[發(fā)明專利]大型四路環(huán)形交叉口的行人多級(jí)信號(hào)控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710369215.4
• 申請(qǐng)日: 2017-05-24
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106997672B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-06-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐洪峰;章琨;鄭啟明
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 大連理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G08G1/07
• 分類號(hào): G08G1/07
• 代理公司: 大連理工大學(xué)專利中心 21200
• 代理人: 李曉亮;潘迅

1.一種大型四路環(huán)形交叉口的行人多級(jí)信號(hào)控制方法，包括實(shí)施條件、交通運(yùn)行組織、交通數(shù)據(jù)檢測(cè)、信號(hào)運(yùn)行管理四個(gè)方面的內(nèi)容，其特征在于：

一、實(shí)施條件

(1)各個(gè)進(jìn)口方向的進(jìn)口車道數(shù)不少于2條，環(huán)內(nèi)車道數(shù)與單個(gè)進(jìn)口方向供直行和左轉(zhuǎn)機(jī)動(dòng)車使用的最大進(jìn)口車道數(shù)相等；

(2)錯(cuò)列設(shè)置各個(gè)進(jìn)出口方向的人行橫道，進(jìn)口方向人行橫道的下游邊緣到進(jìn)口道結(jié)束位置的距離不少于15m，出口方向人行橫道的上游邊緣到出口道起始位置的距離不少于30m；

(3)在進(jìn)口道與出口道之間設(shè)置行人過(guò)街安全島；

(4)在人行橫道兩端的立柱上安裝紅綠兩色行人信號(hào)燈、紅黃綠三色機(jī)動(dòng)車信號(hào)燈；行人信號(hào)燈色的顯示順序?yàn)榧t色→綠色→紅色，機(jī)動(dòng)車信號(hào)燈色的顯示順序?yàn)榧t色→綠色→黃色→紅色；

(5)在進(jìn)口道的結(jié)束位置安裝減速讓行標(biāo)志、施劃減速讓行標(biāo)線；

二、交通運(yùn)行組織

行人多級(jí)信號(hào)控制環(huán)形交叉口采用的相位編號(hào)方式如下：

進(jìn)口道機(jī)動(dòng)車相位K1，用以控制北進(jìn)口人行橫道的機(jī)動(dòng)車信號(hào)燈；

進(jìn)口道機(jī)動(dòng)車相位K2，用以控制東進(jìn)口人行橫道的機(jī)動(dòng)車信號(hào)燈；

進(jìn)口道機(jī)動(dòng)車相位K3，用以控制南進(jìn)口人行橫道的機(jī)動(dòng)車信號(hào)燈；

進(jìn)口道機(jī)動(dòng)車相位K4，用以控制西進(jìn)口人行橫道的機(jī)動(dòng)車信號(hào)燈；

出口道機(jī)動(dòng)車相位K5，用以控制北出口人行橫道的機(jī)動(dòng)車信號(hào)燈；

出口道機(jī)動(dòng)車相位K6，用以控制東出口人行橫道的機(jī)動(dòng)車信號(hào)燈；

出口道機(jī)動(dòng)車相位K7，用以控制南出口人行橫道的機(jī)動(dòng)車信號(hào)燈；

出口道機(jī)動(dòng)車相位K8，用以控制西出口人行橫道的機(jī)動(dòng)車信號(hào)燈；

進(jìn)口道行人相位F1，用以控制北進(jìn)口人行橫道的行人信號(hào)燈；

進(jìn)口道行人相位F2，用以控制東進(jìn)口人行橫道的行人信號(hào)燈；

進(jìn)口道行人相位F3，用以控制南進(jìn)口人行橫道的行人信號(hào)燈；

進(jìn)口道行人相位F4，用以控制西進(jìn)口人行橫道的行人信號(hào)燈；

出口道行人相位F5，用以控制北出口人行橫道的行人信號(hào)燈；

出口道行人相位F6，用以控制東出口人行橫道的行人信號(hào)燈；

出口道行人相位F7，用以控制南出口人行橫道的行人信號(hào)燈；

出口道行人相位F8，用以控制西出口人行橫道的行人信號(hào)燈；

利用上述相位，行人多級(jí)信號(hào)控制環(huán)形交叉口采用以下3種交通運(yùn)行組織模式：

(1)行人感應(yīng)模式：各條人行橫道的信號(hào)燈獨(dú)立運(yùn)行，采集行人過(guò)街需求和機(jī)動(dòng)車通行需求；任意人行橫道處，無(wú)行人過(guò)街需求時(shí)，機(jī)動(dòng)車相位顯示綠燈，行人相位顯示紅燈；有行人過(guò)街需求時(shí)，機(jī)動(dòng)車相位由綠燈轉(zhuǎn)換至黃燈、紅燈，行人相位由紅燈轉(zhuǎn)換至綠燈；行人相位的綠燈顯示時(shí)間保持恒定；

(2)環(huán)內(nèi)車道清空模式：各條人行橫道的信號(hào)燈聯(lián)動(dòng)運(yùn)行，采集機(jī)動(dòng)車通行需求，不采集行人過(guò)街需求；所有進(jìn)口道機(jī)動(dòng)車相位以及所有行人相位同時(shí)顯示紅燈，所有出口道機(jī)動(dòng)車相位同時(shí)顯示綠燈；根據(jù)環(huán)內(nèi)車道的實(shí)際交通運(yùn)行狀況，動(dòng)態(tài)調(diào)整本模式的持續(xù)時(shí)間，即所有出口道機(jī)動(dòng)車相位的綠燈顯示時(shí)間；

(3)機(jī)動(dòng)車感應(yīng)模式：各條人行橫道的信號(hào)燈聯(lián)動(dòng)運(yùn)行，采集機(jī)動(dòng)車通行需求，不采集行人過(guò)街需求；從北進(jìn)口開(kāi)始，沿順時(shí)針?lè)较颍来瘟顤|進(jìn)口、南進(jìn)口、北進(jìn)口的機(jī)動(dòng)車相位顯示綠燈，根據(jù)進(jìn)口車道和環(huán)內(nèi)車道的實(shí)際交通運(yùn)行狀況，動(dòng)態(tài)調(diào)整當(dāng)前綠燈進(jìn)口道機(jī)動(dòng)車相位的綠燈顯示時(shí)間；出口道行人相位的綠燈顯示時(shí)間保持恒定；

同一人行橫道的機(jī)動(dòng)車相位Ki和行人相位Fm的聯(lián)動(dòng)關(guān)系如下：

式中，SG_Fm是相位Fm的綠燈啟亮?xí)r刻；EG_Ki是相位Ki的綠燈結(jié)束時(shí)刻；Y_Ki是相位Ki的黃燈時(shí)間；R_Ki是相位Ki的紅燈清空時(shí)間；

進(jìn)口道機(jī)動(dòng)車相位Ki與進(jìn)口道行人相位Fm的聯(lián)動(dòng)關(guān)系如下：

式中，EG_Fm是相位Fm的綠燈結(jié)束時(shí)刻；SG_Ki是相位Ki的綠燈啟亮?xí)r刻；

進(jìn)口道機(jī)動(dòng)車相位Ki與其逆時(shí)針?lè)较蚓o鄰的進(jìn)口道機(jī)動(dòng)車相位Kj的聯(lián)動(dòng)關(guān)系如下：

式中，ESG_Ki是相位Ki的最早綠燈啟亮?xí)r刻；LSG_Ki是相位Ki的最遲綠燈啟亮?xí)r刻；Gmin_Kj是相位Kj的最小綠燈時(shí)間；Gmax_Kj是相位Kj的最大綠燈時(shí)間；OG(Ki,Kj)是相位Ki、Kj的允許綠燈同亮?xí)r間；SG_Kj是相位Kj的綠燈啟亮?xí)r刻；

禁止3個(gè)或4個(gè)進(jìn)口道機(jī)動(dòng)車相位同時(shí)顯示綠燈；

出口道機(jī)動(dòng)車相位Ki與出口道行人相位Fm、進(jìn)口道機(jī)動(dòng)車相位Kj的聯(lián)動(dòng)關(guān)系如下：

式中，R_Fm是相位Fm的紅燈清空時(shí)間；SG_Ki是相位Ki的綠燈啟亮?xí)r刻；SG_Kj是相位Kj的綠燈啟亮?xí)r刻；EG_Fm是相位Fm的綠燈結(jié)束時(shí)刻；EG_Ki是相位Ki的綠燈結(jié)束時(shí)刻；

控制過(guò)程中，不同交通運(yùn)行組織模式的切換方式包括：行人感應(yīng)模式→環(huán)內(nèi)車道清空模式→行人感應(yīng)模式；行人感應(yīng)模式→環(huán)內(nèi)車道清空模式→機(jī)動(dòng)車感應(yīng)模式→行人感應(yīng)模式；

隨著機(jī)動(dòng)車通行需求由非高峰上升至高峰，行人感應(yīng)模式將經(jīng)環(huán)內(nèi)車道清空模式切換至機(jī)動(dòng)車感應(yīng)模式；隨著機(jī)動(dòng)車通行需求由高峰下降至非高峰，機(jī)動(dòng)車感應(yīng)模式將切換至行人感應(yīng)模式；此外，機(jī)動(dòng)車通行需求的短時(shí)劇烈波動(dòng)也會(huì)引起交通運(yùn)行組織模式由行人感應(yīng)模式經(jīng)環(huán)內(nèi)車道清空模式切換回行人感應(yīng)模式；

三、交通數(shù)據(jù)檢測(cè)

在行人信號(hào)燈桿上安裝行人按鈕以及語(yǔ)音提示裝置；

在直行和左轉(zhuǎn)進(jìn)口車道的停車線上游40m處布設(shè)A類機(jī)動(dòng)車檢測(cè)器，采集車頭時(shí)距和占有時(shí)間；

在直行和左轉(zhuǎn)進(jìn)口車道的停車線上游1m處布設(shè)B類機(jī)動(dòng)車檢測(cè)器，采集占有時(shí)間；

在最外側(cè)環(huán)內(nèi)車道與最內(nèi)側(cè)出環(huán)車道的相交位置以及其他環(huán)內(nèi)車道緊鄰最內(nèi)側(cè)出環(huán)車道左側(cè)邊緣的下游1m處布設(shè)C類機(jī)動(dòng)車檢測(cè)器，采集車頭時(shí)距；

四、信號(hào)運(yùn)行管理

(1)行人感應(yīng)模式

用于行人感應(yīng)模式的信號(hào)運(yùn)行管理的交通事件[TE_pa(no.)]包括：

TE_pa(1)：任意3個(gè)環(huán)內(nèi)車道檢測(cè)區(qū)域同時(shí)有機(jī)動(dòng)車進(jìn)入停止?fàn)顟B(tài)，即任意3個(gè)環(huán)內(nèi)車道檢測(cè)區(qū)域中，均有1個(gè)C類機(jī)動(dòng)車檢測(cè)器采集的占有時(shí)間大于等于占有時(shí)間閾值；

TE_pa(2)：任意3個(gè)進(jìn)口方向的直行和左轉(zhuǎn)進(jìn)口車道同時(shí)出現(xiàn)較長(zhǎng)的機(jī)動(dòng)車排隊(duì)，即任意3個(gè)進(jìn)口方向上，均有1個(gè)A類機(jī)動(dòng)車檢測(cè)器采集的占有時(shí)間大于等于占有時(shí)間閾值；

TE_pa(3)：當(dāng)前綠燈機(jī)動(dòng)車相位的綠燈顯示時(shí)間達(dá)到其最小綠燈時(shí)間；

TE_pa(4)：當(dāng)前綠燈機(jī)動(dòng)車相位所屬的人行橫道有行人過(guò)街需求；

當(dāng)TE_pa(1)或TE_pa(2)發(fā)生時(shí)，停用行人感應(yīng)模式，立即對(duì)機(jī)動(dòng)車相位和行人相位的信號(hào)燈色做出必要調(diào)整，以便盡快啟用環(huán)內(nèi)車道清空模式；

行人感應(yīng)模式下，當(dāng)TE_pa(3)和TE_pa(4)同時(shí)發(fā)生時(shí)，令當(dāng)前綠燈機(jī)動(dòng)車相位切斷綠燈，將通行權(quán)傳遞至同一人行橫道的行人相位；

(2)環(huán)內(nèi)車道清空模式

用于環(huán)內(nèi)車道清空模式的信號(hào)運(yùn)行管理的交通事件[TE_cc(no.)]包括：

TE_cc(1)：環(huán)內(nèi)車道清空模式達(dá)到其最小持續(xù)時(shí)間；

TE_cc(2)：所有出口道機(jī)動(dòng)車相位均達(dá)到其最小綠燈時(shí)間；

TE_cc(3)：機(jī)動(dòng)車已基本駛離環(huán)內(nèi)車道，即環(huán)內(nèi)車道清空模式達(dá)到其最小持續(xù)時(shí)間后，任意3個(gè)環(huán)內(nèi)車道檢測(cè)區(qū)域的所有C類機(jī)動(dòng)車檢測(cè)器采集的車頭時(shí)距同時(shí)大于車頭時(shí)距閾值；

TE_cc(4)：環(huán)內(nèi)車道清空模式達(dá)到其最大持續(xù)時(shí)間；

TE_cc(5)：任意3個(gè)進(jìn)口方向的直行和左轉(zhuǎn)進(jìn)口車道同時(shí)出現(xiàn)機(jī)動(dòng)車排隊(duì)，即任意3個(gè)進(jìn)口方向上，均有1個(gè)B類機(jī)動(dòng)車檢測(cè)器采集的占有時(shí)間大于等于占有時(shí)間閾值；

TE_cc(6)：任意1個(gè)進(jìn)口方向的直行和左轉(zhuǎn)進(jìn)口車道出現(xiàn)較長(zhǎng)的機(jī)動(dòng)車排隊(duì)，即任意1個(gè)進(jìn)口方向上，有1個(gè)A類機(jī)動(dòng)車檢測(cè)器采集的占有時(shí)間大于等于占有時(shí)間閾值；

當(dāng)滿足下列條件之一時(shí)，停用環(huán)內(nèi)車道清空模式：

條件1：TE_cc(1)、TE_cc(2)和TE_cc(3)同時(shí)發(fā)生；

條件2：TE_cc(2)和TE_cc(4)同時(shí)發(fā)生；

一旦停用環(huán)內(nèi)車道清空模式，當(dāng)TE_cc(5)或TE_cc(6)發(fā)生時(shí)，啟用機(jī)動(dòng)車感應(yīng)模式，令相位K1、F3、F4顯示綠燈，令相位K5切斷綠燈，將通行權(quán)傳遞至相位F5；當(dāng)TE_cc(5)和TE_cc(6)均未發(fā)生時(shí)，啟用行人感應(yīng)模式，令所有進(jìn)口道機(jī)動(dòng)車相位顯示綠燈，令所有出口道機(jī)動(dòng)車相位繼續(xù)顯示綠燈；

(3)機(jī)動(dòng)車感應(yīng)模式

用于機(jī)動(dòng)車感應(yīng)模式的信號(hào)運(yùn)行管理的交通事件[TE_va(no.)]包括：

TE_va(1)：任意1個(gè)進(jìn)口方向的直行和左轉(zhuǎn)進(jìn)口車道出現(xiàn)較長(zhǎng)的機(jī)動(dòng)車排隊(duì)，即任意1個(gè)進(jìn)口方向上，有1個(gè)A類機(jī)動(dòng)車檢測(cè)器采集的占有時(shí)間大于等于占有時(shí)間閾值；

TE_va(2)：任意2個(gè)進(jìn)口方向的直行和左轉(zhuǎn)進(jìn)口車道同時(shí)出現(xiàn)機(jī)動(dòng)車排隊(duì)，即任意2個(gè)進(jìn)口方向上，均有1個(gè)B類機(jī)動(dòng)車檢測(cè)器采集的占有時(shí)間大于等于占有時(shí)間閾值；

TE_va(3)：逆時(shí)針?lè)较蚓o鄰的2個(gè)進(jìn)口道機(jī)動(dòng)車相位正在顯示綠燈；

TE_va(4)：逆時(shí)針?lè)较蚓o鄰的進(jìn)口道機(jī)動(dòng)車相位達(dá)到其最小綠燈時(shí)間；

TE_va(5)：任意1個(gè)環(huán)內(nèi)車道檢測(cè)區(qū)域有機(jī)動(dòng)車進(jìn)入停止?fàn)顟B(tài)，即任意1個(gè)環(huán)內(nèi)車道檢測(cè)區(qū)域中，有1個(gè)C類機(jī)動(dòng)車檢測(cè)器采集的占有時(shí)間大于等于占有時(shí)間閾值；

TE_va(6)：逆時(shí)針?lè)较蚓o鄰的進(jìn)口道機(jī)動(dòng)車相位的絕大多數(shù)直行和左轉(zhuǎn)進(jìn)口車道無(wú)連續(xù)的機(jī)動(dòng)車通行需求，即逆時(shí)針?lè)较蚓o鄰的進(jìn)口道機(jī)動(dòng)車相位的最小綠燈時(shí)間結(jié)束后，該相位的絕大多數(shù)A類機(jī)動(dòng)車檢測(cè)器采集的車頭時(shí)距先后大于車頭時(shí)距閾值；

TE_va(7)：進(jìn)口道機(jī)動(dòng)車相位達(dá)到其最遲綠燈啟亮?xí)r刻；

TE_va(8)：當(dāng)前綠燈進(jìn)口道機(jī)動(dòng)車相位達(dá)到其最小綠燈時(shí)間；

TE_va(9)：當(dāng)前綠燈進(jìn)口道機(jī)動(dòng)車相位的所有直行和左轉(zhuǎn)進(jìn)口車道無(wú)連續(xù)的機(jī)動(dòng)車通行需求，即當(dāng)前綠燈進(jìn)口道機(jī)動(dòng)車相位的最小綠燈時(shí)間結(jié)束后，該相位的所有A類機(jī)動(dòng)車檢測(cè)器采集的車頭時(shí)距先后大于車頭時(shí)距閾值；

TE_va(10)：當(dāng)前綠燈進(jìn)口道機(jī)動(dòng)車相位達(dá)到其最大綠燈時(shí)間；

當(dāng)TE_va(1)或TE_va(2)發(fā)生時(shí)，繼續(xù)啟用機(jī)動(dòng)車感應(yīng)模式，反之，停用機(jī)動(dòng)車感應(yīng)模式，啟用行人感應(yīng)模式，解除各條人行橫道的信號(hào)燈聯(lián)動(dòng)關(guān)系；

機(jī)動(dòng)車感應(yīng)模式下，當(dāng)TE_va(3)發(fā)生時(shí)，令進(jìn)口道機(jī)動(dòng)車相位繼續(xù)顯示紅燈；

機(jī)動(dòng)車感應(yīng)模式下，當(dāng)滿足下列條件之一時(shí)，令進(jìn)口道機(jī)動(dòng)車相位啟亮綠燈：

條件1：TE_va(4)、TE_va(5)和TE_va(6)同時(shí)發(fā)生；

條件2：TE_va(7)發(fā)生；

機(jī)動(dòng)車感應(yīng)模式下，當(dāng)滿足下列條件之一時(shí)，令當(dāng)前綠燈進(jìn)口道機(jī)動(dòng)車相位切斷綠燈，將通行權(quán)傳遞至同一人行橫道的行人相位：

條件1：TE_va(8)和TE_va(9)同時(shí)發(fā)生；

條件2：TE_va(10)發(fā)生。