专利名称：道路平面交叉口制动警示信号灯及其控制方法
技术领域：
本发明涉及交通管理及控制领域，特别是涉及城市道路平面交叉路口特殊交通信号灯及控制方法。
背景技术：
城市道路平面交叉口一般均设置有交通信号灯，分为红、黄、绿三色灯，红灯停，绿灯行，使车辆有序通过道路交叉口，是降低交通事故的有力保障措施之一；根据道路交通流量设置信号相位数和控制步伐及其步长，红灯、绿灯控制步长一般根据所处道路不同方向平均交通流量合理设置，或采用大型计算机控制系统，实时检测道路车辆流量变化，适时优化控制红、绿信号灯的亮灯时刻和时间长短；绿灯变为红灯之间有黄灯过渡，在绿灯变为黄灯之前，绿灯闪亮2 3次以提醒驾驶员快要变为黄灯，应采取合理的驾驶操作；黄灯亮灯后，要求没跨越停止线的车辆应停在停止线外侧，跨越停止线的车辆应快速通过交叉路口 ；黄灯时间及“全红时间”，保证相位切换时不同方向行驶的车辆不发生冲突，清除交叉口内剩余车辆，起到“清空路口作用”。绿灯间隔时间由车辆的运动特性和路口特性决定，不能取消，只能合理地缩短，它的存在不可避免地损失了有效绿灯时间，降低了绿信比，影响了交通流量，不利于缓解交通拥堵现象。一些国家也采取了一些措施，如:新加波在停止线之前标有不同行车导向箭头，指示驾驶员是进行制动还是加速行驶，一定程度减轻了信号相位转换过程对通行车辆的影响。
发明内容
现有交通信号灯系统，绿灯闪亮虽提醒驾驶员绿灯将变为黄灯，但不能明确告知驾驶员是应该进行制动还是加速行驶，让一个驾驶者在眼睛看到绿灯闪起的瞬间，要同时作出多种判断抉择:自己车辆所处位置距离停止线有多远？进行判断思维后确定采取何种措施，是应立即刹车？还是应加速通过？同时还要控制车辆方向，确保车辆稳定行驶，而这一切谈何容易，往往会出现误判等事故发生。在绿灯闪亮期间，由于驾驶员采取的驾驶操作不合理，常出现加速行驶，违章闯黄灯发生交通事故现象；或者刹车时机掌握不准，为避免车辆跨越停止线而紧急刹车造成车辆追尾现象；或者车辆以过低车速通过交叉路口，影响交通流量造成交通堵塞现象；尤其是新交规实施以来，这种影响更为显现；即使新加坡采取了一些措施，一定程度减轻了对通行车辆的影响，但并没有从根本上解决这一技术的缺陷；由于信号灯位于道路上方，行车导向箭头标在路面上，相对信号灯而言存在不醒目的缺陷，且存在二者方位相差较大，要求驾驶员既要仰视注意信号灯的变化，还有俯视路面上行驶箭头，判断车辆所处位置，容易分散注意力，不利于驾驶员操作控制车辆，易造成交通事故。本发明要针对上述技术缺陷，解决车辆通过平面交叉路口时是否进行制动、何时进行制动的问题；驾驶员不必在仰视注意信号灯的同时还需俯视留心观察路面指示标线，判断车辆所处位置，考虑采取什么措施；在道路停止线外侧适当位置设置制动警示信号灯，设置特定的信号相位和时间参数，与交通信号灯联动控制，提前一个时间给驾驶员是否进行制动的警示；驾驶员只需注意一个方向的信号标志就可以明确地被告知:是进行制动还是加速行驶，以及进行制动的位置和时间，使驾驶员提前操作，从容应对；既不必为担心闯黄灯而降低绿灯期间车辆行驶速度，也不必因担心车辆追尾而闯黄灯，使车辆既能在黄灯点亮之前顺利通过停止线，又能够在黄灯点亮时，轻松地停在停止线外侧而不跨越停止线；既能提高车辆通过交叉路口的平均车速，又可以缩短绿灯间隔时间，提高绿信比，缓解道路交通拥堵；既可以避免车辆被动闯黄灯，又可以消除交叉路口车辆追尾现象。可通过以下步骤实施本发明:A步骤:确定平面交叉路口各车道交通信号灯的信号相位控制方案、信号周期及其控制步伐、步长，确保相位切换时不同方向行驶的车辆不发生冲突，机动车与行人、非机动车分流。B步骤:确定各车道制动警示信号灯的安装位置，包括B1、B2、B3三个步骤；B1:确定左转向、右转向车道与直行车道的所限最高车速；B2:制动减速度取所规定标准值的60%,同时考虑0.7秒的制动反应时间，根据最高车速确定各车道车辆制动所需最短道路长度，该长度即为车道制动警示信号灯最短制动警示距离L ；B3:在停止线外侧距离停止线L米处确定为车道制动警示信号灯安装的位置。C步骤:制作中的制动警示信号灯；该信号灯采用LED灯结构，分为二组灯光，第一组为圆形，灯光射向车辆驶来方向，并与之成3° 5°夹角，有X1、X2、X3三个显示状态，Xl为显示车道所限低速值，X2为闪烁显示车道所限低速值，X3显示警示进行制动信号，如红色感叹号等，第二组灯光光线与车道垂直，有X4、X5、X6三个状态，X4为发射橙色灯光状态，X5为熄灭状态，X6为闪烁状态；该信号灯可以竖立在车道旁，也可以采用悬臂式安装在车道上方，还可采用地灯形式安置于地面上。D步骤:确定车道制动警示信号灯的显示状态(信号相位)，分为Dl、D2、D3三个信号相位，相位顺序为Dl — D2 — D3 ；D1相位:第一组灯光为Xl状态，第二组灯光为X5状态，代表车辆正常通行；D2相位:第一组灯光为X2状态,第二组灯光为X6状态，代表信号即将转换；D3相位:第一组灯光为X3状态，第二组灯光为X4状态，警示此时未通过该信号灯位置的车辆应采取制动措施，已通过该位置的车辆正常行驶；第一组灯光从正面对即将驶过该制动警示信号灯位置车辆的驾驶员进行警示，第二组灯光从侧方或上方对驶过该制动警示信号灯位置车辆的驾驶员进行警示；这样，在车辆未通过该交通信号灯之前，不必分神观察交通信号灯是否转换，判断车辆所处位置，考虑是制动还是加速行驶，只需观察该制动警示信号灯处于何状态，即可保证车辆顺利通过交叉路口，或可靠地停在停止线外侧。E步骤:确定各车道制动警示信号的时间参数，包括E1、E2、E3三个步骤；E1:确定左转向、右转向车道与直行车道的所限最低车速；E2:确定各车道车辆以最低车速通过最短制动警示距离L所需最短时间t ；E3:确定制动警示信号控制的时间参数；制动警示信号灯Dl相位开始的时刻与交通信号灯绿灯亮灯时刻相同，D2相位开始时刻比D3相位开始的时刻提前广2秒，D3相位开始的时刻比黄灯亮的时刻(若取消黄灯则比红灯亮的时刻)提前t秒。F步骤:标注各种交通标线，安装车道制动警示信号灯，包括步骤F1、F2、F3 ；F1:标注交通标线，包括:斑马线、停止线、导向车道线、导向箭头等；F2:标注“开始制动线”，将减速让行线的白色双虚线标线改为白色单虚线标线作为“开始制动线”标线；开始制动线应垂直于车道，位于制动警示信号灯的正下方或该标线的延长线过制动警示信号灯的安装位置。F3:在相应位置安装车道制动警示信号灯，将制动警示信号灯的控制线路与交通信号灯的控制系统相连接。本发明具有的有益效果是:
安全:避免车辆追尾和被动闯黄灯现象，杜绝闯红灯现象；特别是在城市中繁华的平面交叉路口，车辆行驶车速较高(一般高于30km/h)时，通过设置该信号灯，可显著降低车辆追尾和闯黄灯现象。快捷:提高平面交叉路口车辆通行能力；采用该信号灯系统，缩短绿灯间隔时间，减少损失时间广2秒，甚至可将固定周期的绿、黄、红三色交通信号灯简化为绿、红二色信号灯，取消黄灯，缩短车辆等待时间，提高绿信比，改善道路通行能力，避免交通堵塞。环保:改善平面交叉路口的大气质量；提高车辆通过平面交叉路口的速度，相应提高了发动机转速，有利于减少发动机尾气排放中的有害成分，降低车辆对大气环境的污染。
图1为制动警示信号灯设置示意图；图1中:1 一交通信号灯；2—斑马线；3—右转车道停止线；4一右转车道制动警示灯；5—右转车道制动警示线；6—直行车道制动警示灯；7—直行车道制动警示线；8—左转车道制动警示线；9一左转车道制动警示灯；10—左转车道停止线；11一直行车道停止线。图2为立式制动警示信号灯外形结构示意图；图2中:21—圆形LED灯(第一组灯光)；22—支柱中间部位LED灯(第二组灯光)；23—信号灯支柱；24—基座；25—路面。
具体实施例方式下面结合附图对本发明实施方式作具体说明。如图1所示，有一双向六车道的城市十字交叉路口，采用四相位信号控制方案，按现行交通法规设置交通标线并根据交通流量设置交通信号灯控制参数；设左转车道和右转车道的最低车速均为36km/h,最高限速为45km/h,直行车道最低车速为45km/h,最高限速为60km/h ;根据机动车制动性能检测标准，制动减速度取该标准值的60%，制动反应时间取
0.7秒，则转弯车道最短制动警示距离L=30米，直行车道最短制动警示距离L=50米；该制动警示信号灯点亮的时刻应比黄灯点亮时间提前t秒，t=车辆以该道路所限最低车速通过制动警示信号灯设置距离L所需时间，对于转弯车道t=3秒，对于直行车道t=4秒。该制动警示信号灯采用立式结构，如图2所示由两组灯光组成，第一组为圆形LED灯，直径20(T300mm，与车辆驶来方向成3° 5。夹角，从正面给驶过车辆的驾驶员提供警示信息；信号灯的支柱高度为1.6^1.8m，在支柱中间部位有第二组LED灯，宽度10mm，长度为0.6^0.Sm，其中心离地高度为0.8^1.0m，该光柱应垂直车辆行驶方向，警示驶过车辆此处车辆的驾驶员采取制动。该制动警示信 号灯按车道设置，分为三个控制相位，Dl相位为:圆形LED信号灯显示为该车道的最低限速标志，与交叉口绿灯信号灯同时点亮，支柱中间部位LED灯熄灭；D2相位为:圆形LED信号灯和支柱中间部位LED灯同时闪烁，开始闪烁的时间为交叉口黄灯闪亮之前的(t+1.5)秒，闪烁时长为1.5秒或3次，起到警示要变换灯光作用；D3相位为:圆形LED信号灯转换显示为黄色底光、红色圆环，环内为红色感叹号，支柱中间部位LED灯照射出橙色光柱，该相位持续到该车道绿色信号灯亮时转换为Dl相位，依次循环。设置制动警示信号灯之后，在车辆未通过制动警示信号灯之前，不必分神观察红、绿交通信号灯是否转换，不必担心突然变灯导致闯红灯，只需观察该制动警示信号灯处于何状态即可；如果车辆通过时该制动警示信号灯未转换为感叹号(制动警示标志)，且车辆速度不低于最低限速，则车辆正常行驶即可顺利通过交叉路口。如果车辆通过时该制动警示信号灯已转换为感叹号，驾驶员应采取制动措施，则车辆能可靠地停在停止线外侧。
权利要求
1.一种车辆通过城市道路平面交叉口时，警示驾驶员何时、何处进行制动的制动警示信号灯及其控制方法，其特征是:在道路停止线外侧适当位置设置制动警示信号灯及其位置警示标线，并设置特定的信号控制相位和时间参数，与交通信号灯联动控制，制动警示信号灯比交通信号灯提前一恰当时间给驾驶员发出是否进行制动的警示信号；驾驶员只需注意一个方向的信号标志就可以明确:是进行制动还是加速行驶，以及进行制动的位置和时间，使驾驶员提前操作，从容应对，在不降低道路通行能力的前提下，车辆或者在黄灯亮前能顺利通过停止线，或者在黄灯亮后能可靠地停在停止线外侧。
2.根据权利要求1所述的制动警示信号灯，其特征是:该灯为LED灯结构，有二组灯光组成，第一组灯光射向车辆驶来方向，并与之成3° 5°夹角，有X1、X2、X3三个显示状态，Xl为显示车道所限低速值，X2为闪烁显示车道所限低速值，X3显示警示进行制动信号，如:红色感叹号等，第二组灯光光线与车道垂直，有X4、X5、X6三个状态，X4为发射橙色灯光状态，X5为熄灭状态，X6为闪烁状态；该信号灯可以采用立式竖立在车道旁，也可以采用悬臂式安装在车道上方，还可采用地灯形式安置于地面上。
3.根据权利要求1所述的制动警示信号灯安装位置，其特征是:计算该位置离停止线的距离L时，是以车道最高限速和车道主要通行车辆标准制动减速度的60%为条件，并考虑0.7秒的制动反应时间后，计算得到的制动警示距离作为L的取值。
4.根据权利要求1所述的制动警示信号灯控制相位，其特征是:制动警示信号灯有D1、D2、D3三种控制相位；相位顺序为Dl — D2 — D3 — Dl...；D1相位:第一组灯光为Xl状态，第二组灯光为X5状态，代表车辆正常通行；D2相位:第一组灯光为X2状态，第二组灯光为X6状态，代表信号即将转换；D3相位:第一组灯光为X3状态，第二组灯光为X4状态，警示此时未通过该信号灯位置的车辆应采取制动措施，已通过该位置的车辆正常行驶；D1代表车辆正常通行；D2相位代表警示信号灯将转换；D3相位警示此时未通过制动警示信号灯的车辆要采取制动措施，通过制动警示信号灯的车辆可正常行驶。
5.根据权利要求1所述的制动警示信号灯相位时间参数及与交通信号灯联动，其特征是:制动警示信号灯Dl相位和交通信号灯绿灯同时点亮，D2相位时长f 2秒，D3相位开始的时刻比交通信号灯黄灯亮的时刻(若取消黄灯则比红灯亮的时刻)提前t秒，其中t=L +车道最低限速，D3相位一直延续至交通信号灯红灯熄灭；可将固定周期的绿、黄、红三色交通信号灯简化为绿、红二色信号灯，而取消黄灯，有利于缩短车辆等待时间。
全文摘要
本发明主要解决车辆通过城市道路平面交叉口时如何轻松、合理操纵的问题；通过在停止线外侧适当距离设置车道制动警示信号灯，合理设置制动警示信号灯的信号控制相位及其控制时间参数，与交通信号灯(1)联动，在合理的位置处并提前适当的时间，简捷、直观地向驾驶员提供是否需要制动和何时制动的信息，简化驾驶员的思维判断，明确驾驶操作动作，使驾驶员从容地驶过交叉路口或将车辆停在停止线外侧，既避免了车辆闯黄(红)灯，又提高了平面交叉口车辆通行能力，缓解了交通堵塞状况，此外提高了发动机转速，减少了车辆尾气中有害成分，降低了车辆对大气的污染程度。
文档编号G08G1/095GK103177590SQ20131007291
公开日2013年6月26日 申请日期2013年3月7日 优先权日2013年3月7日
发明者王俊昌, 李军民, 姬利娜 申请人:王俊昌