十字路口及三叉路口堆栈式软立交系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种十字路口及三叉路口设置堆栈区域，对于堆栈车辆采取并行通行的控制方式，同时采用红绿灯二相控制，无左右转向灯，有效减少了车辆等待时间，属于交通控制【技术领域】，同时该发明可通过量化计算，得出合理的堆栈区域。现代城市十字路口或三叉路口普遍采用红绿灯控制，但因左转车辆与直行车辆冲突，阻碍了通行效率，本发明在主通路上合理设置堆栈区域，通过并行原理可做到快速、有效、自适应的减少左转等待时间，减少车流冲突，可实现任意左转，右转等操作，另还具备应急区，可安置发生事故的车辆。该发明适用于城市各个平面交叉路口。车道设置数量上可根据路口情况增加或减少。该发明利用堆栈原理及串行变并行方式，提高平面交通十字路口通行能力，适用于主、主，主、辅道路的十字路口软立交设计，提高了交通应急运输能力。
【专利说明】十字路口及三叉路口堆栈式软立交系统
【技术领域】
[0001]本发明为一种十字及三叉路口堆栈式软立交系统，属于交通控制【技术领域】。
【背景技术】
[0002]目前，城市交通控制是一项十分艰巨的工作，一般来说，城市交通控制采用多种方式:
(O定时控制:交通控制采用交通信号灯控制，按事先设定的配时方案运行，配时的依据是交通量的历史数据。一天内只用一个配时方案的称为单时段定时控制，一天内不同时段选用不同配时方案的称为多时段定时控制。根据历史交通数据确定其最优化配时的方法。现在最常用的信号配时方法有:韦尔伯特法、临界车道法、停车线法、冲突点法。定时控制方法是目前使用最广的一种交通控制方式，它比较适应于车流量规律变化、车流量较大(甚至接近于饱和状态)的路口。但由于其配时方案根据交通调查的历史数据得到，而且一经确定就维持不变，直到下次重新调整。很显然，这种方式不能适应交通流的随机变化，因而其控制效果较差。
[0003](2)感应控制:感应信号控制没有固定的周期，工作原理为在感应信号控制的进口，均设有车辆检测器，当某一信号相位开始启亮绿灯，感应信号控制器内预先设置一个“初始绿灯时间”。到初始绿灯时间结束时，增加一个预置的时间间隔，在此时间间隔内若没有后续车辆到达，则立即更换相位；若检测到有后续车辆到达，则每检测到一辆车，就从检测到车辆的时刻起，绿灯相位延长一个预置的“单位绿灯延长时间”。绿灯一直可以延长到一个预置的“最大绿灯时间”。当相位绿灯时间延长到最大值时，即使检测器仍然检测到有来车，也要中断此相位的通行权，转换信号相位。感应控制方法由于可根据交通的变化来调节信号的配时方案，因此比定时控制方法有更好的控制效果，特别适用于交通量随时间变化大且不规则、主次相位车流量相差较大的路口。感应控制方法存在的缺陷在于，感应控制只根据绿灯相位是否有车辆到达而做出决策，而不能综合其它红灯相位的车辆到达情况进行决策，因此它无法真正响应各相位的交通需求，也就不能使车辆的总延误最小。
[0004](3)自适应控制:连续测量交通流，将其与希望的动态特性进行比较，利用差值以改变系统的可调参数或产生一个控制，从而保证不论环境如何变化，均可使控制效果达到最优。自适应控制系统有两类，即配时参数实时选择系统和实时交通状况模拟系统。
[0005]配时参数选择系统是在系统投入运行之前，拟定一套配时参数与交通量等级的对照关系，即针对不同等级的交通量，选择相应最佳的配时参数组合。将这套事先拟定的配时参数与交通量对应组合关系贮存于中央控制计算机中，中央控制计算机则通过设在各个交叉口的车辆检测器反馈的车流通过量数据，自动选择合适的配时参数，并根据所选定的配时参数组合实行对路网交通信号的实时控制。
[0006]实时交通状况模拟系统不需要事先贮存任何既定的配时方案，也不需要事先确定一套配时参数与交通量的对应选择关系。它是依靠贮存于中央计算机的某种交通数学模型，对反馈回来的实时交通数据进行分析，并对配时参数作优化调整。配时参数的优化是以综合目标函数(延误时间，停车次数，拥挤程度及油耗等)的预测值为依据的。因此，它可以保证整个路网在任何时段都在最佳配时方案控制下运行。
[0007]从总体来看，自适应系统的控制在很大程度上依赖于交通流数据的实时检测，因此系统对交通检测设备和交通数据传输设备的精度和可靠性要求很高。与定时系统相比，自适应控制系统的设备配置复杂得多，建设投资要高很多。
[0008]正是因为交通控制问题存在上述复杂因素，需要采用其他一些必要的技术予以改进，以能够缓解交通拥挤状况。
【发明内容】
[0009]本发明的目的在于提供一种十字路口及三叉路口堆栈式软立交系统，利用堆栈原理及串行变并行方式，提高平面交通十字路口通行能力，适用于主、主，主、辅道路的十字路口软立交设计。
[0010]为了实现上述目的，本发明的技术方案如下。
[0011]一种十字路口堆栈区域并行通行控制方式，根据城市交通的主要矛盾集中在左转车辆与直行车辆发生冲突，导致整个通道分相推进，阻碍了通行效率，在主通路上合理设置堆栈区域，通过并行原理可做到快速、有效、自适应的减少左转等待时间，减少车流冲突，可实现任意左转，右转，调头等操作，另还具备应急区，可安置发生事故的车辆。该发明适用于城市各个平面交叉路口。车道设置数量上可根据路口情况增加或减少。
[0012]该发明的有益效果在于 :该发明利用堆栈原理及串行变并行方式，提高平面交通十字路口通行能力，适用于主、主辅道路的十字路口软立交设计，提高了交通应急运输能力。设计了一种四箭四星的堆栈式通行方式(实例一)，主要用于普通十字路口的通行。设计了一种八箭八星的堆栈通行方式(实例二 )，将辅道拓宽至二车道，实现较大车流十字路口通行设计。设计了一种三叉路口通行方式(实例三)。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1是本发明实施例1中交通控制示意图。(实例--h字路口软立交四箭四心形
状)
[0014]图2是本发明实施例2中交通控制示意图。(实例二十字路口软立交八箭八心形状)
[0015]图3是本发明实施例3中交通控制示意图。(实例三三叉路口形状)
[0016]
【具体实施方式】
[0017]下面结合附图对本发明的【具体实施方式】进行描述，以便更好的理解本发明。
[0018]实施例1:左转弯车辆较少的十字路口交通规则地区为例
一种十字路口堆栈区域并行通行控制方式，在主通路A、B、C、D上设置有堆栈区域，分别为P4L4间、PlLl间、P2L2间和P3L3间。通过并行原理可做到快速、有效、自适应的减少左转等待时间，减少车流冲突，可实现任意左转、右转、调头等。圆形或方形区域之间形成的富余区域(E、F、H、G)，可设置应急区，也可用以设置花坛、种植城市绿化植物，用以美化环境。
[0019]首先计算堆栈区域的大小，按照左转车辆较少来计算，假设左转车辆单道等待长度S=120m计算，因堆栈区域为4车道，则堆栈区域若要完全消化左转车辆，需要120m/4=30m，也即堆栈区域至少设置30m长。其中按照120m的单道长度计算，假设通过路口车辆的平均速度V?=30km/h，则在车辆从O开始加速，则在加速度恒定的情况下，车辆全程平均速度为V〒tt=15km/h，相当于4m/s,则绿灯时间至少为1^=5/^^^=120/4=308 ;另一部分时间则为汽车等待启动的时间，因为前车不走，后车也难以启动，按照后车较前车启动慢Is计算，假设车长度为4m，车间距2m，则排队等待的车辆数预计为120m/ (4m+2m) =20辆，则排在末位的车辆等待启动时间t2=20s，则总绿灯时间为1^=^+^=30+20=50^则只要绿灯设置时间小于，即可保证堆栈区空间充裕。同样，若堆栈区为三车道，则堆栈区长度为120/3=40m，根据车道来决定堆栈区最小长度。在此例中，我们可以取绿灯时间40s，堆栈区长度30m，堆栈区车辆清空时间为5s。
[0020]该实施例中【具体实施方式】为， AB方向:车辆从A点出发，停于A2车道，当P4为绿灯时，经过红绿灯P4后，改行至Al车道，并经过红绿灯S4，顺时针绕G心进入P3L3堆栈区，等待直行，待红绿灯S3绿灯时，直行驶达B点。
[0021]AC方向:车辆从A点出发，经P4，S4，到达C点。
[0022]AD方向:车辆经由Al车道，快速到达D点。
[0023]其它各方向原理相同，不再赘述。
[0024]这里举一个通行周期来做说明，取绿灯时间40s，则一个通行周期包含2个绿灯时间加2个清空栈区时间，为40X2+10=90s
0-40s时:红绿灯P4、S4，P2、S2绿灯，PU SI, P3、S3红灯，AC方向直行车辆通过A3、A4车道，经由P4、L4、S4顺利行驶'Ck方向直行车辆通过C3、C4车道，经由P2、L2、S2顺利行驶；AB方向车辆经A2车道，通过P4、L4、S4，绕G心进入P3L3堆栈，停止于L3起止线，其车辆可停于堆栈区任意车道KD方向车辆经C2车道，通过P2、L2、S2，绕E心进入PlLl堆栈，停止与LI起止线；AD方向车辆可经过Al车道右转；CB方向车辆可经过Cl车道右转；BA方向车辆可经过BI车道右转；DC方向车辆可经过Dl右转；BC方向车辆由B2车道，停止于红灯Pl停止线；DA方向车辆由D2车道，停止于红灯P3停止线；BD方向车辆，停止于红灯Pl停止线；DB方向车辆，停止于红灯P3停止线。
[0025]40-45s 时:P1、P2、P3、P4、S1、S3 红灯，S2、S4 绿灯，进行 P2L2、P4L4 栈区清空操作。P2L2栈区、P4L4栈区，车辆继续直行；AC方向、AB方向车辆停止于P4停止线；CA方向、⑶方向车辆停于P2停止线；其它不变。
[0026]45-85s时:红绿灯P1、SI，P3、S3绿灯，P2、S2，P4、S4红灯，BD方向直行车辆通过B3、B4车道，经由P1、L1、SI顺利行驶；DB方向直行车辆通过D3、D4车道，经由P3、L3、S3顺利行驶；BC方向车辆经B2车道，通过P1、L1、SI，绕H心进入P4L4堆栈，停止于L4起止线，其车辆可停于堆栈区任意车道；DA方向车辆经D2车道，通过P3、L3、S3，绕F心进入P2L2堆栈，停止与L2起止线；AD方向车辆可经过Al车道右转；CB方向车辆可经过Cl车道右转；BA方向车辆可经过BI车道右转；DC方向车辆可经过Dl右转；AB方向车辆由A2车道，停止于红灯P4停止线XD方向车辆由C2车道，停止于红灯P2停止线；AC方向车辆，停止于红灯P4停止线'Ck方向车辆，停止于红灯P2停止线。
[0027]85-90s 时:P1、P2、P3、P4、S2、S4 红灯，S1、S3 绿灯，进行 P1L1、P3L3 栈区清空操作。PlLl栈区、P3L3栈区，车辆继续直行；BD方向、BC方向车辆停止于Pl停止线；DB方向、DA方向车辆停于P3停止线；其它不变。
[0028]回归Os。
[0029]此种方式左转车辆驶入堆栈后可选择任意车道，由串行改为并行方式，且与后续车辆不相冲突，可实现快速通行。且每个周期90s期间，各方向有效通行时间达40s，较老式通行方式23s提高通行效率75%。
[0030]实施例2:左转弯车辆较多的十字路口交通规则地区为例
实例2于实例I原理相同，在此不再重述。实例2将进入栈区的辅道改为2车道，则等待左转车辆可排单独2车道，也可单车道与直行车辆共用I道，使路口看来达成八箭八心形状，更为美观。实例2主要用于路口通车较多，通行周期较长的大路口。假设各方向等待长度单道为240m，则某一方向4车道总等待长度为240X4=960m，按照I车6m计算，则某一方向等待车辆总和为160辆。假设120辆直行，40辆左转，则堆栈区长度为40/4X6=60m，按照通过路口 30km/h的速度，也即8m/s，清空栈区需要8s。而240m全部通过则耗时60s+40s=100s，也即周期为216s，单向通行时间为100s。则较老式通行时间216/4=54s，提升了通行率近90%。
[0031 ] 实施例3:以三叉路口交通规则为例
实例3为三叉或丁字路口通行模式，周期分析如下。
[0032]取单道等待长度120m，设左转车辆等待区2车道，堆栈区4车道，则堆栈区P1L3长度为60m，清空栈区时间8s，入栈时间40s。则周期为40X2+8=88s
0-40s:P2、S2、P3、S3直行绿灯，S3左转红灯，Pl红灯，则AC方向、CA、CB方向正常行驶，AB方向车辆停于L3停止线处。BA、BC方向停止于LI处。
[0033]40-45s:S3直行绿灯，S2绿灯，P3红灯，P2绿灯，Pl红灯，清空P1L3栈区。
[0034]45-48s:S3直行绿灯，S2绿灯，P3红灯，P2红灯，Pl红灯，继续清空P1L3栈区，同时清出P2L4路口车辆。
[0035]48-88s:S2红灯，P3红灯，P2红灯，Pl绿灯，S3左转绿灯，S3直行红灯，则AC、CA方向停止，BC、BA、AC方向行进，其中BC方向车辆进入P1L3堆栈区，停止于L3。
[0036]回归Os。
[0037]本实施例适用于城市各个平面交叉路口。车道设置数量上可根据路口情况增加或减少。周期88s内，各方向有效通行时间为40s，较老式88s/3=30s，通行效率提高了 33%。
[0038]以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
[0039]
【权利要求】
1.十字路口及三叉路口堆栈式软立交系统，其特征在于:十字路口及三叉路口各车道设置堆栈区域，对于堆栈车辆采取并行通行的控制方式。
2.十字路口及三叉路口堆栈式软立交系统，其特征在于:采用四条辅道构成闭合环状或闭合多边形状连接入堆栈区域，形成四箭四心(四辅道四应急区)或八箭八心形状。
3.根据权利要求所述的一种十字路口及三叉路口堆栈式软立交系统，其特征在于:采用红绿灯二相控制，无左右转向指示灯。
4.根据权利要求所述的一种十字路口及三叉路口堆栈式软立交系统，其特征在于:堆栈区域旁边设置有应急区，可处置应急及事故车辆。
5.根据权利要求所述的一种十字路口及三叉路口堆栈式软立交系统，其特征在于:所述车道设置数量上根据路口情况增加或减少。
6.根据权利要求所述的一种十字路口及三叉路口堆栈式软立交系统，其特征在于:发明了一种计算堆栈区域大小的计算方法，要求对该种测算方式进行保护。
【文档编号】G08G1/00GK103696336SQ201310630902
【公开日】2014年4月2日 申请日期:2013年12月2日 优先权日:2013年12月2日
【发明者】丁可佳, 陆芝丽, 丁建章 申请人:丁可佳