[發(fā)明專利]道路交叉口施工期交通優(yōu)化設(shè)計(jì)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810367795.8
• 申請(qǐng)日: 2018-04-23
• 公開（公告）號(hào): CN108708238B
• 公開（公告）日: 2020-08-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙靖;姚佼;周溪召;鄭喆;秦旗;陳凱佳;高航;張傳
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海理工大學(xué)
• 主分類號(hào): E01C1/02
• 分類號(hào): E01C1/02;G08G1/07
• 代理公司: 上海天協(xié)和誠(chéng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 31216
• 代理人: 沈國(guó)良

1.一種道路交叉口施工期交通優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，包括交叉口的幾何設(shè)計(jì)步驟和信號(hào)控制步驟，其特征在于：所述幾何設(shè)計(jì)步驟在占道施工區(qū)域交叉口所在進(jìn)口設(shè)置綜合功能區(qū)，綜合功能區(qū)供不同流向車流在信號(hào)周期的不同相位內(nèi)使用，并在施工區(qū)域車流上游設(shè)置預(yù)停車線，對(duì)是否允許車流進(jìn)入綜合功能區(qū)進(jìn)行控制；所述信號(hào)控制步驟在交叉口主信號(hào)采用逆時(shí)針單口放行的信號(hào)相位布置，保障綜合功能區(qū)內(nèi)車流在信號(hào)相位開始前提前進(jìn)入和信號(hào)相位結(jié)束后清空，并通過對(duì)預(yù)停車線進(jìn)行預(yù)信號(hào)控制，控制進(jìn)口方向車流進(jìn)入綜合功能區(qū)的開始和結(jié)束時(shí)間，主信號(hào)和預(yù)信號(hào)控制的信號(hào)配時(shí)參數(shù)通過線性規(guī)劃模型進(jìn)行優(yōu)化；所述幾何設(shè)計(jì)步驟包括設(shè)置綜合功能區(qū)車道數(shù)、綜合功能區(qū)長(zhǎng)度和交叉口車道功能劃分；

所述綜合功能區(qū)車道數(shù)為占道施工交叉口所在進(jìn)口可利用的車道總數(shù)減1，留置的車道為專用出口車道，供對(duì)向進(jìn)口、經(jīng)過交叉口后的右轉(zhuǎn)車輛使用；

所述綜合功能區(qū)長(zhǎng)度為占道施工區(qū)域長(zhǎng)度與車道漸變段長(zhǎng)度之和，按式（1）計(jì)算，

(1)

式中：i為交叉口岔口編號(hào)，如i=1表示東進(jìn)口、i=2表示北進(jìn)口、i=3表示西進(jìn)口、i=4表示南進(jìn)口；L_i為綜合功能區(qū)長(zhǎng)度，l_wi為占道施工區(qū)域長(zhǎng)度，l_ci為車道漸變段長(zhǎng)度；

其中：車道漸變段長(zhǎng)度按式（2）計(jì)算，

(2)

式中：V為設(shè)計(jì)車速，W_i為車道橫向變化寬度；

所述交叉口車道功能劃分，當(dāng)綜合功能區(qū)作為進(jìn)口車道使用時(shí)，采用車道行駛方向標(biāo)志對(duì)車道功能進(jìn)行劃分，從左到右分別設(shè)置n_iEL條左轉(zhuǎn)專用車道、一條直左混行車道、n_iET條直行專用車道、一條直右混行車道、n_iER條右轉(zhuǎn)專用車道，其中：n_iEL、n_iET、n_iER分別由式（3）～（5）計(jì)算得到，

(3)

(4)

(5)

式中：n_iEL、n_iET、n_iER分別為左轉(zhuǎn)專用車道數(shù)、直行專用車道數(shù)和右轉(zhuǎn)專用車道的車道數(shù)，q_iL、q_iT、q_iR分別為左轉(zhuǎn)、直行和右轉(zhuǎn)的交通量，q_i為交叉口第i岔口的進(jìn)口總交通量，n_i對(duì)于占道施工所在進(jìn)口為綜合功能區(qū)車道數(shù)、對(duì)于非占道施工所在進(jìn)口為進(jìn)口車道數(shù)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的道路交叉口施工期交通優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，其特征在于：所述信號(hào)配時(shí)的線性規(guī)劃模型的優(yōu)化目標(biāo)為交叉口車輛通過量最大，按式（6）表示，

(6)

式中：Z為交叉口車輛最大通過量，μ為交叉口流量系數(shù)，q_i為交叉口第i岔口的進(jìn)口總交通量；

所述信號(hào)配時(shí)線性規(guī)劃模型的約束條件包括信號(hào)周期時(shí)長(zhǎng)、主信號(hào)配時(shí)、預(yù)信號(hào)配時(shí)和交叉口飽和度約束；

所述信號(hào)周期時(shí)長(zhǎng)約束要求主信號(hào)與預(yù)信號(hào)周期時(shí)長(zhǎng)相同，且在合理的最大和最小信號(hào)周期時(shí)長(zhǎng)范圍內(nèi)，為保證所建立模型為線型模型，采用周期的倒數(shù)表示，如式（7）所示；

(7)

式中：ξ為信號(hào)周期時(shí)長(zhǎng)的倒數(shù)，C_max和C_min分別為最大和最小信號(hào)周期時(shí)長(zhǎng)；

所述主信號(hào)配時(shí)按逆時(shí)針方向單口放行的相位相序，主信號(hào)各進(jìn)口的綠燈開始時(shí)刻和綠信比應(yīng)滿足式（8）～（10）要求；

(8)

(9)

(10)

式中：g_i為交叉口主信號(hào)第i岔口進(jìn)口綠燈開始時(shí)刻，用在一個(gè)信號(hào)周期中的相對(duì)時(shí)間表示，為0至1之間的數(shù)；λ_i為交叉口主信號(hào)第i岔口進(jìn)口綠信比；I為綠燈間隔時(shí)間；

所述預(yù)信號(hào)配時(shí)與主信號(hào)協(xié)調(diào)，任一進(jìn)口方向車流需在其對(duì)向直行車流全部通過綜合功能區(qū)后才能進(jìn)入綜合功能區(qū)，并且滿足式（11），

（11）

式中：g^p_i為交叉口第i岔口進(jìn)口預(yù)信號(hào)綠燈開始時(shí)刻，用在一個(gè)信號(hào)周期中的相對(duì)時(shí)間表示，為0至1之間的數(shù)，L_i為綜合功能區(qū)長(zhǎng)度，V為設(shè)計(jì)車速；

任一進(jìn)口方向車流保證進(jìn)入綜合功能區(qū)的車輛在主信號(hào)綠燈期間通過交叉口，并且滿足主信號(hào)通行能力大于預(yù)信號(hào)通行能力，即滿足式（12），

（12）

式中：λ^p_i為交叉口第i岔口進(jìn)口預(yù)信號(hào)綠信比，s_i為交叉口第i岔口進(jìn)口主信號(hào)飽和流率，s^p_i為交叉口第i岔口進(jìn)口預(yù)信號(hào)飽和流率；

在預(yù)信號(hào)綠燈末通過預(yù)停車線的車輛在主信號(hào)綠燈結(jié)束前通過交叉口，并且滿足式（13），

(13)

所述交叉口飽和度約束要求各進(jìn)口飽和度不超過最大飽和度限制，并且滿足式（14）～（15），

(14)

(15)

式中：d_max為最大飽和度限制。