一种信号控制交叉口左弯待转区与全红时间协同计算和绘制方法与流程

本发明涉及信号交叉口管理与控制技术领域，具体是一种信号控制交叉口左弯待转区与全红时间协同设置的计算和绘制方法。

背景技术：

左弯待转区就是在交叉口左转进口道前划出一块区域作为等待区，当本向直行绿灯启亮时，该方向左转进口道可以运行到待转区停止线，直至左转灯启亮开始左转。含有左弯待转区的交叉口交通信号在含有左弯待转区的进口道应先放行直行再放行左转。在信号交叉口内设置左弯待转区的初衷是使得部分左转车辆提前进入交叉口，在左转绿灯时间内增加左转车辆的通过数，实施“左弯待转区”的道路一般是单向三车道及以上等级的道路。《道路交通标志和标线》gb5768-1999标准新增了左弯待转区。

《道路交通标志标线》gb5768-2009给定了左弯待转区的长度宽度颜色及位置标准，并且提出在辟有左转弯专用车道的路口，可设置左弯待转区线，并确定信号控制方式应先放行直行车辆，后放行待转区车辆，但并没有给出具体应用的交通条件、信号控制条件及施画方法。

美国多用road-diet的理念建设道路，城市道路大部分以双向三车道为主，交叉口较小，没有左弯待转区的设置，因而基本没有对左弯待转区左转车道实际通行能力的研究。目前只是中国学者从不同的角度开展了左弯待转区的相关研究。黎冬平等就左转专用道的停车线位置进行了讨论建立了交叉口左转停止线位置模型，可以得到左转停车线的最佳位置。羊钊等研究显示左弯待转区将显著提高左转专用进口道通行能力，降低左转延误。宗二凯等研究得出在信号配时不变的情况下，设置待转区后左转车道的通行能力随着待转区停放车辆的增加而增加，随着车辆损失时间差的增加而减少。孙冰清等根据车流波动理论提出当左转车辆溢出左转道时设置左弯待转区可以缓解左转车的溢出，从通行需求的角度讨论了设置左弯待转区的车流条件。陈亦新等基于调查数据建立了含左弯待转区的左转车道通行能力计算公式，并就所调查的交叉口研究认为设置左弯待转区能提高其左转车道通行能力的10％-20％。国内大部分学者均是就左弯待转区与通行能力的关系展开讨论，而鲜从左弯待转区应如何与信号控制协同设置方面进行研究。

设置左弯待转区与配时参数中的绿灯间隔时间密切相关。绿灯间隔时间有黄灯时间和全红时间组成。1974年联合国对《道路交通和道路标志、信号协定》中的黄灯时间修正为黄灯表示即将亮红灯，车辆应该停止，除非黄灯刚亮时已经接近停止线、无法安全制动的车辆，可以开出停止线。黄灯时间的长度应保证这些在黄灯启亮时刻无法正常在停车线前安全停车的车辆能够在黄灯期间内顺利通过停车线。

可见黄灯时间与左左弯待转区的设置无关。目前国内没有统一的设置全红时间的方法，多参考国外设置。国外全红时间分为两种，一种考虑最大安全极限，即车尾完全离开交叉口后允许下一相位车驶出停止线，一种考虑通行效率最高，即前一相位车尾驶过冲突点允许下一相位车头到达冲突点，最佳全红时间的设置是不产生容易冲突状态和冒险通过状态为依据。美国为第一种的代表国家，德国为第二种。我国交通量巨大，交叉口的全红时间设置长度对效率有深刻的影响，因此应借鉴德国的方法。

sc：清空距离；si：进入距离；lc：清空车辆长度,应以最长允许车辆计算。

规定当时，ra取0，即规定了交叉口进入距离与清空距离的关系，同时规定左转必须避让直行。但对于我国的大型交叉口，如果存在左转和直行同时可以存在于交叉口内部的情形，一旦出现直行车辆断流，左转车往往加速进行左转利用直行车辆还未曾到达冲突点的时间强行经过，或者进行小半径转弯延长直行车辆与左转车辆的冲突距离强行通过，一方面给行车安全带来极大隐患，另一方面使得进入交叉口的直行车辆交叉口内等待。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种信号控制交叉口左弯待转区与全红时间协同设置的计算和绘制方法。

为实现本发明的目的，本发明提供了一种信号控制交叉口左弯待转区与全红时间协同设置的计算和绘制方法，

其中，转弯线型，为了交叉口满足左转半径的要求，同时是驾驶员驾驶感受性更加自然，左弯待转区的设置采用圆曲线；

其中，左弯待转区最远位置，左弯待转区最远不能越过对向左转中线的行车方向延长线；

其中，转弯半径r，我国《城市道路交通规划设计规范》gb50220-95规定一般快速路不小于40米，主干道30-40米，次干道20-24米，支路14-18米；主干道平均转弯半径为20-30，次干道15-20，非主次干道10-20。由本方向最内侧左转进入车道的道路中线与停止线交点(《道路交通标志和标线》gb5768-1999规定车行道宽度大于30m，且设有中央分隔带道路上，应在中央分隔带处的人行横道上设置安全岛。如果左转左侧有行人安全岛的则从可以开始转弯的位置算起)与相交方向最内侧出口道中线的起点相连形成一条线，起点终点分别设为o和d，分别以o和d点做中线延长方向(车辆行进方向)垂线，交点为j1，在o点左侧方向做o-j1的垂线。如果o-j1的长度大于《城市道路交通规划设计规范》gb50220-95推荐值(内插法确定道路宽度上相应的转弯半径)，则采用o-j1的长度作为转弯半径，反之则采用《城市道路交通规划设计规范》gb50220-95推荐值。由o点向左侧做o-j1的垂线，垂线长度为转弯半径的长度，垂足为o’。以o’为圆心以转弯半径为半径向交叉口方向做圆曲线。⊙o’的圆曲线与对向左转车道的中线相交于j2，j2即为左弯待转区中线的最远端。

本方向左转车道内侧与停止线交点为j5，左转车道的外侧与停止线的交点为j6。以o’为圆心，分别以o’-j5、o’-j6为半径向交叉口方向做圆曲线，圆曲线与o’-j2的延长线分别交于j7、j8，连接j7、j8点，则j7-j8即为左弯待转区的停止线，即确定了左弯待转区的精确长度和位置。

其中，全红时间计算，设对向最内侧直行车道中线与停止线的交点为j3，从与对向最内侧直行车道中线相交的两个点中选取直行行车方向车辆越过交叉口遇到的第一个点为最安全的冲突点，记为j4。j3-j4的长度即为l3-4。进入车辆到达冲突点的距离为圆曲线上j2与j4的距离，即为l2-4。此时左转车辆距离直行车辆大约半个车道的距离，更加有利于驾驶员判断直行车辆是否经过了冲突点。

德国的方法为清空车辆车尾经过冲突点时，进入车辆到达冲突点，l3-4，l2-4取值保留一位小数，采取百分位有数就进一位的方法，计算全红时间为：

l2-4很短，因此很小，为了更加安全，既不采用美国绝对安全方法，也不采用德国效率、安全同时考虑的方法，本发明认为清空车辆车尾经过冲突点时，进入车辆驶出停止线，此时全红时间扩大的量非常小，但是交叉口实现了绝对安全。ra的计算保留整数采用只要十分位有数字进一位的方法。

与现有技术相比，本发明的有益效果为，本方法设置左弯待转区及全红时间，一方面使得左转与上一相位直行之间的冲突区域面积减少，冲突位置更加明确，全红时间减少。另一方面减少了左转进入车辆与直行车的距离，驾驶员对直行车越过冲突点的判断更加准确，本方法一方面规范了左转行车轨迹，另一方面最大限度上保障了左转、直行车辆的行车安全。

附图说明

图1所示为本申请实施例的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

应当说明的是，本申请中所述的“连接”和用于表达“连接”的词语，如“相连接”、“相连”等，既包括某一部件与另一部件直接连接，也包括某一部件通过其他部件与另一部件相连接。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用属于“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、部件或者模块、组件和/或它们的组合。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个部件或者模块或特征与其他部件或者模块或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了部件或者模块在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的部件或者模块被倒置，则描述为“在其他部件或者模块或构造上方”或“在其他部件或者模块或构造之上”的部件或者模块之后将被定位为“在其他部件或者模块或构造下方”或“在其他部件或者模块或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该部件或者模块也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

本发明提出了一种信号控制交叉口左弯待转区与全红时间协同设置的计算、绘制方法。目的在于采用本方法设置左弯待转区及全红时间，一方面使得左转与上一相位直行之间的冲突区域面积减少，冲突位置更加明确，全红时间减少。另一方面减少了左转进入车辆与直行车的距离，驾驶员对直行车越过冲突点的判断更加准确，本方法一方面规范了左转行车轨迹另一方面最大限度上保障了左转、直行车辆的行车安全。因计算方法与绘制过程密不可分，因此本发明将两者一同进行说明。

如图1所示，为本申请以一个干路与次干路相交交叉口的实施例。

其干路路幅宽度30米，渠化为：一条左转车道，两条直行车道，一条右转车道。次干路路幅宽度22米，渠化为：一条左转车道，一条直行车道，一条右转车道。本发明假设车道行车全部为标准小客车lc≤6m，清空速度为40km/h，以东进口道左转为例做左转待行区，计算相协同的全红时间。

左转车道中线与停止线相交位置与相交方向最内侧出口道中线的起点相连形成一条线，起点终点分别设为o和d，分别以o和d点做中线延长方向(车辆行进方向)垂线，交点为j1。

在o点左侧方向做o-j1的垂线。o-j1的长度为17，《城市道路交通规划设计规范》gb50220-95推荐值为20，则垂线长度为20，另一端点为o’。

以o’为圆心以转弯半径为半径向交叉口方向做圆曲线。⊙o’的圆曲线与对向左转车道的中线相交于j2，j2即为左弯待转区中线的最远端。

本方向左转车道内侧与停止线交点为j5，左转车道的外侧与停止线的交点为j6。以o’为圆心，分别以o’-j5、o’-j6为半径向交叉口方向做圆曲线，圆曲线与o’-j2的延长线分别交于j7、j8，连接j7、j8点，则j7-j8即为左弯待转区的停止线，j5-j7为左弯待转区的内侧边缘线，j6-j8为左弯待转区最外侧边缘线。

设对向最内侧直行车道中线与停止线的交点为j3，从与对向最内侧直行车道中线相交的两个点中选取直行行车方向车辆越过交叉口遇到的第一个点为最安全的冲突点，记为j4。j3-j4的长度即为l3-4。进入车辆到达冲突点的距离为圆曲线上j2与j4的距离，即为l2-4。则全红时间为：

计算得出l3-4＝12.7，lc＝6,vq＝40，从而得出ra＝1.683≈2s。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。