CN103489318B

CN103489318B - 一种交叉口机动车信号灯设置需求判定方法

Info

Publication number: CN103489318B
Application number: CN201310397411.4A
Authority: CN
Inventors: 袁黎; 刘汉龙; 王伟
Original assignee: Hohai University HHU
Current assignee: Hohai University HHU
Priority date: 2013-09-04
Filing date: 2013-09-04
Publication date: 2015-05-20
Anticipated expiration: 2033-09-04
Also published as: CN103489318A

Abstract

本发明公开一种交叉口机动车信号灯设置需求判定方法，属于道路交通管理领域。该方法首先从交叉口获取相关信息，并提取相关参数，然后基于累计因素模型建立交叉口选择机动车信号灯的依据值与所提取参数之间的关系式，再通过指定相关参数的不同取值的组合，计算相应的交叉口机动车设置需求值W，接着指定交叉口机动车设置阈值W₀，当某交叉口对应的参数组合的W值大于该阈值时，则该交叉口需要设置机动车信号灯；反之，则不需要设置。本发明中考虑包括机动车和行人在内的各种交通因素、道路因素以及交通环境对交叉口设置机动车信号灯的影响，有利于对机动车信号灯的设置需求判定更加准确，缩短判定的时间周期，提高判定的效率和精度。

Description

一种交叉口机动车信号灯设置需求判定方法

技术领域

本发明涉及一种交叉口机动车信号灯设置需求判定方法。

背景技术

交叉口作为路网中的节点，是道路***的重要组成部分。但由于车辆在交叉口处相互交叉、合流以及分流，使得交叉口在整个路网中成为交通瓶颈和事故易发的地方。为了解决这一交通问题，交叉口机动车信号灯的设置是提升道路交通安全、保障道路畅通的重要措施之一。合理的设置机动车信号灯能有效提高交叉口的通行能力，减少车辆的延误，降低交通事故率的发生；但机动车信号灯如果设置不当，则会违背驾驶者的期望，造成过度的延误，增加事故率的发生。因此，交叉口机动车信号灯的合理设置至关重要。

以往的交叉口机动车信号灯设置主要是离散因素的方法，如美国的《统一交通控制设施细则》制定的依据8小时流量、4小时流量、高峰小时流量、行人流量、学童过街、事故记录等设置依据；国内主要是从交通效率、通行能力、可接受间隙等离散的方法；我国《道路交通信号灯安装规范》制定了基于高峰小时流量、12小时流量的信号灯设置依据，该方法只需满足其中某一个特定的因素考虑设置机动车信号灯；而交叉口机动车信号灯的设置是一个涉及众多因素的问题，如相交道路交通量的大小、车辆的组成、车速、交通安全等因素，仅凭经验或依赖一个单一的指标不能满足城市交通规划与管理的要求，因此如果能寻找一种方法，既能满足城市道路交通需求的复杂性和多样性的要求、又能体现实际的道路交通状况，则可显著提高判定交叉口机动车信号灯设置方法的效率和可信度。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种交叉口机动车信号灯设置需求判定方法。

本发明具体采用以下技术方案解决上述技术问题：本发明设计了一种交叉口机动车信号灯设置需求判定方法，包括如下具体步骤：

步骤（1）：获取某一交叉口的道路特征参数、交通流量参数和交通环境参数，其中，道路特征参数包括该交叉口与相邻交叉口的间距、该交叉口行驶车辆中大车所占的比例、该交叉口主要道路上的85%车辆的行驶速度和车道数，交通流量参数包括该交叉口各进口道的交通流量和行人流量，交通环境参数包括该交叉口的地理特征和该交叉口的行人特征；

步骤（2）：基于累计因素模型建立上述交叉口机动车信号灯设置依据模型，即：

W = [\frac{V_{m} \cdot V_{c}}{K_{1}} + F \cdot (\frac{V_{m} \cdot P_{c}}{K_{2}}) \cdot L] \cdot R

其中，W为该交叉口设置机动车信号灯依据值，V_m为主要道路高峰小时车流量，V_c为次要道路最大的高峰小时车流量，P_c为行人穿越主要道路的高峰小时行人流量，F为行人影响因子，L为主要道路进口道车道数，K₁为车辆调整系数，K₂为行人调整系数，R为道路特征影响因子，表示为：

R=R₁·R₂·R₃·R₄

其中，R₁为交叉口间距影响因子，R₂为大车比例影响因子，R₃为速度影响因子，R₄为交叉口地理特征影响因子；

步骤（3）：对步骤（2）中依据模型中的各参数列出取值关系，其中：

F取值取决于该交叉口所取的土地利用性质，如果该交叉口附近有小学，F的值为1.2，如果该交叉口附近有商场或初、高中学校，F的值为1.1，否则F的值为1，

R₁的取值取决于该交叉口与相邻交叉口间距的大小，即

R_{1} = \{\begin{matrix} 0.9 & (d < 200) \\ 1.04 - \frac{0.29}{2^{d / 210}} & (d &GreaterEqual; 200) \end{matrix}

其中，d为该交叉口与相邻交叉口的间距；

R₂的取值取决于该交叉口行驶车辆中大车所占的比例P_t：

R_{2} = \{\begin{matrix} 1 & (P_{t} \leq 5 %) \\ 0.96 + P_{t} & (5 % \leq P_{t} \leq 20 %) \\ 1.16 & (P_{t} > 20 %) \end{matrix}

R₃的取值取决于该交叉口主要道路上的85%车辆的行驶速度的大小，即

R_{3} = \{\begin{matrix} 1 & (V \leq 50) \\ 1 + \frac{V - 50}{200} & (50 < V \leq 80) \\ 1.15 & (V > 80) \end{matrix}

其中，V为该交叉口主要道路上的85%行驶速度；

R₄的取值取决于该交叉口的地理特征，即

R_{4} = \{\begin{matrix} 1.25 & (pop &GreaterEqual; 500,000) \\ 1.15 & (100,000 < pop < 500,000) \\ 1 & (pop \leq 100,000) \end{matrix}

其中，pop为该交叉口上的人口规模数；

这里，取常值K₁为1350，K₂为4500；

步骤（4）：根据步骤（3）中各变量的不同取值，计算该交叉口设置机动车信号灯依据值W；

步骤（5）：指定该交叉口设置机动车信号灯的阈值W₀，当步骤（4）中计算得到的W大于阈值W₀时，则该交叉口需要设置机动车信号灯。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

本发明提出了一种交叉口机动车信号灯设置需求判定方法，通过累计因素分析的方法，建立基于道路条件、机动车和行人交通量、交通环境等因素的设置依据值，来判定该交叉口是否需要设置机动车信号灯，有利于缩短判定的时间周期，提高判定的效率和精度，提高交叉口的通行效率和交通安全。同时，本发明通过建立机动车信号灯设置依据图能够简化操作流程，使用简便，实用性强，具有较好的应用前景。

附图说明

图1为本发明的方法流程图；

图2为示例交叉口机动车和行人高峰小时流量图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的详细说明：

如图1所示，本发明设计了一种交叉口机动车信号灯设置需求判定方法，包括如下具体步骤：

步骤（1）：通过当地交管局资料和实地人工调查、数据采集等途径，从交叉口获取相关信息，所述相关信息包括：交叉口的道路特征、交通流量和交通环境；并从所取的信息中提取相应的参数，其中：交叉口的道路特征参数包括：相邻交叉口的间距（米），大车所占的比例，速度（公里/小时），车道数；交通流量参数包括：交叉口各进口道高峰小时交通流量（辆/小时），高峰小时行人流量；交通环境参数包括：交叉口的地理特征（大城市，中等城市或小城市，根据中小城市绿皮书，人口数小于或等于20万为小城市，20万-50万的为中等城市，50万以上的大城市），交叉口所处的行人特征（附近是否有小学，初中或高中，商业区）；

W = [\frac{V_{m} \cdot V_{c}}{K_{1}} + F \cdot (\frac{V_{m} \cdot P_{c}}{K_{2}}) \cdot L] \cdot R

R=R₁·R₂·R₃·R₄

R₁的取值取决于该交叉口与相邻交叉口间距的大小，即

R_{1} = \{\begin{matrix} 0.9 & (d < 200) \\ 1.04 - \frac{0.29}{2^{d / 210}} & (d &GreaterEqual; 200) \end{matrix}

其中，d为该交叉口与相邻交叉口的间距；

R₂的取值取决于该交叉口行驶车辆中大车所占的比例P_t：

R_{2} = \{\begin{matrix} 1 & (P_{t} \leq 5 %) \\ 0.96 + P_{t} & (5 % < P_{t} < 20 %) \\ 1.16 & (P_{t} > 20 %) \end{matrix}

R_{3} = \{\begin{matrix} 1 & (V \leq 50) \\ 1 + \frac{V - 50}{200} & (50 < V \leq 80) \\ 1.15 & (V > 80) \end{matrix}

其中，V为该交叉口主要道路上的85%行驶速度；

R₄的取值取决于该交叉口的地理特征，即

R_{4} = \{\begin{matrix} 1.25 & (pop &GreaterEqual; 500,000) \\ 1.15 & (100,000 < pop < 500,000) \\ 1 & (pop \leq 100,000) \end{matrix}

其中，pop为该交叉口上的人口规模数；

这里，取常值K₁为1350，K₂为4500；

示例：选择南京市江宁区天源路与莱茵达路一无信号交叉口为研究对象，对该交叉口进行了连续高峰小时的交通量观测，整理分析了该交叉***通流量，如附图2所示。该交叉口的道路特征及地理特征数据如下表所示：

表1天源路与莱茵达路交叉口道路及地理特征数据调查结果

1．确定机动车信号灯设置依据模型的相关参数

1.1）主要道路高峰小时车流量V_m=350+500=850(veh/h)；

1.2）次要道路最大的高峰小时车流量V_c=136(veh/h)；

1.3）行人穿越主要道路的高峰小时行人流量P_c=30+20=50；

1.4）行人影响因子F=1.1（附近有商场）；

1.5）主要道路进口道车道数L=3；

1.6）道路特征影响因子R：

①根据式3，交叉口间距影响因子

②根据式4，大车比例影响因子R₂=0.96+0.06=1.02；

③根据式5，速度影响因子

④根据式6，地理特征影响因子R₄=1；

由①、②、③、④的值，根据式2，得到道路特征影响因子R=0.98×1.02×1.08×1=1.079。

2．计算机动车信号灯设置依据值W

依据(1)式，计算机动车信号灯设置依据值

W = [\frac{V_{m} \cdot V_{c}}{K_{1}} + F \cdot (\frac{V_{m} \cdot P_{c}}{K_{2}}) \cdot L] \cdot R = [\frac{850 \times 136}{1350} + 1.1 \times (\frac{850 \times 50}{4500}) \times 3] \times 1.079 = 126,

大于步骤（4）中指定的阈值（W₀=100），因而建议在该交叉口设置机动车信号灯。

Claims

1.一种交叉口机动车信号灯设置需求判定方法，其特征在于，包括如下具体步骤：

步骤(1)：获取某一交叉口的道路特征参数、交通流量参数和交通环境参数，其中，道路特征参数包括该交叉口与相邻交叉口的间距、该交叉口行驶车辆中大车所占的比例、该交叉口主要道路上的85％车辆的行驶速度和车道数，交通流量参数包括该交叉口各进口道的交通流量和行人流量，交通环境参数包括该交叉口的地理特征和该交叉口的行人特征；

步骤(2)：基于累计因素模型建立上述交叉口机动车信号灯设置依据模型，即：

W = [\frac{V_{m} \cdot V_{c}}{K_{1}} + F \cdot (\frac{V_{m} \cdot P_{c}}{K_{2}}) \cdot L] \cdot R

其中，W为交叉口设置机动车信号灯依据值，V_m为主要道路高峰小时车流量，V_c为次要道路最大的高峰小时车流量，P_c为行人穿越主要道路的高峰小时行人流量，F为行人影响因子，L为主要道路进口道车道数，K₁为车辆调整系数，K₂为行人调整系数，R为道路特征影响因子，表示为：

R＝R₁·R₂·R₃·R₄

其中，R₁为该交叉口与相邻交叉口的间距影响因子，R₂为该交叉口行驶车辆中大车所占比例影响因子，R₃为该交叉口主要道路上的85％车辆的行驶速度影响因子，R₄为交叉口地理特征影响因子；

步骤(3)：对步骤(2)中依据模型中的各参数列出取值关系，其中：

F取值取决于该交叉口所取的土地利用性质，如果交叉口附近有小学，F的值为1.2，如果交叉口附近有商场或初、高中学校，F的值为1.1，否则F的值为1，

R₁的取值取决于该交叉口与相邻交叉口间距的大小，即

R_{1} = \{\begin{matrix} 0.9 & (d < 200) \\ 1.04 - \frac{0.29}{2^{d / 210}} & (d &GreaterEqual; 200) \end{matrix}

其中，d为该交叉口与相邻交叉口的间距，单位为米；

R₂的取值取决于该交叉口行驶车辆中大车所占的比例P_t：

R_{2} = \{\begin{matrix} 1 & (P_{t} \leq 5 %) \\ 0.96 + P_{t} & (5 % < P_{t} \leq 20 %) \\ 1.16 & (P_{t} > 20 %) \end{matrix}

R₃的取值取决于该交叉口主要道路上的85％车辆的行驶速度的大小，即

R_{3} = \{\begin{matrix} 1 & (V \leq 50) \\ 1 + \frac{V - 50}{200} & (< V \leq 80) \\ 1.15 & (V > 80) \end{matrix}

其中，V为该交叉口主要道路上的85％车辆的行驶速度，单位为千米/小时；

R₄的取值取决于该交叉口的地理特征，即

R_{4} = \{\begin{matrix} 1.25 & (pop &GreaterEqual; 500,000) \\ 1.15 & (200,000 < pop < 5000,000) \\ 1 & (pop \leq 200,000) \end{matrix}

其中，pop为该交叉口上的人口规模数，单位为人；

这里，取常值K₁为1350，K₂为4500；

步骤(4)：根据步骤(3)中各变量的不同取值，计算该交叉口设置机动车信号灯依据值W；

步骤(5)：指定该交叉口设置机动车信号灯的阈值W₀，当步骤(4)中计算得到的W大于阈值W₀时，则该交叉口需要设置机动车信号灯。