信号控制交叉口待行区组合设计方法

本发明涉及交通信号控制，具体而言，尤其涉及一种信号控制交叉口待行区组合设计方法。

背景技术：

1、已有的关于信号控制交叉口的待行区设计的发明专利主要有以下几种：哈尔滨工业大学蒋贤才等人提出的信号交叉口机动车直行待驶区的设置方法，通过对交叉口情况进行分析，判断其是否符合设置直行待行区，根据所设的直行待行区对交叉口信号配时相序进行设置；山东理工大学范东凯提出的一种对称交叉口直行待行区长度设计方法，通过分析对称信号交叉口左转车辆的行驶轨迹，确定左转车辆行驶轨迹圆心和半径，考虑直行待行车辆与左转车辆之间的安全距离，确定不同直行车道的直行待行区停止线，并在分析交叉口处人行横道宽度、非机动车道宽度以及直行待行区停止线至非机动车内侧车道线距离的基础上，推算出不同直行车道直行待行区的最优设计长度；四川警察学院高建杰等人提出一种考虑环保影响的交叉口直行待行区设置方法，基于目标交叉路口直行车道的历史通行数据信息，判断所述直行车道是否符合预定待行区设置条件。若所述直行车道符合预定待行区设置条件，则确定所述直行车道的待行区最大长度，根据预先设定的待行区长度取值规则，确定所述直行车道的待行区的实际长度。

2、以上几种方法中，蒋贤才等人的专利利用现有的交叉口条件，判断是否可以设置待行区，以此为依据对交叉口信号配时相序进行设置，并非对不同相位下可设置的交叉口待行区进行分析，判断各情况下最适合的待行区设计方案；范东凯的专利实质上通过分析对称信号交叉口左转车辆的行驶轨迹，通过确定安全位置、停止线等，推算出不同直行车道直行待行区的最优设计长度；高建杰等人的专利是一种考虑环保影响的交叉口直行待行区设置方法，基于目标交叉路口直行车道的历史通行数据信息，判断所述直行车道是否符合预定待行区设置条件，根据预先设定的待行区长度取值规则，确定所述直行车道的待行区的实际长度，并非对不同相位下可设置的交叉口待行区进行分析，应用在实际评价中并不全面，现有技术都存在特殊性等局限。

技术实现思路

1、根据上述提出的技术问题，而提供一种信号控制交叉口待行区组合设计方法。

2、本发明采用的技术手段如下：

3、一种信号控制交叉口待行区组合设计方法，对不同情况下可设的待行区组合进行全面总结，包括如下步骤：基于nema信号控制理论，进行直行(或左转)待行区设置，分析待行区设置对信号周期、有效绿灯时间的影响；将全部待行区设置与相序组合方案列出，设计出待行区与信号相位相序控制的组合方案，逐一分析各组合方案的可行性，建立信号交叉口待行区设置的通用流程，根据空间尺寸、交通流量条件确定备选的待行区设置方案，得到所有可行的待行区与相位相序组合，获得最佳方案；最后进行实验仿真对比并进行选优，得到各情况下最优待行区组合方案。本发明可高效经济的为信号控制交叉口的待行区设置提供理论依据，可更加合理的设计待行区的组合以及长度，增加信号交叉口的通行效率。

4、进一步地，全面设计组合方案，在交叉口实际几何条件及交通条件限制下，构建可行的备选方案并仿真比选出最优方案，具体包括如下步骤：

5、步骤一、建立第一模型，所述第一模型为各进口道全部待行区设置方案；

6、步骤二、建立第二模型，所述第二模型为信控交叉口的nema相位相序组合方案；

7、步骤三、结合第一模型和第二模型建立第三模型，所述第三模型即为待行区与信号相位相序的组合方案，共16×256种；

8、步骤四、设置左转待行区必须满足交叉口安全视距要求，通常针对设计速度30km/h的交叉口要求其识别距离不小于70m；直行待行区蓄车空间宜满足2～3辆以上标准小汽车停车需要；双待叠加的设置需满足安全视距要求，对应于30km/h的设计速度其识别距离不得小于70m等；

9、步骤五、将进口各流向流量与通行能力对比，当有效绿灯时间内直行(或左转)车辆不能全部通过时，考虑设置直行(或左转)待行区；依据交通流量条件公式，检查进口道交通量是否满足交通流量条件；

10、步骤六、对于不满足空间尺寸要求和交通流量条件的进口道，从第三模型中删除对应的进口待行区关联方案，逐一分析各组合方案的可行性，得到第四模型，所述第四模型为所有可行的待行区与相位相序组合方案；

11、步骤七、通过仿真软件对该第四模型的信控交叉口运行进行仿真优化，得到最优方案，即各情况下最适合的待行区组合方案。

12、进一步地，所述第一模型中，不同车流方向的待行区进行组合，共计有种待行区设置方案，其中，k为信号相位中的车流代号。

13、进一步地，所述第二模型中，对于设置有专用左转相位的十字型信号交叉口，信控相位包括16种相序方案。

14、进一步地，在排除了不满足空间尺寸和流量条件的进口道待行区之后，所述第三模型为16×256种不同相序下待行区的组合方案。

15、进一步地，不同车流方向的待行区进行组合，共计有种待行区设置方案，其中，k为信号相位中的车流代号；

16、实际道路直行(或左转)单车道交通需求大于其通行能力时，可以考虑设置相应待行区。

17、道路直行(或左转)单车道的通行能力公式为：

18、

19、式中：cs为一条直行(或左转)车道的设计通行能力(pcu/h)；tc为信号周期(s)；ts为信号周期内的绿灯时间(s)；t0为变为绿灯后、第一辆车启动并通过停止线的时间(s)；ti为直行(或左转)车辆通过停止线的平均间隔时间(s/pcu)；σ为直行(或左转)车道通行能力折减系数，可采用0.9。

20、进一步地，所述仿真软件为vissim软件。

21、较现有技术相比，本发明具有以下优点：

22、1、已有技术多利用现有的交叉口条件判断是否可以设置待行区，并以此为依据对交叉口信号配时相序进行设置，或通过分析对称信号交叉口左转车辆的行驶轨迹，确定左转车辆行驶轨迹圆心和半径，确定不同直行车道的直行待行区等。本发明创造则是对不同相位下可设置的交叉口待行区组合方案进行分析，仿真得到各情况下最适合的待行区组合方案，综合全面的考虑了不同情况下可设置的待行区组合，和已有技术相比是普遍与特殊的关系。

23、2、本发明在枚举出16×256种不同相序下待行区的组合方案后，利用流程图对待行区和相序的选择进行优化，并通过仿真得到对交叉口延误时间和排队长度影响最大的待行区组合，高效又经济的为信号控制交叉口的待行区设置提供理论依据。从而在研究交叉口待行区的长度设计时基于此标准，可以更加合理的设计待行区的组合以及长度，增加信号交叉口的通行效率。

24、基于上述理由本发明可在交通等领域广泛推广。

技术特征：

1.一种信号控制交叉口待行区组合设计方法，其特征在于，对不同情况下可设的待行区组合进行全面总结，包括如下步骤：基于nema信号控制理论，进行直行或左转待行区设置，分析待行区设置对信号周期、有效绿灯时间的影响；将全部待行区设置与相序组合方案列出，设计出待行区与信号相位相序控制的组合方案；建立信号交叉口待行区设置的通用流程，根据空间尺寸、交通流量条件确定备选的待行区设置方案，得到所有可行的待行区与相位相序组合；最后进行实验仿真对比并进行选优，得到信控交叉口最优待行区组合方案。

2.根据权利要求1所述的信号控制交叉口待行区组合设计方法，其特征在于，全面设计组合方案，在交叉口实际几何条件及交通条件限制下，构建可行的备选方案并仿真比选出最优方案，具体包括如下步骤：

3.根据权利要求2所述的信号控制交叉口待行区组合设计方法，其特征在于，所述第一模型中，不同车流方向的待行区进行组合，共计有种待行区设置方案，其中，k为信号相位中的车流代号。

4.根据权利要求2所述的信号控制交叉口待行区组合设计方法，其特征在于，所述第二模型中，对于设置有专用左转相位的十字型信号交叉口，信控相位包括16种相序方案。

5.根据权利要求2所述的信号控制交叉口待行区组合设计方法，其特征在于，在排除了不满足空间尺寸和流量条件的进口道待行区之后，所述第三模型为16×256种不同相序下待行区的组合方案。

6.根据权利要求2所述的信号控制交叉口待行区组合设计方法，其特征在于，不同车流方向的待行区进行组合，共计有种待行区设置方案，其中，k为信号相位中的车流代号；

7.根据权利要求2所述的信号控制交叉口待行区组合设计方法，其特征在于，所述仿真软件为vissim软件。

技术总结
本发明提供一种信号控制交叉口待行区组合设计方法，包括如下步骤：基于NEMA信号控制理论，进行直行或左转待行区设置，分析待行区设置对信号周期、有效绿灯时间的影响；将全部待行区设置与相序组合方案列出，设计出待行区与信号相位相序控制的组合方案；根据空间尺寸、交通流量条件确定备选的待行区设置方案，得到所有可行的待行区与相位相序组合；最后进行实验仿真对比并进行选优，得到信控交叉口最优待行区组合方案。本发明可高效经济的为信号控制交叉口的待行区设置提供理论依据，可更加合理的设计待行区的组合以及长度，增加信号交叉口的通行效率。

技术研发人员：郭瑞军,刘莹莹,王倩,郑硕,于越,姜凯宁
受保护的技术使用者：大连交通大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15