专利名称：设置错开式公交专用进口道的信号交叉口设计方法
技术领域：
信号交叉口设计中交叉口几何线型设计和信号配时是极其重要的组成，而交叉口通行能力计算是几何线型设计和信号配时的重要依据。随着公交专用道的推广，公交专用道对交叉口通行能力的影响越来越不可忽略。本方法在设置错开式公交专用进口道的信号交叉口的几何线型优化和信号配时设计方法中，引入以饱和流率法为基础的，考虑错开式公交专用进口道影响的信号交叉口通行能力方法，用来优化设置错开式公交专用进口道的信号交叉口几何线型和信号配时，为交通工程师科学、合理的进行交通规划管理提供了依据，属于交通规划与管理领域。
背景技术：
信号交叉口通行能力是指在当前道路、交通、控制和环境条件下，该信号交叉口一小时内所能通过车辆的最大数。常见的十字形交叉口有四个进口方向，本发明求解的是设置错开式公交专用进口道的信号交叉口进口方向(见说明书附图1)的通行能力，没有设置错开式公交专用进口道的信号交叉口进口方向通行能力可采用常见方法求解，各进口方向通行能力之和即为整个信号交叉口的通行能力。公交专用进口道是指在信号交叉口的进口道中，有一个或多个进口道为公交车辆专用，其他社会车辆(不包含特殊车辆)不允许进入。它保证公交车辆在交叉口同社会车辆分离，红灯时不需排在其他社会车辆之后等待，可以直接到达停车线处，这样就能够在绿灯亮的时候以第一时间通过交叉口，减少公交车辆在交叉口所受的延误。错开式公交专用进口道是指将专用进口道侧移到相邻车道，中间设置交织段，便于公交车辆和社会车辆变换车道。目前对交叉口通行能力的研亢方法主要包括停车线法、冲突点法和饱和流率法等。国外的相关研亢主要集中在确定各种车型的当量小汽车换算系数，由此反映公交车对信号交叉口通行能力的影响；国内的研亢侧重于车型修正和停靠站对信号交叉口通行能力的影响，但在公交专用道对交叉口通行能力的影响方面的研亢较少，无法满足设置错开式公交专用进口道的信号交叉口几何线型设计和信号配时的需求。经发明人长期研亢发现，设置错开式公交专用进口道的信号交叉口通行能力的影响因素主要包括车道条件、信号设计条件以及交通条件。设置错开式公交专用进口道后， 会造成公交与社会车辆在交织区内的交织，如果能够考虑交织区的车辆运行对交叉口进口道通行能力的影响，将会使通行能力计算更加符合实际，同时还为交通工程师进行交叉口几何线型设计和信号配时提供了技术支持。
发明内容
技术问题本方法中，在计算设置错开式公交专用进口道的信号交叉口通行能力时，考虑了车辆交织运行对信号交叉口通行能力的影响，确定了公交车辆比例、公交车道变换、社会车辆车道变换和交织长度对信号交叉口通行能力的影响，利用层次分析法确定了每一种影响的权重值，最终得到了信号交叉口通行能力的公交专用进口道折减系数。本方法所建立的信号交叉口通行能力计算方法克服了原有计算方法中没有考虑错开式公交专用进口道的影响所带来的误差，而且计算方法的适用性和计算准确性都较为理想，具有较高的实用价值。技术方案为达到上述目的，本发明提出一种新的设置错开式公交专用进口道的信号交叉口设计方法，用于交叉口几何线型设计和信号配时，包括步骤a)先确定设置错开式公交专用进口道的信号交叉口通行能力，b)再设计该交叉口几何线型和信号配时；步骤a)是这样进行的1.)通过实际调查，获得以下数据社会车道的饱和车头时距hpp，公交专用进口道的饱和车头时距hbb，进口车道坡度G，公交专用道相邻车道每小时停车数Nm，公交车辆每小时停车数Nb，车道组中右转车的百分比Pkt，车道组中左转车的百分比Pu，交叉口信号周期长度T，绿灯时间ge，公交车占所有车辆的比例\，左转公交车辆占所有公交车辆的比例Vbl， 直行公交车辆占所有公交车辆的比例Vbs，右转社会车辆占所有社会车辆的比例Vlff，交织区长度L、车道宽度K、社会车道的车道数Np、公交专用进口道的车道数Nb。2.)利用调查数据计算常见的流率修正系数，包括车道宽度修正系数fw、车道坡度修正系数fg、相邻车道停车次数修正系数fp、公交车辆停车次数修正系数fbb、地区类型修正系数fa、车道组中右转车修正系数fKT、车道组中左转车修正系数fu。然后利用公式Π f = fwXfgXfpXfbbXfaXfETXfLT得到饱和流率修正系数Π f。3.)利用调查得到的交通数据计算进口道修正系数，包括公交车比例修正系数Fp 公交车左转修正系数F2、公交车直行比例修正系数F3、社会车辆右转修正系数F4、交织长度修正系数F5。4.)利用常见的层次分析法得到各进口道修正系数的权重值Wi (i = 1,2,3,4,5), 然后计算公交专用进口道修正系数所述层次分析法为现有技术中公知方法，在此不进一步进行限制。5.)利用上述步骤得到的饱和流率修正系数Π f和公交进口道修正系数结合调查数据计算设置有错开式公交专用进口道的信号交叉口通行能力。2.利用常见的层次分析法得到各进口道修正系数的权重值，然后计算公交专用进口道修正系数Fgj的具体步骤为1.)根据各进口道修正系数的相对重要性的比较，采用常见的九级标度法建立判断矩阵。计算判断矩阵的最大特征根和最大特征根对应的特征向量，规格化后得到各系数的权重。2.)将进口道修正系数Fi (i = 1,2,3,4,5)的权重Wi确定之后，利用公式
&可以得到公交专用进口道修正系数^。
1=\3.计算设置有错开式公交专用进口道的信号交叉口通行能力的具体步骤为1.)对于设置有错开式公交进口道的交叉口进口方向通行能力，采用本发明提出
的方法进行求解，其中社会车道通行能力利用公式& =，xnf XFgjXNp 求解，公交专用进口道的通行能力利用公式G = ^ χ Ilf χ & χ M χ争求解。2.)将求得的社会车道通行能力Cp与公交专用进口道通行能力Cb相加求和，得到设置错开式公交专用进口道的信号交叉口进口方向通行能力。没有设置错开式公交专用进口道的信号交叉口进口方向通行能力可采用常见方法(例如停车线法、冲突点法或饱和流率法)求解，最后各进口方向的通行能力求和即为整个信号交叉口的通行能力。所述步骤b)的步骤包括先获取交通流率ν和交叉口通行能力C ；根据交叉口具体情况来设置交叉口几何线型和信号配时，直至满足设计要求。有益效果本发明与现有技术相比具有以下优点1.)本方法对原有的饱和流率法进行了改进，考虑了在设置有错开式公交专用进口道的信号交叉口中公交车辆比例、公交车道变换、社会车辆车道变换和交织长度对交叉口通行能力的影响，这种方法适合于设置错开式公交专用进口道的信号交叉口通行能力计算，可以更好地为城市交通规划与管理服务。2.)本发明充分考虑了在设置错开式公交专用进口道的信号交叉口中公交车辆与社会车辆的相互作用对通行能力的影响，可以根据交叉口的具体交通状况确定相应的交叉口通行能力，能够更加真实的反应交叉口通行能力的特征情况，可信度较高，可以更好地为设置错开式公交专用进口道的信号交叉口几何线型设计和信号配时提供依据。
图1为设置错开式公交专用进口道的信号交叉口示意图；其中，放大部分为设置错开式公交专用进口道的信号交叉口进口方向。图2为设置错开式公交专用进口道的信号交叉口通行能力计算方法的流程图。
具体实施例方式以下结合附图，对本发明做进一步说明—种新的设置错开式公交专用进口道的信号交叉口设计方法，用于交叉口几何线型设计和信号配时，包括步骤先确定设置错开式公交专用进口道的信号交叉口通行能力； 再设计该交叉口几何线型和信号配时。由于在设置错开式公交专用进口道的信号交叉口通行能力计算方法过程中系数比较多，在此对其进行详细说明A.设置错开式公交专用进口道的信号交叉口通行能力计算方法数据调查通过对设置错开式公交专用进口道的信号交叉口进行实地调查，获取通行能力计算所需要的系数，调查需要满足时段要求a.可以直接实地调查获取的数据包括进口车道坡度G、交叉口信号周期长度T、绿灯时间ge、交织区长度L、车道宽度K、社会车道的车道数Np、公交专用进口道的车道数Nb。b.需要在高峰期内观测的数据高峰期通常指工作日的上午7点至9点和下午17点至19点，需要在高峰期内获得的数据包括社会车道的饱和车头时距hpp、公交专用进口道的饱和车头时距、。
c.需要进行长时间观测(至少5小时)得到的数据包括公交专用道相邻车道每小时停车数Nm、公交车辆每小时停车数Nb、车道组中右转车的百分比Pkt、车道组中左转车的百分比Pu、公交车占所有车辆的比例Vb，左转公交车辆占所有公交车辆的比例Vbl，直行公交车辆占所有公交车辆的比例Vbs，右转社会车辆占所有社会车辆的比例Vp-B.利用调查得到的数据计算常见的饱和流率修正系数Π f利用调查得到的数据计算流率修正系数，然后计算饱和流率修正系数TIf，具体步骤如下a.车道宽度修正系数fw的计算常见的车道宽度有3. 75m和3. 5m两种。当车道宽度K = 3. 75m时，fw = 1 ；当车道宽度 K = 3. 5m 时，fw = 0. 95。b.车道坡度修正系数fg的计算使用进口车道组的坡度G，fg=!-|。
s 2c.相邻车道停车次数修正系数fp的计算
权利要求
1. 一种设置错开式公交专用进口道的信号交叉口设计方法，用于交叉口几何线型设计和信号配时，包括步骤a)先确定设置错开式公交专用进口道的信号交叉口通行能力，b) 再设计该交叉口几何线型和信号配时；所述步骤a)的步骤包括1.)采集数据，包括社会车道的饱和车头时距hpp、公交专用进口道的饱和车头时距hbb、 进口车道坡度G、公交专用道相邻车道每小时停车数Nm、公交车辆每小时停车数队、车道组中右转车的百分比Pkt、车道组中左转车的百分比Pu、交叉口信号周期长度T、绿灯时间&、 公交车占所有车辆的比例Vb、左转公交车辆占所有公交车辆的比例Vbl，、直行公交车辆占所有公交车辆的比例Vbs、右转社会车辆占所有社会车辆的比例Vlff、交织区长度L、车道宽度K、 社会车道的车道数Np以及公交专用进口道的车道数Nb ；2.)利用采集得到的数据得到流率修正系数，包括车道宽度修正系数fw、车道坡度修正系数fg、相邻车道停车次数修正系数fp、公交车辆停车次数修正系数fbb、地区类型修正系数 fa、车道组中右转车修正系数fKT和车道组中左转车修正系数；然后得到饱和流率修正系数Π f = fwXfgXfpXfbbXfaXfETXfLT ；3.)利用交通数据计算进口道修正系数，包括公交车比例修正系数F1、公交车左转修正系数F2、公交车直行比例修正系数F3、社会车辆右转修正系数F4、交织长度修正系数F5 ；4.)利用层次分析法得到各进口道修正系数的权重值Wi(i = 1,2,3,4,5)；然后计算公交专用进口道修正系数Fgj;5.)设置错开式公交专用进口道的信号交叉口通行能力C的步骤包括先求得社会车道通行能力C, =，xnfx4 X义和公交专用进口道的通行能力rlPP1G=^xnfxjpa xMx^;再得到设置错开式公交专用进口道的信号交叉口进口方向的 nbb 1通行能力Cp+cb ；然后求解没有设置错开式公交专用进口道的信号交叉口进口方向通行能力；最后各进口方向的通行能力求和得到整个信号交叉口的通行能力；所述步骤b)的步骤包括先获取交通流率ν和交叉口通行能力C ；再根据交叉口具体情况来设置交叉口几何线型和信号配时，直至满足设计要求。
2.根据权利要求1所述的设置错开式公交专用进口道的信号交叉口设计方法，其特征是所述步骤1)中，需要在高峰期内获得的数据，包括社会车道的饱和车头时距hpp、公交专用进口道的饱和车头时距hbb ；需要进行长时间观测得到的数据，包括公交专用道相邻车道每小时停车数Nm、公交车辆每小时停车数Nb、车道组中右转车的百分比Pkt、车道组中左转车的百分比Pu、公交车占所有车辆的比例Vb，左转公交车辆占所有公交车辆的比例Vbl，直行公交车辆占所有公交车辆的比例Vbs，右转社会车辆占所有社会车辆的比例
3.根据权利要求1所述的设置错开式公交专用进口道的信号交叉口设计方法，其特征是所述步骤2~)中，计算饱和流率修正系数Π f的步骤包括21)车道宽度修正系数fw的计算常见的车道宽度有3. 75m和3. 5m两种。当车道宽度K = 3. 75m 时，fw = 1 ；当车道宽度 K = 3. 5m 时，fw = 0. 95。22)车道坡度修正系数fg的计算使用进口车道组的坡度G，fg=l-G/2;23)相邻车道停车次数修正系数fp的计算使用公交专用道相邻车道每小时停车数Nm，
4.根据权利要求1所述的设置错开式公交专用进口道的信号交叉口设计方法，其特征在于所述步骤3)中，31)公交车比例修正系数F1的计算利用公交车占所有车辆的比例Vb， F1 =-11.3636Fb2+2.3212Fb +0.7807；32)公交车左转修正系数F2的计算利用左转公交车辆占所有公交车辆的比例Vbl， F2 = 0.0476FJ -0.7595Fbl +0.9564 ；33)公交车直行比例修正系数F3的计算利用直行公交车辆占所有公交车辆的比例Vbs，F3 = 0.1369Vb2s-0.2577Vbs + 0.9073 ；34)社会车辆右转修正系数F4的计算利用右转社会车辆占所有社会车辆的比例 F4 =-0.238 IFp' -0.488 IFpr +0.9193 ；35)交织长度修正系数F5的计算利用交织区长度L，F5= 0. 6345exp(0. 0011L)。
5.根据权利要求1所述的设置错开式公交专用进口道的信号交叉口设计方法，其特征在于所述步骤4)中，41)根据各进口道修正系数的相对重要性的比较，采用九级标度法建立判断矩阵；计算判断矩阵的最大特征根和最大特征根对应的特征向量，规格化后得到各系数的权重；42)将进口道修正系数FiG= 1,2,3,4,5)的权重Wi确定之后，利用公式Fgi =∑5i=1WiFi得到公交专用进口道修正系数FgJ。
6.根据权利要求1所述的设置错开式公交专用进口道的信号交叉口设计方法，其特征在于所述步骤5)中，求解没有设置错开式公交专用进口道的信号交叉口进口方向通行能力的方法包括停车线法、冲突点法或饱和流率法。
7.根据权利要求1所述的设置错开式公交专用进口道的信号交叉口设计方法，其特征在于所述步骤b)中，设置本交叉口几何线型和信号配时，过程如下交叉口几何线型调整过程为Vi为本交叉口第i个进口方向的交通流率，Ci为本交叉口第i个进口方向通行能力；比较第i个交叉口进口方向的Vi和Ci,如果Vi > Ci,此时交通流率大于此进口方向通行能力，则增加一条车道；然后再计算此时的Ci,如果依然出现Vi > Ci的情况，再增加一条车道；如此反复计算，直到此进口方向满足Vi < Ci,此进口方向几何线型调整结束；交叉口信号配时的过程为在本交叉口的相位数量和周期长度T确定的情况下，对于同一相位中的车道组，计算第j个车道组的通行能力Cj，使用此车道组的交通流率Vj除以 Cj,得到ν/。然后比较同一相位下的所有v/Cp得到最大的(v/cpmax，对应的车道组就是本相位的关键车道组；利用公式g = (+)(777^^)就可以计算此相位的绿灯时间g，其中s为利用饱和流率法计算的该关键车道组的饱和流率。
全文摘要
一种设置错开式公交专用进口道的信号交叉口设计方法，包括步骤a)先确定设置公交专用道的信号交叉口通行能力，b)再设计该交叉口几何线型和信号配时。本发明充分考虑了设置公交专用道的信号交叉口中公交车辆与社会车辆的相互作用对通行能力的影响，可以根据交叉口的具体交通状况确定相应的交叉口通行能力，能够更加真实的反应交叉口通行能力的特征情况，可信度较高。
文档编号G08G1/07GK102270390SQ20111013819
公开日2011年12月7日 申请日期2011年5月26日 优先权日2011年5月26日
发明者张健, 张鹏, 李文权, 邱丰, 郭晖 申请人:东南大学