专利名称：按半幅路权进行路口交通流分离的方法和交通信号机的制作方法
技术领域：
本发明涉及城市道路交通管理，特别是涉及平面交叉路口交通管理的不同流向的交通流交通冲突点的时空分离方法、交通指挥灯信号和交通信号机。其核心技术特征是以半幅路权为单位疏通路口交通流，达到充分利用路口路面，规范交通秩序，提高路口通行能力的目的，也能达到提高行人的过路能力的目的，还能达到缩小机动车路口信号控制中“最小绿灯时间”的限制的目的，在无行人和非机动车的路口，还可达到减少绿灯损失时间的目的，确实实现路口交通的安全、有序、快捷、高效。
一、技术背景交通安全有序是精神文明的标志，交通高效快捷是社会经济发展的需求。
平面交叉路口是不同流向的交通流发生交通冲突点最多的地方，错开这些交通冲突点的方法是让所有的交通流按统一规划好的各自的路口内道路渠化路线通过路口，让相互冲突的交通流分不同时间获得路权，这就是使交通流交通冲突点分离的时空分离方法。
由于过去是由交通警察负责分时给不同交通流路权，因人能做出的指挥信号种类有限，只能按允许一次通过整幅路面的方式分时给不同交通流路权。现在普遍采用了交通信号灯信号控制，指挥交通的信号灯信号种类有了设计得更复杂一些的可能性。
随着城市交通建设的飞速发展，具有双向6车道、8车道的宽路幅的道路已不罕见，甚至出现了具有双向12车道的极宽路幅的道路。由于道路路幅的加宽，多车道的出现，使路口的信号灯控制也变的复杂多了，出现了指挥机动车左转、直行、右转的方向信号灯，也出现了专门指挥非机动车过路的非机动车信号灯和指挥行人过路的人行横道信号灯。
《中华人民共和国道路交通管理条理》(1988年3月9日国务院发布)规定的指挥灯信号仅有5种(一)绿灯亮时，准许车辆、行人通行，但转弯的车辆不准妨碍直行的车辆和被放行的行人通行；(二)黄灯亮时，不准车辆、行人通行，但已越过停止线的车辆和已进入人行横道的行人，可以继续通行；(三)红灯亮时，不准车辆、行人通行；(四)绿色箭头灯亮时，准许车辆箭头所示方向通行；(五)黄灯闪烁时，车辆、行人须在确保安全的原则下通行。
右转弯的车辆和T形路口右边无横道的直行车辆，遇有前款(二)、(三)项规定时，在不准妨碍被放行的车辆和行人通行的情况下，可以通行。
《中华人民共和国道路交通管理条理》规定的车道灯信号只有绿色箭头灯信号和红色叉形灯信号两种(一)绿色箭头灯亮时，本车道准许车辆通行；(二)红色叉形灯亮时，本车道不准车辆通行。
《中华人民共和国道路交通管理条理》规定的人行横道灯只有绿灯信号、绿灯闪烁信号、红灯信号等三种(一)绿灯亮时，准许行人通过人行横道；(二)绿灯闪烁时，不准行人进入人行横道，但已进入人行横道的行人，可以继续通行；(三)红灯亮时，不准行人进入人行横道。
这都是按允许一次通过整幅路面的方式分时给不同交通流的路权的设置信号。
GA/T47-93的《交通信号机技术要求与测试方法》规定了如下名词术语信号相位一个信号周期内的信号控制状态，表示在道路交叉口给予某些方向的车辆和行人以通行权的时序。
信号灯组构成同一控制相位的各式信号灯为一信号灯组。
周期长信号灯色按规定的相位顺序显示一周所需的时间。
绿信比在一个信号周期内，各相位的绿灯时长与周期长之比。
控制方案相位设置与信号配时的有序集合。
黄闪控制各相黄灯以固定频率闪烁、只起提示作用的一种特殊控制方式。
最短绿灯时间绿灯信号的最短保持时间，一般取保证行人安全穿过道路交叉口所需的最短绿灯时间。
最长绿灯时间允许绿灯持续的最长时间。
绿冲突不允许同时放行的两个以上相位(包含两个)的绿色信号灯出现同时点亮的情况称为绿冲突。
在本说明书内仅把一种信号灯色的条件下允许整幅路权通行的机动车流向组合称为相位。如果一个周期内的相位数超过2个，则称为多相位控制。许多平面交叉大路口出现了多相位控制的路口交通信号机。这些交通信号机甚至包含控制行人与非机动车通过路口的信号灯信号的功能。
目前，国内外指挥人行横道信号灯交通信号机和包含指挥行人与非机动车通过路口的信号灯信号的路口交通信号机，都是按允许一次通过整幅路面的方式设置人行横道绿灯信号的控制功能和非机动车通过路口的绿灯信号的控制功能的。<道路通行能力手册>(美国交通研究委员会专题报告209号，中国建筑工业出版社，北京，1991年)曾论及机动车、自行车和行人路口通行能力，但也都是按允许一次通过整幅路面的方式进行论述的。
<道路交通信号灯安装规范>(GB 14886-94)关于人行横道信号灯在路口的安装位置时是这样规定的“6.1.4.1人行横道信号灯杆应设置在人行横道两端，距路缘的距离为0.3-2m的路肩上。
6.1.4.2具有隔离带的路口，当人行横道长度超过40m时，可在隔离带上加设人行横道信号灯。”也都是按允许一次通过整幅路面的方式进行论述的，绝没有隔离带两侧人行横道信号灯信号可以不同的含义。
但由于组成整幅路面的各个半幅路面在同一时刻的通车情况并不完全相同，在绝对不会出现交通流与机动车发生交通冲突的条件下，使得允许按允许一次通过整幅路面的这些绿灯信号时间每次都非常短，影响了路口通行能力。
随着道路的逐步拓宽，行人过路是越来越困难了，特别是老人和孩子，在人行横道放行的短短十几秒的时间内，很难完成过路任务。有许多老人曾颤巍巍地迈入人行横道，又不得不把脚收了回来。有些路口为了增多行人过路时间，使用2相位控制，允许行人过路时有左转机动车通过，既危险，又影响左转机动车的速度，反倒影响了路口的通行能力，增加了路口阻塞的因素。
中国是个自行车王国，由于要通过路口的非机动车的车多，而放行时间又短，常出现一些非机动车的拥挤、抢行、无序、窜道的现象，既混乱，又不安全，严重影响机动车正常行驶，极易发生交通事故。
中国专利公开号为CN1255570A、CN1257263A和CN2308926Y的说明书都谈到路口交通管理问题，授权公告号为CN 1040704C的发明专利甚至谈到对各种平面交叉路口不同车道条件进行时空分流的问题，但都没有论及到按整幅路权进行交通流时空分离存在的低效问题。
本发明的新颖之处就在于发现了按整幅路权进行交通流时空分离存在的低效问题，创造性地提出了进一步细化到按半幅路权进行交通流时空分离的新方法，提出了与之配套的新的半幅路权的交通指挥灯信号，提出了与之配套的交通信号机增加设计具有按半幅路权进行控制的功能的新方法，这种具有按半幅路权进行控制的新功能的交通信号机当然属于一个新产品。
本发明提出的平面交叉路口交通管理的不同流向的交通流交通冲突点的半幅路权的时空分离方法、半幅路权的交通指挥灯信号和具有半幅路权控制功能的交通信号机，虽然分属不同方法和产品，但它们的必要技术特征部分相同，那就是交通流的半幅路权及其控制实现。
本发明比按整幅路权进行交通流时空分离能更充分利用路口路面，达到规范交通秩序，提高路口通行能力的目的，也能达到提高行人的过路能力的目的，还能达到缩小机动车路口信号控制中“最小绿灯时间”的限制的目的，在无行人和非机动车的路口，还可达到减少绿灯损失时间的目的，确实实现路口交通的安全、有序、快捷、高效。
二、半幅路权的时空分离方法下面，按说明书附图
的示意性图例详细解释本发明的半幅路权的时空分离方法的技术核心。
附图中的1是机动车与非机动车的隔离带；2是路口一个方向的入口路面；3是双向机动车的中央隔离带；4是路口一个方向的出口路面；5是非机动车道；6是人行便道；7是路口中央非机动车禁行区；8是左转弯机动车的半幅安全线，把左转弯机动车的路口路面分为前、后半幅路面；9是直行机动车的半幅安全线，把直行机动车的路口路面分为前、后半幅路面；10是非机动车和行人的半幅安全线，把非机动车和行人的路口路面分为前、后半幅路面；11是人行横道的停止线与半幅安全线之间的路面；12是非机动车在路口内的道路上的停止线与半幅安全线之间的路面，即前半幅路面；13是直行机动车在路口内道路上的停止线与半幅安全线之间的路面，即前半幅路面；14是非机动车停止线；
15是左转弯机动车在路口内道路上的停止线与半幅安全线之间的路面，即前半幅路面；16是机动车停止线。
本发明的半幅路权的时空分离方法的技术核心可详细记叙如下1)在每一种左转或直行的机动车车流的路口内渠化线的最左侧，在其与每一种由左向右的交通流的交通冲突点附近足够安全的位置上分别设置一条半幅安全线(如附图的8、9、10)。
2)把每种交通流在路口内渠化的整幅路面都由其半幅安全线分成两个半幅路面(如附图的2和4)，进入路口的半幅路面(如附图的4)称作前半幅路面，离开路口半幅路面(如附图的2)称作后半幅路面。
3)按每个半幅路面的具体交通情况合理统筹安排交通信号机的整幅路权的相位时序，分离交通冲突点，使一些交通流在其获得整幅路面通行路权前的一个相位时间内，其路口内渠化道路的前半幅路面上(如附图的11、12、13或15)无其它左转或直行的机动车有路权。以附图的十字路口为例，4个方向含4个入口和4个出口，产生机动车路口冲突点的机动车流共8种，即4个方向的左转车流和直行车流，其中每次能够同时放行的而不产生交通冲突的最多是2种车流。而2种车流每次最多只能占用2个入口和2个出口，至少余下2个入口和2个出口无机动车行走，路面闲置。按目前的按整幅路权进行交通流时空分离方法，这些闲置路面并不都能充分利用，只是在同一方向的出口和入口同时都无机动车时才用来放行非机动车和行人。本发明巧妙地安排这些机动车流的相位时序，先使1个方向的出口无机动车通行，再使此方向的出口和入口同时无机动车，再使此方向的入口无机动车，从而使这些无机动车的半幅路面有了可连续放行某些交通流的充分利用价值，提高了路口的放行能力。
4)可在交通冲突点分离的前提下保证安全，允许这些交通流在其获得整幅路面通行路权前最近的一个相位时间或不足一个相位的一段时间内获得前半幅路权，顺次由停止线(如行人的路缘或附图的14或16)前移到其停止线前面的半幅安全线(如附图的10、9或8)的后面排队，前移将近半幅路面的路程。
本发明的上述方法，缩短了这些交通流而后获得整幅路面通行路权时的过路时间和路程，提高了路口路面的利用率，提高了路口对这些交通流的放行能力。
实现一些交通流提前一个相位通过半幅道路，并不需要改变目前的路口道路渠化线，也不需增加现有的信号灯的品种，只需增加两个半幅路权信号灯信号的品种，并需在一些因为车流停止线的前移，使得在半幅安全线前的车辆驾驶员看不到相应的交通灯信号的时候，在能明显看到的地方增加相应的交通信号灯，符合国家道路交通信号灯安装规范要求。
按每个半幅路面的具体交通情况确定交通流的半幅路权，以半幅路权为单位疏通路口交通流，以从时空分离上消除交通流交通冲突点为基础，达到充分利用路口路面，规范交通秩序，达到提高行人的过路能力的目的，也可以达到提高路口放行非机动车和行人的能力的目的，还能达到缩小机动车路口信号控制中“最小相位时间”的限制的目的，在无行人和非机动车的路口，还可达到减少绿灯损失时间的目的，提高路口通行能力的目的。确实有利于实现路口交通的安全、有序、快捷、高效。
三、半幅路权交通指挥灯信号本发明还提出增加两个信号灯信号的品种1)对各种交通流分别规定与控制其整幅路面通行的交通指挥灯信号如绿灯、黄灯、红灯、绿色箭头灯、黄灯闪烁等信号不同的前半幅路权信号A和后半幅路权信号B等两种交通指挥灯信号；2)指挥同一个交通流的信号A、整幅路面放行的绿灯信号、信号B三者所在的相位顺次相连，这三个信号出现的时间也顺次相连，后面一个信号出现时前面一个信号熄灭；3)当信号A出现期间，表示允许此信号控制的交通流可以顺次由其停止线(如附图的人行便道路缘或14、16)前移到其停止线前面的半幅安全线(如附图的10、9或8)的后面排队，前移半幅路面的路程；4)在控制此交通流整幅路面放行的绿灯信号出现时，此交通流通过整个路口，缩短了这些交通流在获得整幅路面通行路权时的过路路程和使用时间；5)当控制此交通流的绿灯信号转为信号B时，则表示后半幅路面仍可继续通行，而未进入前半幅路面的交通流已不准进入路口，但已进入路口的可以继续通行，但要加快速度，尽快脱离整幅路面；6)在禁止此交通流通行的红灯亮时信号B熄灭；7)所有的信号灯都分别设置于其所控制的交通流等候放行时的队首能够醒目地看到的位置上，符合国家《道路交通信号灯安装规范》。
8)如果把《中华人民共和国道路交通管理条理》规定的每种交通流的禁行红灯也都改为能明确其所指挥的交通流的带箭头或图标的禁行红灯，在此基础上增加一个红灯闪烁信号称作信号A，在每种交通流的放行绿灯上增加一个绿灯闪烁信号称作信号B，使一种信号灯具有多种不同时出现的信号，只增加交通指挥灯信号的种类但不增加交通指挥灯的种类。
只要交通信号机能实现控制黄灯闪烁，控制红灯和绿灯闪烁也是很容易实现的。
下面就是半幅路权的时空分离方法的几个应用的实现方法，也是具有半幅路权控制功能的交通信号机的多相位时序设计实例。
四、交通信号机实现机动车停止线提前一个相位前移的方法有一些由交通信号控制的平面交叉路口可能无行人和非机动车干扰，只走机动车。
在这样的路口可以这样设计一种分离不同流向的机动车交通冲突点的交通信号机除了具有控制机动车整幅路面路权指挥灯信号的功能外，其交通信号机还具有控制机动车半幅路权指挥灯信号的功能(一)其所有左转和直行的机动车信号的整幅路权相位中，任何两个相连的相位时序满足这样的条件C在后一个相位才有整幅路路权的机动车车流在其路口内渠化道路的前半幅路面上(如附图的15或13)，在前一个相位时间内无其它左转或直行的机动车有路权；(二)条件C可以使得每一种左转或直行的机动车流获得整幅路面通行路权前最近的一个相位时间或不足一个相位的一段时间内给出该车流的前半幅路权信号A，使这些机动车流可以安全地顺次前移到其停止线(如附图的16)前面的半幅安全线(如附图的8或9)后面排队，前移将近半幅路面的路程，等候控制此机动车流整幅路面放行的信号灯信号出现时通过整个路口。
(三)缩短了这些交通流而后获得整幅路面通行路权时的过路时间和路程，缩短了黄灯清道时间，提高了路口对这些机动车流的放行能力；(四)若有的机动车当丧失整幅路面放行权的红灯信号出现时尚未越过全幅停止线，则停止越线，在线外排队。
如果实现所有左转、直行机动车的停止线都可以提前一个相位或不足一个相位的一段时间内前移将近半幅路面，就可以减少机动车的过路时间，减少绿灯损失时间，增加路口放行机动车的通行能力。
任何两个相连的相位都能满足条件C的多整幅路权的相位时序确实存在，在徐吉万和徐冬玲著作的《城市交通的计算机控制和管理》(测绘出版社，1988，北京，37页，图5.6)中就提供了一个完全符合这种时序条件的由EF向道路与GH向道路相交构成的平面交叉十字路口四相位时序，如下面例1例1由EF向道路与GH向道路相交构成的平面交叉十字路口的所有左转和直行的机动车信号灯信号的四相位时序设计为“EF双向直行 EF双向左转 GH双向直行 GH双向左转→”其它种类的路口也有完全符合这种时序条件的多整幅路权的相位时序，如由KL向道路与M向道路相交构成的平面交叉T字路口，M向道路在KL向道路的右侧，见下面的例2
例2由KL向道路与M向道路相交构成的平面交叉T字路口，M向道路在KL向道路的右侧，所有左转和直行的机动车信号灯信号的三整幅路权的相位时序设计为“KL双向直行 L向左转 M向左转” 在有行人和非机动车干扰时，有些车流如果能不影响行人和非机动车通行，就可继续设置半幅路权控制功能。如例1的东西左转和南北左转就可以分别在东西直行和南北直行整幅路权的相位时设置停止线前移功能。
本发明的创新之处不在于提出例1和例2的多相位时序，而在于本发明发现这些多相位时序都满足条件C，可以实现交通信号机的机动车半幅路权控制功能。
五、通信号机允许非机动车停止线实现提前前移的方法本发明指出，一种由交通信号控制的有机动车和非机动车行走的平面交叉路口的交通信号机可以具有非机动车半幅路权指挥灯信号的控制功能。
因为非机动车过路口的每一侧边行驶方向是单向的，是由机动车的出口路段驶向机动车入口路段。如果交通信号机所有左转和直行的机动车信号的整幅路权相位中，任何相连的三个相位时序满足这样条件Da)在前一个相位控制某一方向的出口路段无机动车通行；b)再在紧接着的一个相位控制同一方向的出口路段和入口路段同时都无机动车通行；c)再在紧接着的一个相位控制同一方向的入口路段无机动车通行；d)每一方向的入口路段和右侧方向的入口路段至少有相当于一个相位的时间可以同时不放行非机动车和行人。
从而保证每个方向的直行非机动车在其获得整幅路面通行权前最近的一个相位时间或不足一个相位的一段时间内可获得前半幅路权信号A，使这些直行非机动车流在礼让由左向右正常放行的非机动车和行人等慢速交通流的前提下，安全地直行进入路口，在前面的半幅安全线后面排队，前移半幅路面的路程，等候控制此直行非机动车流整幅路面放行的信号灯信号出现时直行通过整个路口。
本发明的交通信号机的具有非机动车半幅路权指挥灯信号的控制功能的设置，缩短了这些交通流而后获得整幅路面通行路权时的过路时间和路程，提高了路口对这些交通流的放行能力。
若有的直行非机动车在出现丧失整幅路面放行权的红灯信号时尚未越过全幅停止线，则停止越线，在线外排队。
而已越过全幅停止线的非机动车则可以继续前行，因为这些非机动车在其整幅路面通行权消失后还有一个相位时间或不足一个相位的一段时间内的后半幅路权，允许这些已越过全幅停止线的直行非机动车安全地直行通过。
而所有左转弯非机动车则可作为两次直行非机动车通过路口，绝不进入路口内设置的非机动车禁入区。
还可保证每一方向都至少有相当于一个相位的时间可以使其机动车入口路段和其右侧方向的机动车入口路段同时控制不放行非机动车，使得所有右转弯机动车都至少有相当于一个相位的时间无冲突安全放行。
本发明在此的贡献不在于提出了某些多相位控制整幅路权的相位时序，而在于本发明发现了这种多相位控制的整幅路权的相位时序条件D可以导致交通信号机具有非机动车半幅路权指挥灯信号的控制功能，允许非机动车停止线实现提前相当于或接近于一个相位的时间前移。
例1的多相位控制时序就符合这种时序条件D。
例1的多相位路口各出入口放行情况见如下表1。为了形象地说明这种多相位控制的整幅路权的相位时序条件D可以导致交通信号机具有非机动车半幅路权指挥灯信号的控制功能的问题，就以例1为例，加以详细说明。
请见表1。表1、东西与南北相交的4相位路口各出入口机动车放行情况 注表中 表示无机动车通过，可以放非机动车过路；“×”表示有机动车通过，不可以放非机动车过路。
在表1的整幅路权的四相位时序控制中，同一路段方向(如东口)的出口和入口，在一个4相位的信号周期内只有1个相位(如南北直行相位)同时无机动车通行，可以安全地让非机动车整幅过路。即在绝对不会出现非机动车与机动车发生交通冲突的条件下，平均只有1/4个周期可以安全地让非机动车整幅过路。确实放行非机动车的绿信比太少了，时间太短了。
本发明提出的导致交通信号机具有非机动车半幅路权指挥灯信号的控制功能，允许非机动车停止线实现提前一个相位或不足一个相位的一段时间内前移的方法如下1、每个方向的直行非机动车在其获得整幅路面通行权前的一个相位内，因其右侧方向的出口路段无机动车通行，故其前半幅路面上也无机动车通行，可获得前半幅路权信号A，让非机动车在礼让由左向右正常放行的非机动车和行人等慢速交通流的前提下，安全地直行进入路口，在前面的半幅安全线后面排队，这也就相当于允许非机动车的停止线前移。
2、在这些非机动车右侧方向的出口路段和入口路段都无机动车通行的相位期间，就是控制此直行非机动车流整幅路面放行的绿灯信号相位期间，允许非机动车直行的整幅路面放行通行。
3、在即距这些非机动车前半幅路面有机动车通行的剩余时间(这个提前量与机动车的黄灯清道时间极其相近，可以不单独设置)不足以让非机动车通过前半幅路面时，给出禁止非机动车过路的前半幅路面红灯，不再让非机动车越过全幅停止线进入前半幅路面，但已进入前半幅路面的非机动车还可以继续前行，因为在大部分后半幅路面还余有一个相位无机动车，可以给出一个相位时间或不足一个相位的一段时间内的后半幅路权信号B，可以让已进入前半幅路面的非机动车通过整幅幅路面。
4、本发明提出的导致交通信号机具有非机动车半幅路权指挥灯信号的控制功能，允许非机动车停止线实现提前一个相位或不足一个相位的一段时间内前移的方法，使路口的非机动车的通行能力提高了，放行时间加长了，自然也就不拥挤了，从而达到从容、有序、安全、快捷、高效地过路的目的。
5、而所有左转弯非机动车则作为两次直行通过路口。如表1设置的机动车整幅路权的4相位的信号顺序，恰好可以实现“东出口→东入口→北出口→北入口→西出口→西入口→南出口→南入口→东出口”的逆时针循环，与非机动车在路口左转弯行驶的方向完全一致，而且非机动车直行通过路口之时恰逢左转弯方向的直行非机动车放行期间，不需等待就可以左转继续直行。故只要在路口中间设置有非机动车禁行区(如说明书附图的7)，所有非机动车皆不进入，左转非机动车按照大回环两次直行的路线走，严格遵循过路信号灯设置的半幅路权放行功能的控制信号的命令，“令行禁止”；按照非机动车的行车速度，在1个信号周期之内就足可以从容、有序、安全、快捷地通过路口。
6、本发明提出的导致交通信号机具有非机动车半幅路权指挥灯信号的控制功能，允许非机动车停止线实现提前一个相位或不足一个相位的一段时间内前移的方法完全排除了非机动车对机动车的干扰，从而可以提高机动车在路口的车速。
7、如上控制非机动车的过路信号灯半幅路权放行功能的设置不影响路口机动车的直行和左转弯，但对右转弯机动车辆要作一定的限制，右转弯机动车辆要礼让非机动车直行，尤其是在非机动车的高峰期，甚至可以规定右转弯的机动车在由左向右的非机动车和/或同来车方向的直行非机动车放行期间禁止放行。由于我们在前述机动车多相位控制的时序条件D中规定了第d)条每一方向的入口路段和右侧方向的入口路段至少有相当于一个相位的时间可以同时不放行非机动车和行人。这就有力地保证了右转弯的机动车仍有机会放行。如例1中由东入口向北出口右转弯的机动车可以在由东入口向南出口左转弯的机动车放行的相位放行，见表1。
8、类似于十字路口存在的上述机动车整幅路权的4相位控制，其它形式的交叉路口也都存在有满足上述时序条件D的导致交通信号机具有非机动车半幅路权指挥灯信号的控制功能多相位控制，使之实现控制非机动车实现提前一个相位或不足一个相位的一段时间内停止线前移的功能的设置。如例2可满足条件D，但各个非机动车流的信号A要晚开始t秒，信号B要早关闭p秒，使(t+p)相当于一个相位时间，才可保证每一方向都至少有相当于一个相位的时间可以使其机动车入口路段和其右侧方向的机动车入口路段同时控制不放行非机动车，使得所有右转弯机动车都至少有相当于一个相位的时间放行。
故一种由交通信号控制的有机动车和非机动车行走的平面交叉路口的交通信号机，实现允许非机动车停止线实现提前一个相位前移的功能设置，是完全可以做到的。并且在非机动车与机动车完全不发生交通冲突的前提下，不影响所有直行和左转弯的机动车的正常放行，亦有适当相位时间放行右转弯机动车。
从整体上说，由于交通信号机允许非机动车停止线实现提前一个相位前移的功能设置，提高了平面交叉大路口放行非机动车的能力，还提高了非机动车的过路口的能力和时间，自然也就不拥挤了，从而可以使非机动车可以比较从容、有序、安全、快捷地通过路口。同时由于完全排除了非机动车对机动车的干扰，从而可以提高机动车在路口的车速。
六、交通信号机设置允许行人半幅半幅地通过人行横道的信号控制功能本发明还提出了交通信号机设置允许行人半幅半幅地通过人行横道的信号控制功能的方法。该功能可提高行人的过路能力。
关于行人的过路能力λ，可以如下定义λ=v×t/s(1)其中v为行人的过路速度；
t为信号灯绿灯放行的时间；s为路幅的宽度。
当且仅当λ＞1(2)时行人才有可能安全过路。
式中，行人的过路速度v取决于行人的身体素质，我们不能要求老人和孩子有过高的过路速度。要提高行人的过路能力，只能在信号灯绿灯放行的时间t和路幅的宽度s上想办法。
在不是路口的路段上，增大信号灯绿灯放行的时间t显然不是好办法，它将影响路段上机动车的通行能力。
如果我们在人行横道中途、双向车行道之间设置一个安全岛，半幅半幅地放行人过路通行，就相当于把路幅的宽度s缩短了1/2，使(1)较容易成立，就相当于提高了行人的过路能力达1倍。
反过来说，在满足行人能过路的(2)式成立的前提下，把路幅的宽度s缩短1/2，也就允许信号灯放行的时间t缩短1/2，减少了行人过路对机动车通行的干扰程度，扩大了路段上通行机动车的能力。
由于行人每次过半幅路面只须考虑单方向来车，安全性大大提高。
安全岛起到了聚集行人的作用，使过路行人成群过路，提高了有限时间内人行横道的过路效率。
本发明提出的使交通信号机具有半幅半幅地放行人过路通行的半幅路权控制功能的实现方法如下1)其在安全岛两侧路面上背对背设置两套指挥行人横过道路的人行横道信号灯，两套人行横道灯信号分别指挥两侧路面上的行人过路；2)同一放行时间只给一侧路面上的行人予半幅路权；3)人行横道灯安置在能被各自指挥的行人看到的显著位置；4)安全岛两侧路面上允许行人过路的放行时间完全错开，使安全岛上每次只停留单方向的行人，减轻安全岛的容量负担；5)实现半幅半幅地放行人过路通行。
当然，由行人自按钮请求的指挥行人横过道路的人行横道信号灯交通信号机还需要在安全岛上的信号灯杆上设置两个方向的行人自请求按钮；还需要有通讯电缆把信号灯与交通信号机连接起来。
如果把(1)式中的t当作绿灯信号的剩余时间，则当绿灯信号的剩余时间小到不能使(1)式成立时，就应该开始绿灯闪烁，告戒未进入人行横道的行人不应再进入，而已经进入人行横道的行人则应快速过路。
七、交通信号机给与非机动车行车方向同向的行人设置半幅路权功能一种由交通信号控制的有行人和非机动车、机动车通行的平面交叉路口的交通信号机，如果设计具有了非机动车半幅路权控制功能，也能设计具有与非机动车行车方向同向的行人的半幅路权控制功能其所有左转和直行的机动车信号的整幅路权相位时序也能保证其与非机动车行车方向同向的行人在其获得整幅路面通行权前实现提前一个相位或不足一个相位的一段时间内也获得安全地过路前半幅路权，并在其整幅路面通行权消失后的一个相位时间或不足一个相位的一段时间内也获得安全地过路的后半幅路权；与非机动车行车方向同向的行人的过路信号灯可以与非机动车同时放行，实现控制半幅路权放行的功能设置；与非机动车半幅路权控制功能唯一的区别是行人的过路速度比非机动车的过路速度慢，停止行人进入路口的后半幅路权的信号B的时间就要开始的早一些，各自需要配合机动车信号灯控制整幅路权的相位有区别地进行控制。因此，行人与非机动车的过路信号灯不能合用，必需单独设置，但设置的位置可以安排在一起，让被指挥的用路者能方便地看到。
在平面交叉十字路口，交通信号机增加控制与非机动车行车方向同向的行人的过路信号灯半幅路权放行功能的设置，如例1所示，行人过路放行时间可以达到2个连续相位，即1/2个周期。即每半幅的放行时间t扩大了一倍。又由于行人过半幅路面的路程缩短了一半，即过半幅路面的s缩小为1/2。则由(1)式可知，控制与非机动车行车方向同向的行人的过路信号灯半幅路权放行功能的设置，可使与非机动车行车方向同向的行人的过路口的能力λ整整提高4倍。
如果在与非机动车行车方向同向的行人的过路人行横道的前后两个半幅路面之间没有设置安全岛，并且交通信号机增加了具有与非机动车行车方向同向的行人的半幅路权控制功能的设置，与非机动车行车方向逆向的行人就不能实现半幅路权放行功能，只能按控制整幅路面1次通行的方式设置其路权。这样一来，同一半幅的人行横道的两个方向的行人路权不同，信号灯信号的控制也不一样，而且绿灯闪烁的开始时间也不一样，需要各自单独配合机动车信号灯控制整幅路权的相位有区别地进行控制。但在这种情况下，如表1所示，每周期只有1个相位可以放行与非机动车行车方向逆向的行人，只有速度比较快的行人有可能在这个放行时间内通过整幅路面。
但速度慢的与非机动车行车方向逆向的行人也不是绝对不能过路口，只是不能顺时针走，要改为逆时针走，绕行一下，符合“宁绕十步远、不走一步喘”的老话。因为绕行时可以享受可与非机动车行车方向同向的行人的过路口的能力λ整整提高4倍的优惠，可以比较从容、有序、安全地通过路口。
如果与非机动车行车方向逆向的行人想试一试与非机动车行车方向逆向过路，也可以试一试，即使走到半路发现过路信号突然变成禁行信号，也来得及回头，因为此时与非机动车行车方向同向的过路信号仍然畅通。
让与非机动车行车方向逆向的行人改为与非机动车行车方向同向行走，绕行过路，可以把行人过一个整幅路面的最小过路时间缩小1/2，也就可以把交通信号机的各个最短绿灯时间缩小1/2，提高路口交通控制的灵活性，提高路口的机动车通行能力的有效利用率，减少交通流在路口的停滞时间。这是因为在机动车信号灯控制中，有一个“最短绿灯时间”的限制，当然，这个“最短绿灯时间”越小，对机动车信号灯控制的限制就越小。如前面GA/T47-93的《交通信号机技术要求与测试方法》规定了的名词术语所解释的，这个“最短绿灯时间”时间就是绿灯信号的最短保持时间，一般取保证行人安全穿过道路交叉口所需的最短绿灯时间。
八、关于路口放行行人的能力应用效果分析行人过路口的能力和路口放行行人的能力是两个完全不同的概念。前面已经说过控制与非机动车行车方向同向的行人的过路信号灯半幅路权放行功能的设置，可使与非机动车行车方向同向的行人的过路口的能力λ整整提高4倍。
现在我们来看一下本发明应用以后，控制与非机动车行车方向同向的行人的过路信号灯半幅路权放行功能的设置，可使平面交叉大路口放行与非机动车行车方向同向的行人的能力究竟提高了多少。
平面交叉大路口放行交通流的能力η与允许该交通流进入路口的时间T的长短成正比。
而允许进入路口的时间T为T=t-s/v (3)其中t为放行时间；s为路口路幅宽度；v为该交通流过路口时的速度。
例3、假定有个路口A)原来路比较窄时，行人过路时间s/v=10秒，平均每个整幅路权的相位的绿灯时间t=15秒，1个周期为4个整幅路权的相位，周期时间=60秒。
B)现因道路加宽，行人过路时间增加为s/v=15秒，为保持每次的放行时间，平均每个整幅路权的相位的绿灯时间也增加为t=20秒，1个周期为4个整幅路权的相位，周期时间=80秒。
则B)比A)周期增大了，等待时间变长了，路口整体放行行人的能力下降了1/3。
采用本发明的方法，控制与非机动车行车方向同向的行人的过路信号灯半幅路权放行功能设置后，我们有C)仍取B)的整幅路权的相位时间设置，但行人过路时间缩小为s/v=7.5秒，放行时间为两个整幅路权的相位的时间t=40秒，则由(3)式可以看出，θ=η1/η2=T1/T2=(40-7.5)/(20-15)=6.5(4)采用本发明的方法后，路口放行行人的能力提高到6.5倍。
D)回到原来A)的整幅路权的相位时间设置，θ=η1/η2=T1/T2=(15-7.5)/(15-10)=1.5(5)采用本发明的方法后，路口放行行人的能力比路口未拓宽前还能提高到1.5倍。
采用本发明的方法，平面交叉大路口放行与非机动车行车的能力也有所提高，只不过因为非机动车速度稍快一些，倍数不那么大，但至少也有2倍多。
权利要求
1.一种由交通信号控制的平面交叉路口的分离不同流向的交通流的交通冲突点的时空分离方法，其特征是1)在每一种左转或直行的机动车车流的路口内渠化线的最左侧，在其与每一种由左向右的交通流的交通冲突点附近足够安全的位置上分别设置一条半幅安全线；2)把每种交通流在路口内渠化的整幅路面都由其半幅安全线分成两个半幅路面，进入路口的半幅路面称作前半幅路面，离开路口半幅路面称作后半幅路面；3)按每个半幅路面的具体交通情况合理统筹安排交通信号机的整幅路权的相位时序，分离交通冲突点，使一些交通流在其获得整幅路面通行路权前的一个相位时间内，其路口内渠化道路的前半幅路面上无其它左转或直行的机动车有路权；4)可在交通冲突点分离的前提下保证安全，允许这些交通流在其获得整幅路面通行路权前最近的一个相位时间或不足一个相位的一段时间内获得前半幅路权，顺次由停止线前移到其停止线前面的半幅安全线的后面排队，前移将近半幅路面的路程。
2.两种由交通信号控制的平面交叉路口的分离不同流向的交通流的冲突点的交通指挥灯信号，其特征是1)在每一种左转或直行的机动车车流的路口内渠化线的最左侧，在其与每一种由左向右的交通流的交通冲突点附近足够安全的位置上分别设置一条半幅安全线；2)把每种交通流在路口内渠化的整幅路面都由其半幅安全线分成两个半幅路面，进入路口的半幅路面称作前半幅路面，离开路口半幅路面称作后半幅路面；3)对各种交通流分别规定了与控制其整幅路面通行的交通指挥灯信号如绿灯、黄灯、红灯、绿色箭头灯、黄灯闪烁等信号不同的前半幅路权信号A和后半幅路权信号B等两种交通指挥灯信号；4)指挥同一个交通流的信号A、整幅路面放行的绿灯信号、信号B三者所在的相位顺次相连，这三个信号出现的时间也顺次相连，后面一个信号出现时前面一个信号熄灭；5)当信号A出现期间，表示允许此信号控制的交通流可以顺次由其停止线前移到其停止线前面的半幅安全线的后面排队，前移半幅路面的路程；6)在控制此交通流整幅路面放行的绿灯信号出现时，此交通流通过整个路口，缩短了这些交通流在获得整幅路面通行路权时的过路路程和使用时间；7)当控制此交通流的绿灯信号转为信号B时，则表示后半幅路面仍可继续通行，而未进入前半幅路面的交通流已不准进入路口，但已进入路口的可以继续通行，但要加快速度，尽快脱离整幅路面；8)在禁止此交通流通行的红灯亮时信号B熄灭；9)所有的信号灯都分别设置于其所控制的交通流等候放行时的队首能够醒目地看到的位置上。
3.如权利要求2所述的两种由交通信号控制的平面交叉路口的分离不同流向的交通流的冲突点的交通指挥灯信号，其特征是其把《中华人民共和国道路交通管理条理》规定的每种交通流的禁行红灯也都改为能明确其所指挥的交通流的带箭头或图标的禁行红灯，在此基础上增加一个红灯闪烁信号称作信号A，在每种交通流的放行绿灯上增加一个绿灯闪烁信号称作信号B，使一种信号灯具有多种不同时出现的信号，只增加交通指挥灯信号的种类但不增加交通指挥灯的种类。
4.一种由交通信号控制的无行人和非机动车干扰的只走机动车的平面交叉路口的分离不同流向机动车交通冲突点的交通信号机，具有控制机动车整幅路面路权指挥灯信号的功能，其特征是1)在每一种流向的机动车车流的路口内渠化线的最左侧，靠近其与每一种由左向右的交通流的交通冲突点的足够安全的位置上分别设置一条半幅安全线；2)把每种交通流在路口内渠化的整幅路面都由其半幅安全线分成两个半幅路面，进入路口的半幅路面称作前半幅路面，离开路口半幅路面称作后半幅路面；3)该交通信号机还具有控制机动车半幅路权指挥灯信号的功能(一)其所有左转和直行的机动车信号的整幅路权相位中，任何两个相连的相位时序满足这样的条件C在后一个相位才有整幅路路权的机动车车流在其路口内渠化道路的前半幅路面上，在前一个相位时间内无其它左转或直行的机动车有路权；(二)条件C可以使得每一种左转或直行的机动车流获得整幅路面通行路权前最近的一个相位时间或不足一个相位的一段时间内给出该车流的前半幅路权信号A，使这些机动车流可以安全地顺次前移到其停止线前面的半幅安全线后面排队，前移将近半幅路面的路程，等候控制此机动车流整幅路面放行的信号灯信号出现时通过整个路口。(三)若有的机动车当出现丧失整幅路面放行权的红灯信号时尚未越过停止线，则停止越线，在线外排队。
5.一种由交通信号控制的有机动车和非机动车行走的平面交叉路口的分离不同流向的交通流交通冲突点的交通信号机，具有控制机动车和非机动车整幅路面路权指挥灯信号的功能，其特征是1)在每一种流向的机动车车流的路口内渠化线的最左侧，靠近其与每一种由左向右的交通流的交通冲突点的足够安全的位置上分别设置一条半幅安全线；2)在每一种左转或直行的机动车车流的路口内渠化线的最左侧，在其与每一种由左向右的交通流的交通冲突点附近足够安全的位置上分别设置一条半幅安全线；3)其交通信号机具有非机动车半幅路权指挥灯信号的控制功能(一)其左转和直行的机动车信号的相位中任何相连的三个相位时序满足这样条件Da)在前一个相位控制某一方向的出口路段无机动车通行；b)再在紧接着的一个相位控制同一方向的出口路段和入口路段同时都无机动车通行；c)再在紧接着的一个相位控制同一方向的入口路段无机动车通行；d)每一方向的入口路段和右侧方向的入口路段至少有相当于一个相位的时间可以同时不放行非机动车和行人；(二)条件D保证每个方向的直行非机动车在其获得整幅路面通行权前最近的一个相位时间或不足一个相位的一段时间内可获得前半幅路权信号A，使这些直行非机动车流在礼让由左向右正常放行的非机动车和行人等慢速交通流的前提下，安全地直行进入路口，在前面的半幅安全线后面排队，前移将近半幅路面的路程，等候控制此直行非机动车流整幅路面放行的信号灯信号出现时直行通过整个路口；(三)若有的直行非机动车在出现丧失整幅路面放行权的红灯信号时尚未越过全幅停止线，则停止越线，在线外排队；(四)而已越过全幅停止线的非机动车则可以继续前行，因为这些非机动车在其整幅路面通行权消失后还有近一个相位的时间有后半幅路权，允许这些已越过全幅停止线的直行非机动车安全地直行通过；(五)所有左转弯非机动车则可作为两次直行非机动车通过路口，绝不进入路口内设置的非机动车禁入区。(六)每一方向都至少有相当于一个相位的时间可以使其机动车入口路段和其右侧方向的机动车入口路段同时控制不放行非机动车，使得所有右转弯机动车都至少有相当于一个相位的时间放行。
6.如权利要求5所述的一种由交通信号控制的有行人和非机动车、机动车通行的平面交叉路口的分离不同流向的交通流交通冲突点的具有非机动车半幅路权控制功能的交通信号机，其特征是1)其左转和直行的机动车信号灯信号的相位时序能保证其与非机动车行车方向同向的行人在其获得整幅路面通行权前最近的一个相位时间或不足一个相位的一段时间内也获得安全地过路前半幅路权，并在其整幅路面通行权消失后的一个相位时间或不足一个相位的一段时间内也获得安全地过路的后半幅路权；2)与非机动车行车方向同向的行人的过路信号灯可以与非机动车同时放行，实现控制半幅路权放行的功能设置；3)与控制非机动车唯一的区别是行人的过路速度比非机动车的过路速度慢，停止行人进入路口的信号灯绿灯闪烁的时间就要开始的早一些。
7.如权利要求6所述的一种由交通信号控制的有行人和非机动车、机动车通行的平面交叉路口的分离不同流向的交通流交通冲突点的具有与非机动车行车方向同向的行人的半幅路权控制功能的交通信号机，如果在人行横道的两段之间没有设置安全岛，其特征是1)其与非机动车行车方向逆向的行人的过路信号灯只能按控制整幅路面通行的方式设置，同一半段的人行横道的两个方向行人的路权不同，信号灯信号的控制也不一样，需要各自单独配合机动车信号灯控制相位有区别地进行控制；2)让与非机动车行车方向逆向的行人在来不及过路时，改为与非机动车行车方向同向行走，绕行过路，可以把行人过一个整幅路面的最小过路时间缩小1/2，也就可以把交通信号机的各个最短绿灯时间缩小1/2，提高路口交通控制的灵活性和通行能力，减少交通流在路口的停滞时间。
8.如权利要求4、5或6所述的一种由交通信号控制的有行人和非机动车、机动车通行的由EF向道路与GH向道路相交构成的平面交叉十字路口的分离不同流向的交通流交通冲突点的交通信号机，其特征在于其左转和直行的机动车信号灯信号的相位时序设计为“EF双向直行 EF双向左转 GH双向直行 GH双向左转 ”，既可满足条件C，又可满足条件D，可设置行人和非机动车、部分机动车的半幅路权功能。
9.如权利要求4、5或6所述的一种由交通信号控制的有行人和非机动车、机动车通行的由KL向道路与M向道路相交构成的平面交叉T字路口的分离不同流向的交通流交通冲突点的交通信号机，M向道路在KL向道路的右侧，其特征在于其左转和直行的机动车信号灯信号的相位时序设计为“KL-双向直行 L向左转 M向左转 ”，既可满足条件C，又可满足条件D，可设置行人和非机动车、部分机动车的半幅路权功能，只是各个非机动车流和与非机动车流同向的行人的信号A要晚开始t秒，信号B要早关闭p秒，使(t+p)相当于一个相位时间，才可保证每一方向都至少有相当于一个相位的时间可以使其机动车入口路段和其右侧方向的机动车入口路段同时控制不放行非机动车，使得所有右转弯机动车都至少有相当于一个相位的时间放行。
10.一种把整幅路面的双向道路都按其行车方向分成两个半幅路面，人行横道也由此分成两段，两段之间设置一个有足够容量的安全岛，由交通信号控制的非平面交叉路口的人行横道的交通信号机，其特征是其具有半幅路权控制功能1)其在安全岛两侧路面上允许行人过路的两套人行横道灯信号分别指挥两侧路面上的行人；2)同一放行时间只给行人半幅路权；3)人行横道灯安置在能被各自指挥的行人看到的显著位置；4)安全岛两侧路面上允许行人过路的放行时间完全错开，使安全岛上每次只停留单方向的行人，减轻安全岛的容量负担。
全文摘要
本发明涉及城市道路交通管理,特别是涉及平面交叉路口交通管理的不同交通流交通冲突点的时空分离方法、交通指挥灯信号和交通信号机。其核心是交通流的半幅路权功能设定。把把每种交通流在路口内渠化的整幅路面道路都分成两个半幅路面,按每个半幅路面的具体情况合理地安排信号灯信号的相位时序,在保证不与机动车发生冲突的情况下,使一些交通流可以在其获得整幅路权的前一个相位期间,获得半幅路权,实现停止线前移近半幅路面。
文档编号G08G1/09GK1324062SQ0111812
公开日2001年11月28日 申请日期2001年5月17日 优先权日2001年5月17日
发明者王茜, 王大海 申请人:王茜