[发明专利]一种道路系统中的菱形立交控制方法

说明书

技术领域

本发明属于交通工程和交通信息及控制系统领域，涉及交叉口车道布置、信号控制技术领域，更具体地说，涉及一种菱形立交控制方法。

背景技术

菱形立交是城市道路系统中常用的一种立交形式，其地面部分由两条引道和一条相交道路构成，形成了两个平面交叉口，分别处理主线两个方向的转向交通。菱形立交地面部分的主要特征为两个平面交叉口间距较短，因此需要特殊的信号控制方案对其联动控制。如何高效利用菱形立交两个平面交叉口间的内部路段，是提高菱形立交运行效率的关键。然而，目前的控制方法都是在确定菱形立交各车道方向和功能的基础上进行的，虽然可逆车道已在处理城市干道潮汐交通中得到了应用，但也是对车道进行分时段控制，未见有关于可逆车道动态控制及其在菱形立交优化控制的研究，并且也未检索到这类方法的发明专利。

经对现有技术的文献检索发现，有关信号控制平面交叉口的优化设置方法，主要有以下几种：

1、三相位信号控制方法。该方法为地面道路的直行交通、所有内部路段上的交通以及匝道交通分别设置了一个相位。该方法在《Highway Capacity Manual 2000》有详细介绍。

2、四相位信号控制方法。该方法为菱形立交四个入口（两个相交地面道路入口和两个快速路辅路入口）分别设置了一个专用相位，该相位期间，车辆可同时通过菱形立交地面的两个交叉口。该方法在《Highway Capacity Manual 2000》有详细介绍。

3、美国德克萨斯州交通运输研究所（TTI）方法。该方法见于Venglar,S.等的“Passer III-98Application and User’s Guide”和Nelson,E.J.等的“Implementing Actuated Control of Diamond Interchanges.Journal of Transportation Engineering”。在四相位信号控制方法的基础上，引入了重叠相位，在匝道交通通行相位期间，允许对向地面交通驶入内部路段，但不能驶入该内部路段。这样可以提高内部路段的利用率，从而提高菱形立交地面部分的总体运行效率。

4、分岔菱形立交设置方法（Diverging Diamond Interchange，DDI）。该方法见于Chlewicki,G.等的“New Interchange and Intersection Designs:The Synchronized Split-Phasing Intersection and the Diverging Diamond Interchange”一文，将地面相交道路在立交范围内部路段的来往交通流向互换，即对于采用右行规则的地区，立交内部路段的某流向交通将在对向交通的左侧通行。如此，虽然对于地面来往两个直行交通需要互相穿越两次，但可使左转交通不受对向交通的影响，从而通过减少交叉口相位数，提高其通行能力。

方法1是传统的控制方法，通行规则简单，但随着交通需求的不断增加，由于内部路段的长度限制，可能造成车辆排队溢出，使交叉口无法正常运行。

方法2也是传统的控制方法，针对方法1中内部路段排队溢出的问题，采用了四相位的相位相序方案，可以使排队长度最小化。该方法虽然减小了排队的负面影响，但由于降低内部路段的利用效率，造成主要流向的有效绿信比减少，导致通行能力降低。

方法3在方法2的基础上，通过设置重叠相位，提高了内部路段的利用效率，其通行效率一般均优于方法1和方法2。但由于在一个方向设置了相位差后，另一个方向必须采用相反的相位差，因此，通常无法同时满足两个方向同时达到最理想的相位差设置要求。

方法4是一种新型的处理菱形立交地面部分交通的方法，通过对各流向交通的重新组织，减少了交叉口相位数，提高了通行能力。但该方法需要改变常规的通行规则，将靠右行规则改为靠左侧通行，不符合驾驶员的驾驶习惯，可能存在安全隐患。同时，需禁止快速路辅路的直行流向，对于城市道路，这一流向不能忽略，它需要通过路网绕行才能到达目的地，不仅增加了这部分车流的行程时间，同时也增加了相邻路段和交叉口的交通量。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种基于动态可逆车道的菱形立交控制方法，该方法针对采用信号控制菱形立交地面部分，将其内部路段的部分车道设置为可逆车道，通过合理的交叉口空间设置、信号控制和车道控制设置，提高交叉口的通行能力。其核心思想是利用可逆车道，在一个信号周期的不同时段，分别供两个方向的左转交通使用，提高内部路段的使用效率。