[发明专利]大型四路环形交叉口的行人多级信号控制方法

摘要

本发明公开了一种大型四路环形交叉口的行人多级信号控制方法，该行人多级信号控制方法在各个进出口方向错列设置信号控制人行横道，在行人信号灯杆上安装行人按钮，在进口车道和环内车道上布设3类机动车检测器。利用8个机动车相位和8个行人相位建立3种交通运行组织模式。行人感应模式下，各条人行横道的信号灯独立运行，优先满足行人过街需求；环内车道清空模式和机动车感应模式下，各条人行横道的信号灯联动运行，优先满足机动车通行需求。根据若干交通事件的实时判断结果，自动切换交通运行组织模式，动态调整绿灯显示时间。本发明能够在机动车通行需求非高峰时段缩短过街行人的等待时间，在机动车通行需求高峰时段提高机动车的通行效率和通行能力。

主权项

1.一种大型四路环形交叉口的行人多级信号控制方法，包括实施条件、交通运行组织、交通数据检测、信号运行管理四个方面的内容，其特征在于：一、实施条件(1)各个进口方向的进口车道数不少于2条，环内车道数与单个进口方向供直行和左转机动车使用的最大进口车道数相等；(2)错列设置各个进出口方向的人行横道，进口方向人行横道的下游边缘到进口道结束位置的距离不少于15m，出口方向人行横道的上游边缘到出口道起始位置的距离不少于30m；(3)在进口道与出口道之间设置行人过街安全岛；(4)在人行横道两端的立柱上安装红绿两色行人信号灯、红黄绿三色机动车信号灯；行人信号灯色的显示顺序为红色→绿色→红色，机动车信号灯色的显示顺序为红色→绿色→黄色→红色；(5)在进口道的结束位置安装减速让行标志、施划减速让行标线；二、交通运行组织行人多级信号控制环形交叉口采用的相位编号方式如下：进口道机动车相位K1，用以控制北进口人行横道的机动车信号灯；进口道机动车相位K2，用以控制东进口人行横道的机动车信号灯；进口道机动车相位K3，用以控制南进口人行横道的机动车信号灯；进口道机动车相位K4，用以控制西进口人行横道的机动车信号灯；出口道机动车相位K5，用以控制北出口人行横道的机动车信号灯；出口道机动车相位K6，用以控制东出口人行横道的机动车信号灯；出口道机动车相位K7，用以控制南出口人行横道的机动车信号灯；出口道机动车相位K8，用以控制西出口人行横道的机动车信号灯；进口道行人相位F1，用以控制北进口人行横道的行人信号灯；进口道行人相位F2，用以控制东进口人行横道的行人信号灯；进口道行人相位F3，用以控制南进口人行横道的行人信号灯；进口道行人相位F4，用以控制西进口人行横道的行人信号灯；出口道行人相位F5，用以控制北出口人行横道的行人信号灯；出口道行人相位F6，用以控制东出口人行横道的行人信号灯；出口道行人相位F7，用以控制南出口人行横道的行人信号灯；出口道行人相位F8，用以控制西出口人行横道的行人信号灯；利用上述相位，行人多级信号控制环形交叉口采用以下3种交通运行组织模式：(1)行人感应模式：各条人行横道的信号灯独立运行，采集行人过街需求和机动车通行需求；任意人行横道处，无行人过街需求时，机动车相位显示绿灯，行人相位显示红灯；有行人过街需求时，机动车相位由绿灯转换至黄灯、红灯，行人相位由红灯转换至绿灯；行人相位的绿灯显示时间保持恒定；(2)环内车道清空模式：各条人行横道的信号灯联动运行，采集机动车通行需求，不采集行人过街需求；所有进口道机动车相位以及所有行人相位同时显示红灯，所有出口道机动车相位同时显示绿灯；根据环内车道的实际交通运行状况，动态调整本模式的持续时间，即所有出口道机动车相位的绿灯显示时间；(3)机动车感应模式：各条人行横道的信号灯联动运行，采集机动车通行需求，不采集行人过街需求；从北进口开始，沿顺时针方向，依次令东进口、南进口、北进口的机动车相位显示绿灯，根据进口车道和环内车道的实际交通运行状况，动态调整当前绿灯进口道机动车相位的绿灯显示时间；出口道行人相位的绿灯显示时间保持恒定；同一人行横道的机动车相位Ki和行人相位Fm的联动关系如下：式中，SG_Fm是相位Fm的绿灯启亮时刻；EG_Ki是相位Ki的绿灯结束时刻；Y_Ki是相位Ki的黄灯时间；R_Ki是相位Ki的红灯清空时间；进口道机动车相位Ki与进口道行人相位Fm的联动关系如下：式中，EG_Fm是相位Fm的绿灯结束时刻；SG_Ki是相位Ki的绿灯启亮时刻；进口道机动车相位Ki与其逆时针方向紧邻的进口道机动车相位Kj的联动关系如下：式中，ESG_Ki是相位Ki的最早绿灯启亮时刻；LSG_Ki是相位Ki的最迟绿灯启亮时刻；Gmin_Kj是相位Kj的最小绿灯时间；Gmax_Kj是相位Kj的最大绿灯时间；OG(Ki,Kj)是相位Ki、Kj的允许绿灯同亮时间；SG_Kj是相位Kj的绿灯启亮时刻；禁止3个或4个进口道机动车相位同时显示绿灯；出口道机动车相位Ki与出口道行人相位Fm、进口道机动车相位Kj的联动关系如下：式中，R_Fm是相位Fm的红灯清空时间；SG_Ki是相位Ki的绿灯启亮时刻；SG_Kj是相位Kj的绿灯启亮时刻；EG_Fm是相位Fm的绿灯结束时刻；EG_Ki是相位Ki的绿灯结束时刻；控制过程中，不同交通运行组织模式的切换方式包括：行人感应模式→环内车道清空模式→行人感应模式；行人感应模式→环内车道清空模式→机动车感应模式→行人感应模式；随着机动车通行需求由非高峰上升至高峰，行人感应模式将经环内车道清空模式切换至机动车感应模式；随着机动车通行需求由高峰下降至非高峰，机动车感应模式将切换至行人感应模式；此外，机动车通行需求的短时剧烈波动也会引起交通运行组织模式由行人感应模式经环内车道清空模式切换回行人感应模式；三、交通数据检测在行人信号灯杆上安装行人按钮以及语音提示装置；在直行和左转进口车道的停车线上游40m处布设A类机动车检测器，采集车头时距和占有时间；在直行和左转进口车道的停车线上游1m处布设B类机动车检测器，采集占有时间；在最外侧环内车道与最内侧出环车道的相交位置以及其他环内车道紧邻最内侧出环车道左侧边缘的下游1m处布设C类机动车检测器，采集车头时距；四、信号运行管理(1)行人感应模式用于行人感应模式的信号运行管理的交通事件[TE_pa(no.)]包括：TE_pa(1)：任意3个环内车道检测区域同时有机动车进入停止状态，即任意3个环内车道检测区域中，均有1个C类机动车检测器采集的占有时间大于等于占有时间阈值；TE_pa(2)：任意3个进口方向的直行和左转进口车道同时出现较长的机动车排队，即任意3个进口方向上，均有1个A类机动车检测器采集的占有时间大于等于占有时间阈值；TE_pa(3)：当前绿灯机动车相位的绿灯显示时间达到其最小绿灯时间；TE_pa(4)：当前绿灯机动车相位所属的人行横道有行人过街需求；当TE_pa(1)或TE_pa(2)发生时，停用行人感应模式，立即对机动车相位和行人相位的信号灯色做出必要调整，以便尽快启用环内车道清空模式；行人感应模式下，当TE_pa(3)和TE_pa(4)同时发生时，令当前绿灯机动车相位切断绿灯，将通行权传递至同一人行横道的行人相位；(2)环内车道清空模式用于环内车道清空模式的信号运行管理的交通事件[TE_cc(no.)]包括：TE_cc(1)：环内车道清空模式达到其最小持续时间；TE_cc(2)：所有出口道机动车相位均达到其最小绿灯时间；TE_cc(3)：机动车已基本驶离环内车道，即环内车道清空模式达到其最小持续时间后，任意3个环内车道检测区域的所有C类机动车检测器采集的车头时距同时大于车头时距阈值；TE_cc(4)：环内车道清空模式达到其最大持续时间；TE_cc(5)：任意3个进口方向的直行和左转进口车道同时出现机动车排队，即任意3个进口方向上，均有1个B类机动车检测器采集的占有时间大于等于占有时间阈值；TE_cc(6)：任意1个进口方向的直行和左转进口车道出现较长的机动车排队，即任意1个进口方向上，有1个A类机动车检测器采集的占有时间大于等于占有时间阈值；当满足下列条件之一时，停用环内车道清空模式：条件1：TE_cc(1)、TE_cc(2)和TE_cc(3)同时发生；条件2：TE_cc(2)和TE_cc(4)同时发生；一旦停用环内车道清空模式，当TE_cc(5)或TE_cc(6)发生时，启用机动车感应模式，令相位K1、F3、F4显示绿灯，令相位K5切断绿灯，将通行权传递至相位F5；当TE_cc(5)和TE_cc(6)均未发生时，启用行人感应模式，令所有进口道机动车相位显示绿灯，令所有出口道机动车相位继续显示绿灯；(3)机动车感应模式用于机动车感应模式的信号运行管理的交通事件[TE_va(no.)]包括：TE_va(1)：任意1个进口方向的直行和左转进口车道出现较长的机动车排队，即任意1个进口方向上，有1个A类机动车检测器采集的占有时间大于等于占有时间阈值；TE_va(2)：任意2个进口方向的直行和左转进口车道同时出现机动车排队，即任意2个进口方向上，均有1个B类机动车检测器采集的占有时间大于等于占有时间阈值；TE_va(3)：逆时针方向紧邻的2个进口道机动车相位正在显示绿灯；TE_va(4)：逆时针方向紧邻的进口道机动车相位达到其最小绿灯时间；TE_va(5)：任意1个环内车道检测区域有机动车进入停止状态，即任意1个环内车道检测区域中，有1个C类机动车检测器采集的占有时间大于等于占有时间阈值；TE_va(6)：逆时针方向紧邻的进口道机动车相位的绝大多数直行和左转进口车道无连续的机动车通行需求，即逆时针方向紧邻的进口道机动车相位的最小绿灯时间结束后，该相位的绝大多数A类机动车检测器采集的车头时距先后大于车头时距阈值；TE_va(7)：进口道机动车相位达到其最迟绿灯启亮时刻；TE_va(8)：当前绿灯进口道机动车相位达到其最小绿灯时间；TE_va(9)：当前绿灯进口道机动车相位的所有直行和左转进口车道无连续的机动车通行需求，即当前绿灯进口道机动车相位的最小绿灯时间结束后，该相位的所有A类机动车检测器采集的车头时距先后大于车头时距阈值；TE_va(10)：当前绿灯进口道机动车相位达到其最大绿灯时间；当TE_va(1)或TE_va(2)发生时，继续启用机动车感应模式，反之，停用机动车感应模式，启用行人感应模式，解除各条人行横道的信号灯联动关系；机动车感应模式下，当TE_va(3)发生时，令进口道机动车相位继续显示红灯；机动车感应模式下，当满足下列条件之一时，令进口道机动车相位启亮绿灯：条件1：TE_va(4)、TE_va(5)和TE_va(6)同时发生；条件2：TE_va(7)发生；机动车感应模式下，当满足下列条件之一时，令当前绿灯进口道机动车相位切断绿灯，将通行权传递至同一人行横道的行人相位：条件1：TE_va(8)和TE_va(9)同时发生；条件2：TE_va(10)发生。