[發(fā)明專利]一種并行流交叉口的渠化設計優(yōu)化方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110630703.2
• 申請日: 2021-06-07
• 公開（公告）號: CN113516855B
• 公開（公告）日: 2022-06-10
• 發(fā)明（設計）人: 任剛;馬景峰;曹奇;杜建瑋;李豪杰;李大韋;吳辰旸
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G08G1/081
• 分類號: G08G1/081;G08G1/083;G08G1/08;G08G1/085
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 朱楨榮

1.一種并行流交叉口的渠化設計優(yōu)化方法，其特征在于，包括以下步驟：

第一步、將并行流交叉口定義為主交叉口A和子交叉口B，其中并行流交叉口處移位過渡段L位于子交叉口B的西側，主交叉口A位于子交叉口B的北部，根據(jù)并行流交叉口各方向交通流量及其道路幾何參數(shù)計算最佳信號周期C₀，令C₀為主交叉口A與子交叉口B的共同信號周期，即C₀＝C_A＝C_B，C_A為主交叉口A的信號周期，C_B為子交叉口B的信號周期；同時依據(jù)流量比與啟動損失參數(shù)確定主交叉口A與子交叉口B的具體配時方案、各車道通行能力及服務水平；

第二步、根據(jù)u、s、t_r、N_L、D_H、D_S和L₄參數(shù)，計算L₁、L₂，其中，u、s、t_r、N_L依次為子交叉口B處北進口道移位左轉車流在紅燈期間的車輛到達流率、通過流率、紅燈時長、車道數(shù)，D_H為排隊狀態(tài)下平均車頭間距，D_S為標準車輛車身平均長度，L₄為子交叉口B處北進口移位左轉車道停車線到主交叉口A處南進口行人斑馬線的北側端點的距離，L₁為子交叉口B處北進口移位左轉車流紅燈期間最大排隊長度，L₂＝L₄-L₁，L₂指移位左轉車輛從主交叉口A南進口行人斑馬線北側端點到子交叉口B北進口最大排隊長度位置的行駛距離；

第三步、根據(jù)L₁、L₂、L₃、L₅、L₆、L₇、N_BN、N_BS、D_H、D_S、t_WN和t_WS參數(shù)，計算出V_WN、V_WS、T_BN、T_BS以求得相位差其中，L₃為主交叉口A處東進口左轉車輛從停車線到其南進口行人斑馬線北側端點所經過的弧長，L₅為子交叉口B處南進口直行與左轉最大車輛排隊長度，L₇為位于子交叉口B南側鄰接的交叉口C處南進口直行車輛停車線到子交叉口B處南進口直行車輛停車線的距離，L₆＝L₇-L₅，L₆指直行車輛從交叉口C南進口停車線到子交叉口B南進口最大排隊長度位置的行駛距離，N_BN、N_BS分別為子交叉口B處北進口移位左轉單車道排隊車輛數(shù)、南進口直行單車道排隊車輛數(shù)，D_H為排隊狀態(tài)下平均車頭間距，D_S為標準車輛車身平均長度，t_WN、t_WS為子交叉口B處北進口移位左轉排隊車輛、南進口直行排隊車輛的從綠燈開啟時刻到隊尾最后一輛車啟動時刻所用時長，V_WN、V_WS分別為子交叉口B處北進口移位左轉排隊車輛、南進口直行排隊車輛啟動波的傳遞速度，T_BN、T_BS分別為子交叉口B處北進口移位左轉排隊車輛與南進口直行排隊車輛的啟動波從隊首傳遞到隊尾所耗時長，為主交叉口A東進口左轉的綠燈相位比子交叉口B北進口移位左轉車流提前開啟的相位差，為交叉口C南進口直行的綠燈相位比子交叉口B南進口直行與左轉車流提前開啟的相位差，與是實現(xiàn)主交叉口A、子交叉口B及交叉口C信號燈綠波協(xié)調控制的參數(shù)，以延誤最小化為目標確保移位左轉車流在這三個交叉口的流暢通行；

第四步、根據(jù)L₆、V_L、V_T和t_d參數(shù)，依據(jù)交通流理論與交通沖突理論，得出并行流交叉口處移位過渡段L的上限取值范圍，即為L的第一個取值范圍，L₆計算過程同第三步，V_L為子交叉口B處北進口左轉車輛實現(xiàn)移位變道時的平均運行車速，V_T為交叉口C處南進口直行車輛平均車速，t_d為車輛啟動損失時間；

第五步、根據(jù)參數(shù)L₀、V_D、β，依據(jù)預先設定的城市道路交叉口設計規(guī)范計算運行車輛進行安全變道時漸變段長度，以此得到并行流交叉口處移位過渡段L的第二個取值范圍，其中L₀為移位左轉車流從移位位置到移位完成位置的橫移寬度，V_D為移位左轉車流在子交叉口B的設計速度，β為車輛運行車速折減系數(shù)；

第六步、綜合第四步與第五步計算的并行流交叉口處移位過渡段L的第一個取值范圍與第二個取值范圍，取其交集，得出移位過渡段L的最終取值范圍；

第一步中最佳信號周期C₀計算模型如下：

I_i＝t_i0+t_i1 (3)

其中L_s為單周期損失時間，l_i為第i相位啟動損失時長，I_i為第i相位綠燈間隔，a為黃燈時長，m為單周期相位數(shù)，t_i0為基本間隔時間，即第i相位下關鍵車流的最后一輛車與下一相位第一輛車通過各自停車線的時間差，t_i1為路口騰空時間，即車輛從停車線到空間沖突點的時間差，V/C'為交通流負荷度，V為單車道實際交通流量，C'為單車道通行能力，第i相位最大的V/C'即為該相位的關鍵交通流負荷度y_i，Y為單周期內各相位關鍵交通流負荷度y_i之和；

依據(jù)第i相位的關鍵交通流負荷度y_i占Y的比值確定第i相位綠燈時間，同時需要綜合考慮行車安全與慢行過街安全最短時間限制條件，確定具體信號配時方案；

此外，在第一步中單車道通行能力計算過程如下：

單條直行車道在信號交叉口的通行能力C_s：

其中t_g為當前相位的綠燈時長，t₀為第一輛車啟動至通過停車線的時長，t_i為第i類車輛構成情況下車輛的平均車頭時距，平均車頭時距由車輛構成比例決定，表示折減系數(shù)；直右車道通行能力C_sr＝C_s，直左車道通行能力C_sl＝C_s(1-β_l/2)，有專用左轉或右轉車道的進口道總通行能力C_elr＝∑C_s/(1-β_l-β_r)，專用左轉車道通行能力C_l＝C_elrβ_l，專用右轉車道通行能力C_r＝C_elrβ_r，其中β_l、β_r分別表示某方向進口道左、右轉交通量占該進口道總通行能力的比例；

第二步中L₁計算方法如下：

第三步中V_WN、V_WS、T_BN、T_BS、計算方法如下：

第四步中L的第一個取值范圍計算方法如下：

第五步中車輛運行車速折減系數(shù)β在車速不超過60km/h的城市道路上其取值為[β₁,β₂]，令β₁＝50％，β₂＝70％，根據(jù)公式(13)計算L的第二個取值范圍：