专利名称：设置公交专用道的信号交叉口设计方法
技术领域：
信号交叉口设计中交叉口几何线型设计和信号配时是极其重要的组成，而交叉口通行能力计算是几何线型设计和信号配时的重要依据。随着公交专用道的推广，公交专用道对交叉口通行能力的影响越来越不可忽略。本方法在设置公交专用道的信号交叉口的几何线型优化和信号配时设计方法中，引入以饱和流率法为基础的，考虑公交专用道影响的信号交叉口通行能力方法，用来优化设置公交专用道的信号交叉口几何线型和信号配时， 为交通工程师科学、合理的进行交通规划管理提供了依据，属于交通规划与管理领域。
背景技术：
信号交叉口通行能力是指在当前道路、交通、控制和环境条件下，该信号交叉口一小时内所能通过车辆的最大数。常见的十字形交叉口有四个进口方向，本发明求解的是设置公交专用道的信号交叉口进口方向(见说明书附
图1)的通行能力，没有公交专用道的信号交叉口进口方向通行能力可采用常见方法求解，各进口方向通行能力之和即为整个信号交叉口的通行能力。这种交叉口没有设置公交专用进口道，公交专用道在交叉口进口道之前已经终止。设置公交专用道后，公交在进入交叉口前需要由公交专用道驶出至目标车道，公交与社会车辆会进行一定的交织，形成交织区域。车流在进入交叉口进口道前一定长度的路段上必然发生较多的交织运行，同时在此路段上较多的车辆变换车道行为引发了交通流冲突与干扰，使其交通流特性与普通路段有较大不同。目前对交叉口通行能力的研亢方法主要包括停车线法、冲突点法和饱和流率法等。国外的相关研亢主要集中在确定各种车型的当量小汽车换算系数，由此反映公交车对信号交叉口通行能力的影响；国内的研亢侧重于车型修正和停靠站对信号交叉口通行能力的影响，但在公交专用道对交叉口通行能力的影响方面的研亢较少，无法满足设置公交专用道的信号交叉口几何线型设计和信号配时的需求。经发明人长期研亢发现，设置公交专用道的信号交叉口通行能力的影响因素主要包括车道条件、信号设计条件以及交通条件。设置公交专用道后，会造成公交与社会车辆在交织区内的交织，如果能够考虑交织区的车辆运行对交叉口通行能力的影响，将会使通行能力计算更加符合实际，同时还为交通工程师进行交叉口几何线型设计和信号配时提供了技术支持。
发明内容
技术问题本方法在计算设置公交专用道的信号交叉口通行能力的过程中，考虑了车辆交织运行对信号交叉口通行能力的影响，提出了公交与社会车辆混行状态下的饱和车头时距计算方法。确定了公交车辆比例、公交车道变换、社会车辆车道变换和交织长度对信号交叉口通行能力的影响，利用层次分析法确定了每一种影响的权重值，最终得到了信号交叉口通行能力的公交专用道折减系数。本方法所建立的信号交叉口通行能力计算方法克服了原有计算方法中没有考虑公交专用道的影响所带来的误差，而且计算方法的适用性和计算准确性都较为理想，具有较高的实用价值。技术方案为达到上述目的，本发明提出一种设置公交专用道的信号交叉口设计方法，其特征是包括步骤a)先确定设置公交专用道的信号交叉口通行能力，b)再设计该交叉口几何线型和信号配时；设置公交专用道的信号交叉口通行能力计算方法是这样进行的1.)通过实际调查，获得以下数据进口车道坡度G，公交专用道相邻车道每小时停车数Nm，公交车辆每小时停车数Nb，车道组中右转车的百分比Pkt，车道组中左转车的百分比Pu，交叉口信号周期长度T，绿灯时间ge，每小时通过的总车辆数n，每小时公交车数量r， 左转公交车辆占所有公交车辆的比例Vbl，直行公交车辆占所有公交车辆的比例Vbs，公交车占所有车辆的比例Vb，右转社会车辆占所有社会车辆的比例交织区长度L、车道宽度K、 车道数N、前车为社会车辆的社会车辆车头时距hpp、前车为社会车辆的公交车头时距hpb、前车为公共汽车的社会车辆车头时距hbp、前车为公共汽车的公交车头时距l·^。2.)利用调查得到的车头时距数据和交通量数据，计算公交与社会车辆混行状态下的饱和车头时距五。3.)利用调查得到的数据计算常见的流率修正系数，包括车道宽度修正系数fw、车道坡度修正系数fg、相邻车道停车次数修正系数fp、公交车辆停车次数修正系数fbb、地区类型修正系数fa、车道组中右转车修正系数fKT、车道组中左转车修正系数fu。然后利用公式 Π f = fwXfgXfpXfbbXfaXfmXfu得到饱和流率修正系数Π f。4.)利用调查得到的交通数据计算交织区修正系数，包括公交车比例修正系数F” 公交车左转修正系数F2、公交车直行比例修正系数F3、社会车辆右转修正系数F4、交织长度修正系数F5。5.)利用常见的层次分析法得到各交织区修正系数的权重值Wi (i = 1,2,3,4,5), 然后计算公交专用道修正系数FgJ。6.)利用上述步骤得到饱和车头时距五、饱和流率修正系数Π f和公交专用道修正系数F—结合调查得到的数据计算设置有公交专用道的信号交叉口通行能力。2.利用调查得到的车头时距数据和交通量数据，计算公交与社会车辆混行状态下的饱和车头时距F的具体步骤为1.)当公交车未出现在车队的队首和队尾的时候，其概率
权利要求
1. 一种设置公交专用道的信号交叉口设计方法，其特征是包括步骤a)先确定设置公交专用道的信号交叉口通行能力，b)再设计该交叉口几何线型和信号配时；所述步骤a)的步骤包括1.)获得以下数据进口车道坡度G、公交专用道相邻车道每小时停车数Nm、公交车辆每小时停车数Nb、车道组中右转车的百分比Pkt、车道组中左转车的百分比Pu、交叉口信号周期长度T、绿灯时间^、每小时通过的总车辆数η、每小时公交车数量r、左转公交车辆占所有公交车辆的比例Vbl、直行公交车辆占所有公交车辆的比例Vbs、公交车占所有车辆的比例Vb、右转社会车辆占所有社会车辆的比例Vlff、交织区长度L、车道宽度K、车道数N、前车为社会车辆的社会车辆车头时距hpp、前车为社会车辆的公交车头时距hpb、前车为公共汽车的社会车辆车头时距hbp、前车为公共汽车的公交车头时距hbb ；2.)公交与社会车辆混行状态下的饱和车头时距Λ3.)利用调查得到的数据计算流率修正系数，包括车道宽度修正系数fw、车道坡度修正系数fg、相邻车道停车次数修正系数fp、公交车辆停车次数修正系数fbb、地区类型修正系数fa、车道组中右转车修正系数fKT、车道组中左转车修正系数；然后得到饱和流率修正系数Π f = fwXfgXfpXfbbXfaXfETXfLT ；4.)利用调查得到的交通数据计算交织区修正系数，包括公交车比例修正系数F1、公交车左转修正系数F2、公交车直行比例修正系数F3、社会车辆右转修正系数F4和交织长度修正系数F5;5.)利用层次分析法得到各交织区修正系数的权重值Wi(i = 1，2，3，4，5)，然后计算公交专用道修正系数FgJ。6.)先得到设置有公交专用道的信号交叉口进口方向的通行能力ChxFb ha T再得到没有设置公交专用道的信号交叉口进口方向通行能力；最后各进口方向的通行能力求和即为整个信号交叉口的通行能力；所述步骤b)的步骤包括先获取交通流率ν和整个信号交叉口通行能力C，再根据交叉口具体情况来设置交叉口几何线型和信号配时，直至满足设计要求。
2.根据权利要求1所述的设置公交专用道的信号交叉口设计方法，其特征是所述步骤 1)中，需要在高峰期调查的数据包括前车为社会车辆的社会车辆车头时距hpp、前车为社会车辆的公交车头时距hpb、前车为公共汽车的社会车辆车头时距hbp、前车为公共汽车的公交车头时距hbb。需要进行长时间观测得到的数据包括公交专用道相邻车道每小时停车数Nm、公交车辆每小时停车数Nb、车道组中右转车的百分比Pkt、车道组中左转车的百分比Pu、公交车占所有车辆的比例Vb，左转公交车辆占所有公交车辆的比例Vbl，直行公交车辆占所有公交车辆的比例Vbs，右转社会车辆占所有社会车辆的比例每小时通过的总车辆数n，每小时公交车数量r。
3.根据权利要求1所述的设置公交专用道的信号交叉口设计方法，其特征是所述步骤2)中，计算公交与社会车辆混行状态下的饱和车头时距厂的步骤包括21)当公交车未出现在车队的队首和队尾的时候，其概率巧=·^，此时车队的饱和车头时距为比=n-r+1_r(hpb+hbp)+(n-2r-l)hppn-1，r-l为h,=22)当公交车仅出现在车队的队首的时候，其概率P2 = ·^，此时车队的饱和车头时距。n—r+1_hbp+(r-l)(hbp+hpb)+(n-2r)hppn-1^r-I23)当公交车仅出现在车队的队尾的时候，其概率Er7^，此时车队的饱和车头时距r_hpb+(r-l)(hbp+hpb)+(n-2r)hpp为、=n-1，r-224)当公交车同时出现在车队的队首队尾的时候，其概率:P4=·^，此时车队的饱和车头时距为114=—hbp +hpb +(r-2)(hbp +hpb )+(n-2r+l)hp4n-125)由公式 ^ ^ΙΗ+算混行状态下饱和车头时距-i=lh O
4.根据权利要求1所述的设置公交专用道的信号交叉口设计方法，其特征是所述步骤 3)中，计算饱和流率修正系数Π f的步骤包括31)车道宽度修正系数fw的计算常见的车道宽度有3.75m和3. 5m两种。当车道宽度 K = 3. 75m 时，fw = 1 ；当车道宽度 K = 3. 5m 时，fw = 0. 95 ；32)车道坡度修正系数fg的计算使用进口车道组的坡度G，fg=1-·|;33)相邻车道停车次数修正系数fp的计算使用公交专用道相邻车道每小时停车数Nm， N-OJ-1Ir3600Jp =34)公交车辆停车次数修正系数fbb的计算使用公交车辆每小时停车数Nb，λ γ 14.4ΝβN---f _ 3600Jbb _ _35)地区类型修正系数fa的计算根据交叉口所在区域，中心商业区时fa= 0. 900，其他地区fa = 1. 000 ；36)车道组中右转车修正系数fKT的计算使用车道组中右转车的百分比Pkt，当存在右转专用车道时，fET = 0. 85，右转车使用共用车道时，fET = 1. 0-(0. 15)Pkt，只有一条社会车道时，fKT = 1.0-(0. 135)Pet ；37)车道组中左转车修正系数的计算使用系数车道组中左转车的百分比Pu，当存在左转专用车道时，fLT = 0. 95，左转车使用共用车道时，。^ M0^5p ；38)计算饱和流率修正系数Π f 利用公式Π f = fwXfgXfpXfbbXfaXfETXfLT得到饱和流率修正系数Π fo
5.根据权利要求1所述的设置公交专用道的信号交叉口设计方法，其特征在于所述步骤4)中，41)公交车比例修正系数F1的计算利用公交车占所有车辆的比例Vb， F1 =-11.3636Fb2 + 2.3212Fb +0.7807；42)公交车左转修正系数F2的计算利用左转公交车辆占所有公交车辆的比例Vbl， F2 = 0.0476FJ-0.7595Fbl +0.9564 ；43)公交车直行比例修正系数F3的计算利用直行公交车辆占所有公交车辆的比例 F3 = 0.1369Fb2s-0.2577Fbs + 0.9073 ；44)社会车辆右转修正系数F4的计算利用右转社会车辆占所有社会车辆的比例 F4 =-0.238 -0.488 IFpr +0.9193 ；45)交织长度修正系数F5的计算利用交织区长度L，F5= 0. 6345exp (0. 0011L)。
6.根据权利要求1所述的设置公交专用道的信号交叉口设计方法，其特征在于所述步骤5)中，1.)根据各交织区修正系数的相对重要性的比较，采用九级标度法建立判断矩阵；计算判断矩阵的最大特征根和最大特征根对应的特征向量，规格化后得到各系数的权重；2.)将交织区修正系数&(丨=1，2，3，4，5)的权重Wi确定之后，利用公式
7.根据权利要求1所述的设置公交专用道的信号交叉口设计方法，其特征在于所述步骤6)中，61)对于设置有公交专用道的信号交叉口进口方向，结合上述步骤获得的各修正系数，其通行能力可以采用公式
8.根据权利要求1所述的设置错开式公交专用进口道的信号交叉口设计方法，其特征在于所述步骤b)中，设置本交叉口几何线型和信号配时，过程如下交叉口几何线型调整过程为Vi为本交叉口第i个进口方向的交通流率，Ci为本交叉口第i个进口方向通行能力；比较第i个交叉口进口方向的Vi和Ci,如果Vi > Ci,此时交通流率大于此进口方向通行能力，则增加一条车道；然后再计算此时的Ci,如果依然出现Vi > Ci的情况，再增加一条车道；如此反复计算，直到此进口方向满足Vi < Ci,此进口方向几何线型调整结束；交叉口信号配时的过程为在本交叉口的相位数量和周期长度T确定的情况下，对于同一相位中的车道组，计算第j个车道组的通行能力Cj，使用此车道组的交通流率Vj除以 Cj,得到ν/。然后比较同一相位下的所有v/Cp得到最大的(v/cpmax，对应的车道组就是本相位的关键车道组；利用公式g = (+)(777^^)就可以计算此相位的绿灯时间g，其中s
全文摘要
一种设置公交专用道的信号交叉口设计方法，包括步骤a)先确定设置公交专用道的信号交叉口通行能力，b)再设计该交叉口几何线型和信号配时。本方法对原有的饱和流率法进行了改进，考虑了在设置公交专用道的信号交叉口中公交车辆与社会车辆混行下的饱和车头时距等对交叉口通行能力的影响，适合于设置公交专用道的信号交叉口通行能力计算；本发明充分考虑了设置公交专用道的信号交叉口中公交车辆与社会车辆的相互作用对通行能力的影响，可以根据交叉口的具体交通状况确定相应的交叉口通行能力，能够更加真实的反应交叉口通行能力的特征情况，可信度较高。
文档编号G08G1/08GK102157064SQ201110138100
公开日2011年8月17日 申请日期2011年5月26日 优先权日2011年5月26日
发明者张健, 张鹏, 李文权, 邱丰, 郭晖 申请人:东南大学