一种主支路交叉口的交通信号配时方法与流程

本发明涉及交通信号配时方法。

背景技术：

主路与支路相交的交通信号控制交叉口在城市路网中普遍存在，其信号配时方案的合理性不仅影响主路与支路的交通流运行效率，也会影响周边路网的交通流运行效率。尤其主路车道数多、交通流量大，在城市路网中占有非常重要的地位。如何设计主支路交叉口的信号配时方案一直受到交通管理者的密切关注。

已有的主支路交叉口信号配时方法给主路和支路赋予相同的权重，根据各相位的关键车道的交通流量计算交叉口周期时长和相位绿灯时间，即信号配时只采用每个相位关键车道的交通流量，忽略了该相位其他车道的交通流量。这种方法未考虑主路与支路总体交通流量以及各个相位所控制车道数的差异，导致生成的周期时长明显偏小，通行效率低，无法在实际工程中应用。因此，目前针对主支路交叉口还缺乏有效的交通信号配时方法。

技术实现要素：

本发明的目的是为了解决现有方法未考虑主路与支路总体交通流量以及各个相位所控制车道数的差异，导致生成的周期时长明显偏小，通行效率低，无法在实际工程中应用的问题，而提出一种主支路交叉口的交通信号配时方法。

一种主支路交叉口的交通信号配时方法具体过程为：

步骤一：获取交叉口各相位的到达机动车流量；

步骤二：对交叉口各相位的到达机动车流量进行转化；

步骤三：对交叉口各相位控制的车道数进行转化；

步骤四：基于步骤二和步骤三计算交叉口各个相位的权重系数；

步骤五：确定交叉口各个相位的绿灯间隔时间；

步骤六：计算交叉口信号配时参数；具体过程为：

步骤六一：计算交叉口的初始周期时长c0，单位为s；

步骤六二：计算交叉口相位n的绿灯时间gn，单位为s；

步骤六三：计算交叉口的最佳周期时长c，单位为s；

步骤七：生成交叉口的信号配时方案。

本发明的有益效果为：

本发明采用获取交叉口各相位的到达机动车流量；对交叉口各相位的到达机动车流量进行转化；对交叉口各相位控制的车道数进行转化；计算交叉口各个相位的权重系数；确定交叉口各个相位的绿灯间隔时间；计算交叉口信号配时参数；生成交叉口的信号配时方案；考虑主支路交叉口各个相位的交通流量、车道数的差异，给各个相位赋予不同的权重系数，进而建立一种新的信号配时方法，生成交叉口的配时方案(即周期时长、相位绿灯时间、相位绿灯间隔时间)。它可以为主支路交叉口生成合理的信号配时方案，对于提高整体交通流通行效率、缓解交叉口交通拥堵尤其是主路的交通拥堵具有重要意义。

附图说明

图1为本发明主支路交叉口的渠化示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：本实施方式一种主支路交叉口的交通信号配时方法具体过程为：

步骤一：获取交叉口各相位的到达机动车流量；

步骤二：对交叉口各相位的到达机动车流量进行转化；

步骤三：对交叉口各相位控制的车道数进行转化；

步骤四：基于步骤二和步骤三计算交叉口各个相位的权重系数；

步骤五：确定交叉口各个相位的绿灯间隔时间；

步骤六：计算交叉口信号配时参数；具体过程为：

步骤六一：计算交叉口的初始周期时长c0，单位为s；

步骤六二：计算交叉口相位n的绿灯时间gn，单位为s；

步骤六三：计算交叉口的最佳周期时长c，单位为s；

步骤七：生成交叉口的信号配时方案。

具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是，所述步骤一中获取交叉口各相位的到达机动车流量；具体过程为：

调查分析时段内(如晚高峰17:00-18:00或者平峰)每条车道到达的机动车流量；主支路(在交通工程或者道路工程专业领域内，或者国家的规范里，对主干路、支路是有规定的，一般默认主路是车道数较多、道路等级较高的道路，支路是车道数较少、道路等级较低的道路。)交叉口一共有n个相位，其中相位n控制的车道数为xn，分析时段内相位n控制的各条车道到达的机动车流量之和qn，qn计算方法如公式(1)所示：

式中：为相位n控制的第k条车道的到达机动车流量，单位为pcu/h；1≤n≤n。

其它步骤及参数与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是，所述步骤二中对交叉口各相位的到达机动车流量进行转化；具体过程为：

用qn表示将qn转化之后的值，qn计算方法如公式(2)所示：

式中：qmax为各相位到达机动车流量的最大值，单位：pcu/h；qmin为各相位到达机动车流量的最小值，单位为pcu/h；1≤n≤n；

qmax＝max(q1,q2,…,qn,…,qn)(3)

qmin＝min(q1,q2,…,qn,…,qn)(4)。

其它步骤及参数与具体实施方式一或二相同。

具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是，所述步骤三中对交叉口各相位控制的车道数进行转化；具体过程为：

用xn表示将xn转化之后的值，xn计算方法如公式(5)所示：

式中：xmax为各个信号相位控制的车道数的最大值；xmin为各个信号相位控制的车道数的最小值；1≤n≤n；

xmax＝max(x1,x2,…,xn,…,xn)(6)

xmin＝min(x1,x2,…,xn,…,xn)(7)。

其它步骤及参数与具体实施方式一至三之一相同。

具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是，所述步骤四中基于步骤二和步骤三计算交叉口各个相位的权重系数；具体过程为：

相位n的初始权重系数wn等于：

其中：

wn＝1.443×[ln(xn×qn)]²(9)

wmax＝max(w1,w2,…,wn,…,wn)(10)

wmin＝min(w1,w2,…,wn,…,wn)(11)

式中：wn为中间变量，wmax为中间变量，wmin为中间变量，1≤n≤n。

其它步骤及参数与具体实施方式一至四之一相同。

具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是，所述步骤五中确定交叉口各个相位的绿灯间隔时间；具体过程为：

相位n的绿灯间隔时间用in表示，单位为s；

如果相位n控制的车道位于主路上，则in＝3；

如果相位n控制的车道位于支路上，则in计算方法如公式(12)所示：

in＝l/v+2(12)

式中：l为主路的宽度，m；v为支路机动车越过所在进口车道停车线时的平均速度，m/s。v根据实际调查得到，如无调查值，建议取10m/s；1≤n≤n。

其它步骤及参数与具体实施方式一至五之一相同。

具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同的是，所述步骤六一中计算交叉口的初始周期时长c0，单位为s；表达式为：

式中：sn为相位n所控制的流量最大的车道的饱和流率，pcu/h；如果该车道仅允许直行机动车通行，建议sn取值1800pcu/h；如果该车道允许左转或者右转机动车通行，建议sn取值1350pcu/h。

其它步骤及参数与具体实施方式一至六之一相同。

具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一至七之一不同的是，所述步骤六二中计算交叉口相位n的绿灯时间gn，单位为s；表达式为：

其中：

式中：gn为相位n初始分配的绿灯时间，单位为s，和分别为相位n的最小绿灯时间、最大绿灯时间，单位为s；

相位n仅允许主路直行车通行，取值15s，取值60s；

相位n仅允许主路左转车通行，取值10s，取值40s；

相位n仅允许支路直行车通行，取值15s，取值40s；

相位n仅允许支路左转车通行，取值15s，取值35s；

其他场景，取值18s，取值50s。

它们的取值如表1所示。

表1主支路交叉口相位n的最小绿灯时间和最大绿灯时间取值

其它步骤及参数与具体实施方式一至七之一相同。

具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式一至八之一不同的是，所述步骤六三中计算交叉口的最佳周期时长c，单位为s；表达式为：

其它步骤及参数与具体实施方式一至八之一相同。

具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式一至九之一不同的是，所述步骤七中生成交叉口的信号配时方案；具体过程为：

交叉口的信号配时方案由最佳周期时长c、各个相位的绿灯时间、各个相位的绿灯间隔时间共同组成。

其它步骤及参数与具体实施方式一至九之一相同。

本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，本领域技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。