一种单通多向协同交通方法与流程

本发明涉及道路交通控制方法领域，具体涉及一种城市道路单通多向协同交通方法。

背景技术

1972年3月25日公安部和交通部联合颁布了《城市和公路交通管理规则》，此后经过不断的修订和充实，以及相关其他交通管理规则的颁布，逐渐形成了现有交通规则。现有交通规则中，一般城市道路十字路口的交通方式为双通单向交通方法，即将十字路口交通分为双向直行绿灯通行，或者双向左转绿灯通行，对右转车辆行人一般不做限制，而且整个城市各个十字路口之间红绿灯时间没有协同或很难协同，导致车辆等往往是堵在路上等待红灯，而不是行驶在路上，城市交通通行效率低下，机动车与非机动在十字路口会有交叉路线，拥堵异常，事故频发。

技术实现要素：

为了克服上述现有交通方法或交通规则的不足，本发明提供了一种单通多向协同交通方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案为：

一种单通多向协同交通方法，该方法包括以下步骤：

步骤1，设定

城市道路为南北东西走向，东西走向用坐标值“n”表示，南北走向用坐标值“m”标示，第(n,m)个十字路口中每个方向路口分别用a(n,m)、b(n,m)、c(n,m)、d(n,m)标示；东西走向称之为街，南北走向称之为路，则第m街第n-1路与第n路十字路口距离用l^m(n-1,n)标示，第n路第m-1街与第m街十字路口距离用lⁿ(m-1,m)标示；

步骤2，定义

所述“单通”为a(n,m)、b(n,m)、c(n,m)、d(n,m)四个路口每次只通行一个路口，四个路口依次通行，通行周期及通行总时间定义为t(n,m)＝ta(n,m)+tb(n,m)+tc(n,m)+td(n,m)，其中ta(n,m)……td(n,m)分别为每个路口通行时间；t^ml(n,n+1)为车辆通过第m街第a(n,m)与a(n+1,m)路口路程需要的协同时间，v^m(n,n+1)为车辆通过第m街第a(n,m)与a(n+1,m)路口路程需要的协同速度；

所述“多向”为上述每个路口在执行“单通”时，其各个行车道左拐、直行、右拐、调头多个方向全部通行；

步骤3，协同

当第a(n,m)路口在t时间为绿灯通行时刻，则根据协同行车速度v^m(n,n+1)和a(n,m)与a(n+1,m)路口距离l^m(n,n+1)计算得出t^ml(n,n+1)＝l^m(n,n+1)/v^m(n,n+1),a(n+1,m)路口绿灯在tⁿ⁺¹＝t+t^ml(n,n+1)时刻开启，所述a(n+1,m)路口绿灯通行时间与行车时间t^ml(n,n+1)成周期与倍数关系(不考虑黄灯时间一般为其1/2)，基于该算法得出a(n+1,m)路口通行时刻、通行时间，并以此类推，使得第m街自西向东方向直行车辆在城市道路通行时在遇到一个红灯或协同行车速度后，接下来遇到的均是绿灯；

由于a(n,m)与a(n+1,m)路口距离与c(n,m)与c(n+1,m)路口距离相同，皆为l^m(n,n+1)，所以一般情况下a(n,m)与c(n+1,m)路口应该在同一时刻开启绿灯，即c(n+1,m)与a(n,m)路口同时通行，依据上述则第m街自东向西方向直行车辆在城市道路通行时在遇到一个红灯或协同行车速度后，接下来遇到的也均是绿灯；

步骤4，上述第m街各个十字路口东西方向通行时刻、通行时间确定后，根据第n路南北方向协同行车速度vⁿ(m,m+1)和第n路第m街与第m+1街十字路口距离依次计算得出第m+1街各个路口通行时刻、通行时间，并以此类推；

如此即可实现所有街和路的协同交通，使得城市道路通行的所有直行车辆在遇到一个红灯或协同行车速度后，接下来遇到的均是绿灯。

需要说明的是，本发明中所述“协同行车速度v^m(n,n+1)”是一个变值，而非定值，同样，与v^m(n,n+1)相关的路口通行时间t(n,m)也是一个变值，并且，由于车辆通过十字路口需要一定的时间，所以t(n,m)必须大于一定值，但是由于上述关系，一般情况下，增大t(n,m)就会使得v^m(n,n+1)减小，v^m(n,n+1)减小就意味着通行速度缓慢，所以t(n,m)与v^m(n,n+1)要根据道路情况与车流量在一定的合理区间取一个平衡值。其值与各十字路口距离l与车流量相关，一般l^m(n,n+1)越小、车流量越大，则v^m(n,n+1)越小，即v^m(n,n+1)随l^m(n,n+1)变化而变化。

进一步地，所述各十字路口的通行时刻、通行时间根据路口距离与协同行车速度计算得出后，通过编程进行联网控制，由交通指挥中心根据车流情况随时调整各路口通行时刻、通行时间，以提高通行效率。

进一步地，所述各十字路口在每个非机动车道之前设置有非机动车左转等待区，以避免左转非机动车与机动车形成路线交叉。

进一步地，所述各十字路口中每条行车道设置为既可直行也可左转或者既可直行也可右转，以缩短路口等待红灯车辆排队长度。

进一步地，当城市中各十字路口距离lⁿ(m-1,m)与l^m(n-1,n)随着n和m的不同而不相等，无法实现所有街和路的协同交通时，所述各十字路口的通行时刻、通行时间设定以保证某一方向行车通畅为主。

本发明带来的有益效果有：

本发明中“单通多向”的定义是基础，在此基础之上，通过算法对各十字路口通行时刻、通行时间设定，通过协同行车速度，使得城市交通能够具有合理的周期和节奏，从而使各十字路口通行能够协同起来，尽量做到车辆出行遇到一个红灯之后，接下来遇到的均是绿灯。

本发明中，若对各十字路口红绿灯进行联网与编程控制，交通指挥中心可根据车流情况随时调整各个路口通行时刻、通行时间，以提高通行效率。

与现有技术相比，本发明可以使整个城市交通协同起来，并且根据交通情况方便调节每个路口每个方向的行车通行时间，从而大大提高城市交通效率，缓解目前城市交通的拥堵状况，并且能够很好的控制城市车速，有效避免超速的发生，有效避免交通事故的发生，经济社会效益不可估量。

附图说明

参照附图，本发明的公开内容将变得更易理解。本领域技术人员容易理解的是：这些附图仅仅用于举例说明本发明的技术方案，而并非意在对本发明的保护范围构成限制，其中：

图1是本发明整个城市交通协同方法示意图；

图2是本发明第(n,m)个十字路口交通结构示意图。

具体实施方式

实施例1

参照图1，一种单通多向协同交通方法，该方法包括以下步骤：

步骤1，设定

城市道路为南北东西走向，东西走向用坐标值“n”表示，南北走向用坐标值“m”标示，第(n,m)个十字路口中每个方向路口分别用a(n,m)、b(n,m)、c(n,m)、d(n,m)标示；东西走向称之为街，南北走向称之为路，则第m街第n-1路与第n路十字路口距离用l^m(n-1,n)标示，第n路第m-1街与第m街十字路口距离用lⁿ(m-1,m)标示；

步骤2，定义

所述“单通”为a(n,m)、b(n,m)、c(n,m)、d(n,m)四个路口每次只通行一个路口，四个路口依次通行，通行周期及通行总时间定义为t(n,m)＝ta(n,m)+tb(n,m)+tc(n,m)+td(n,m)，其中ta(n,m)……td(n,m)分别为每个路口通行时间；t^ml(n,n+1)为车辆通过第m街第a(n,m)与a(n+1,m)路口路程需要的协同时间，v^m(n,n+1)为车辆通过第m街第a(n,m)与a(n+1,m)路口路程需要的协同速度；

所述“多向”为上述每个路口在执行“单通”时，其各个行车道左拐、直行、右拐、调头多个方向全部通行；

步骤3，协同

当第a(n,m)路口在t时间为绿灯通行时刻，则根据协同行车速度v^m(n,n+1)和a(n,m)与a(n+1,m)路口距离l^m(n,n+1)计算得出t^ml(n,n+1)＝l^m(n,n+1)/v^m(n,n+1),a(n+1,m)路口绿灯在tⁿ⁺¹＝t+t^ml(n,n+1)时刻开启，所述a(n+1,m)路口绿灯通行时间与行车时间t^ml(n,n+1)成周期与倍数关系(不考虑黄灯时间一般为其1/2)，基于该算法得出a(n+1,m)路口通行时刻、通行时间，并以此类推，使得第m街自西向东方向直行车辆在城市道路通行时在遇到一个红灯或协同行车速度后，接下来遇到的均是绿灯；

由于a(n,m)与a(n+1,m)路口距离与c(n,m)与c(n+1,m)路口距离相同，皆为l^m(n,n+1)，所以一般情况下a(n,m)与c(n+1,m)路口应该在同一时刻开启绿灯，即c(n+1,m)与a(n,m)路口同时通行，依据上述则第m街自东向西方向直行车辆在城市道路通行时在遇到一个红灯或协同行车速度后，接下来遇到的也均是绿灯；

步骤4，上述第m街各个十字路口东西方向通行时刻、通行时间确定后，根据第n路南北方向协同行车速度vⁿ(m,m+1)和第n路第m街与第m+1街十字路口距离依次计算得出第m+1街各个路口通行时刻、通行时间，并以此类推；

如此即可实现所有街和路的协同交通，使得城市道路通行的所有直行车辆在遇到一个红灯或协同行车速度后，接下来遇到的均是绿灯。需要说明的是，本实施例中所述“协同行车速度v^m(n,n+1)”是一个变值，而非定值，同样，与v^m(n,n+1)相关的路口通行时间t(n,m)也是一个变值，并且，由于车辆通过十字路口需要一定的时间，所以t(n,m)必须大于一定值，但是由于上述关系，一般情况下，增大t(n,m)就会使得v^m(n,n+1)减小，v^m(n,n+1)减小就意味着通行速度缓慢，所以t(n,m)与v^m(n,n+1)要根据道路情况与车流量在一定的合理区间取一个平衡值。其值与各十字路口距离l与车流量相关，一般l^m(n,n+1)越小、车流量越大，则v^m(n,n+1)越小，即v^m(n,n+1)随l^m(n,n+1)变化而变化。

本实施例应用在理想条件下的城市通行车辆，即城市规划较为规整、城市中各十字路口距离lⁿ(m-1,m)与l^m(n-1,n)大致相等的理想情况。

比如，某城市街和街以及路和路都相距700m，各十字路口处于边长l^m(n,n+1)＝700m的正方形网格上，那么在一般车流量情况下，可设定协同通行时间为100s，即t(n,m)＝100s，并且ta(n,m)＝tb(n,m)＝tc(n,m)＝td(n,m)＝25s，则t^ml(n,n+1)＝50s(不考虑黄灯时间)，协同行车速度v^m(n,n+1)＝l^m(n,n+1)/t^ml(n,n+1)＝700/50＝14m/s，约50.4km/h。若车流量较少，则可缩短t(n,m)值，这样便可提高v^m(n,n+1)值。

本方法可使得整个城市交通协同起来，尤其是直行车辆，在遇到一个红灯(或协同行车速度)后接下来遇到的可以全部是绿灯，让车走在路上，不是让车等在路上，极大的提高城市道路交通利用率，缓解交通拥堵。

实施例2

基于实施例1的单通多向协同交通方法。

当现实中城市各十字路口距离lⁿ(m-1,m)与l^m(n-1,n)随着n和m的不同而不相等时、差异较大时，出现不能保证所有路口通行时间t与所有路段协同行车速度v都能够取得合理或者理想数值的情况，即无法实现所有街和路的协同交通时，各十字路口的通行时刻、通行时间设定以保证某一方向/主要道路行车通畅为主。

如某些城市呈现东西狭长分布，或东西方向的街道为城市主要街道，而各个街道又不平直，那么各十字路口通行时间就可以根据本发明方法，以保证东西方向行车通畅为主进行设定，优先设定a路口和c路口通行时刻与时间，通行时间也可适当延长，缩短b路口和d路口通行时间，并且，各条街可以相对独立设定a路口和c路口通行时刻与时间，不考虑或着少考虑各条路的协同情况，这样至少可以保证东西方向直行车辆的顺畅通行。

实施例3

基于实施例1的单通多向协同交通方法。

各十字路口的通行时刻、通行时间根据路口距离与协同行车速度计算得出后，通过编程进行联网控制。

城市交通指挥中心可根据交通情况方便调节每个路口每个方向的绿灯通行时间，并且通过简单的编程控制，使每个路口每个方向的绿灯通行时间可以实现联动。比如，某城市北边多为居住区，南边为工业区，每天早上上班时从北到南的车辆多，下班时从南到北的车辆多。那么按照本发明方法，每天早上每个十字路口可将从北到南方向路口通行时间延长，从南至北路口通行时间缩短，即延长所有d路口通行时间，缩短所有b路口通行时间，而不必影响东西方向(a路口和c路口通行时间)交通车辆。反之亦然。

实施例4

基于实施例1的单通多向协同交通方法。

参照图2，各十字路口在每个非机动车道之前设置有非机动车左转等待区。

本实施例将非机动车左转分为两个直行步骤实施，非机动车需要左转的在a(n,m)路口通行时进入b(n,m)路口前的“非机动车左转等待区”，在b(n,m)路口通行时直行通过十字路口，可避免非机动与机动交通产生路线交叉，减少事故发生。

根据车流情况，各十字路口中每条行车道可以设置为既可直行也可左转或者既可直行也可右转，以缩短路口等待红灯车辆排队长度。

上述介绍了本发明的多种不同的实施例，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，上述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

同时应当理解，虽然本说明书按照实施例加以描述，并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，本说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。