道的数量都增加了 50%。第1类绿灯放行时，面对面路口直行的车流数量有6股，由虛线椭圆30链及这6股车流； 这时，南、北路口的斑马线对行人放行。如果也采取对行人实施集中放行的模式，则还可增 加8股车流，共有2. 8条马路在役运行，马路在役面积的比例达70%。东西两侧马路都可实 现满车道运行。总体流量的增量将更多些。实施例8:图15是现有双向6车道六路交汇的交叉路口[用作实施例8的背景比较]。5 路和5路以上交汇的交叉路口，效率和流量最低。放行东侧路口时，只能开出3股车流，加 上还可以增加的4股小拐弯车流， 一共7股车流。图16是双向6车道"加[(3+2)X240]"的六路交叉路口，在相关路口 [也可以在每个路 口]增加10个"加座"车道。[(3+2)X240]的含义是，各个出口处原来的3个车道可以先增加 2个"加座"车道,使得出口车道增加到[6-1]=5个。如果面积空间允许，再使这5个车道加 倍，使得东侧路口共有13个车道[:3+10=13]。这样，行驶车流一共可以增加到16股，是原来 的228.6%。显然极有利于处于饱和状态的道路。如果面积空间还允许，还可以采取"加 [(3+2)X3=15]"的方案。如果图16是双向8车道，相应"加法"可以转化成"(4+2)X2=12"和"(4+2)X3=18"。以此类推，可用于双向更多车道的场所。实施例9:对于5条双向6车道马路交汇的交叉路口，可以相应采用"加[(3+l)X2^]" 也可以采取"加[(3+l)X342]"的方案。上述的"加法"同样适用。图13是图12的镜像复制图，图14是图9中虛线框20所包围的局部，作镜像复制后的镜像图。作镜像复制，是为了让图13、 14可用于"左行制"。借助图13和图14,说明本实用新型也适用于"左行制"。对于单向多车道或含有单向多车道的交叉路口， 一样可以通过增加"加座"车道的途径，增加交叉路口的车流量实施例l、 3、 4、 7的应用范围可以扩充。先以实施例l,演绎说明如何"扩充"像细胞分裂增殖一样，如果每个车道都分裂成2 个车道、每辆机动车都分裂成2部车，图3或图6可以代表双向12车道"加6"的十字路口。 同理，如果每个车道都分裂成3个、每辆车都分裂3部，图3或图6可以代表双向18车道"加 9"的十字路口。照此，实施例3，图8双向6车道"加倍"的十字路口，可以演绎成双向12车道"加倍" 的十字路口，也可以演绎成双向18车道"加倍"的十字路口；实施例4,图9双向6车道"加 倍，，的三叉路口，可以演绎成双向12车道"加倍"的三叉路口；实施例7,图U双向10车 道"加倍"的十字路口，可以演绎成双向20车道"加倍"的十字路口。本实用新型除了用于新城区的规划、建设，还适合于老城区交叉路口的改造。具有用地 少、费用省、见效快、受益面广等优越性。
权利要求1. 一种有信号灯控制的平面交叉路口，包含三叉路口，双T型路口，十字路口，五个路口和五个路口以上交汇的交叉路口，所述的平面交叉路口由多车道机动车车道、拐弯通道、非机动车车道、人行道、过街安全岛，斑马线、各个路口的出口车道及其入口车道构成，其特征在于局部加宽交叉路口的宽度，在交叉路口的相关路口增加1段或1段以上的“加座”车道。
2. 根据权利要求1所说的平面交叉路口，其特征在于在十字路口的相关路口增加1 段"加座"车道。
3. 根据权利要求1所说的平面交叉路口 ，其特征在于在有安全岛的双向6车道"加3" 的十字路口，各个路口增加2段"加座"车道。
4.根据权利要求l所说的平面交叉路口，其特征在于在双向6车道"加3"的十字路 口，各个路口增加3段"加座"车道。
5.根据权利要求l所说的平面交叉路口，其特征在于在双向6车道"加倍"的十字路 口，各个路口增加6段"加座"车道。
6.根据权利要求l所说的平面交叉路口，其特征在于在双向6车道"加倍"的三叉路 口，各个路口增加6段"加座"车道。
7.根据权利要求1所说的平面交叉路口 ，其特征在于在有安全岛的双向8车道"加3" 的十字路口，各个路口增加3段"加座"车道。
8.根据权利要求1所说的平面交叉路口，其特征在于在双向10车道"加3"的十字 路口，各个路口增加3段"加座"车道。
9.根据权利要求1所说的平面交叉路口，其特征在于在双向6车道"加10"的六路 交叉路口，相关路口增加10段"加座"车道。
10.根据权利要求1所说的平面交叉路口，其特征在于:在交叉路口的中心地域设有调头 通道[14]。
专利摘要本实用新型涉及可大比例提高通行量的平面交叉路口。信号灯控制的交叉路口，过往车流难免频繁遭遇红灯阻滞；过一个路口，往往要等候多轮红灯。传统的交叉路口，遵循与马路等车道的模式，马路都像等宽度的带子穿过交叉路口。新设计加宽交叉路口，在各个路口增加1段或多段“加座”车道的措施，把交叉路口变成车流量增容的加速缓存区，然后像脉冲发动机一样，可以高速“喷放”出一波一波可以满车道行驶的车流。通行量的平均增幅可达40％以至1倍以上。特别适用于新区建设和道路饱和的老城改造，优化交叉路口比扩修马路更重要。有用地少、费用省、见效快、受益面广等优越性。
文档编号E01C1/02GK201080583SQ200720006679
公开日2008年7月2日 申请日期2007年4月3日 优先权日2007年4月3日
发明者肖新凯 申请人:肖新凯