CN109523808B - 一种移位左转交叉口的渠化优化方法 - Google Patents

Abstract

本发明一种移位左转交叉口的渠化优化方法，包括步骤1，输入参数Q_m、d和δ，依据左转车流变道点到变道完成点安全净距大于等于进入该车道左转车辆的排队长度，由Q_m、d和δ得到左转车流变道点到变道完成点安全净距L的最小值，以及输入参数L₁、v和v_w，依据左转车流变道点到变道完成点的消散时间小于等于对向直行车辆从对向停车线行至左转车辆变道完成点的时间，由L₁、v和v_w得到左转车流变道点到变道完成点安全净距L的最大值；步骤2，结合步骤1中S2所输出的左转车流变道点到变道完成点安全净距L的最小值和最大值，得到左转车流变道点到变道完成点安全净距L的取值范围，完成移位左转交叉口的渠化优化，得到移位左转交叉口左转车流变道点到变道完成点的安全净距。

Description

一种移位左转交叉口的渠化优化方法

技术领域

本发明涉及交通组织领域，具体为一种移位左转交叉口的渠化优化方法。

背景技术

交叉口是城市道路交通的瓶颈节点，目前主要沿用一般平面交叉口的设计方法，信号控制交叉口的左转车辆变道起点到交叉口停车线的安全净距设计在中国的《城市道路交叉口规划规范GB50647-2011》和《城市道路交叉口设计规程CJJ 152-2010》中有相关规定。这种针对常规信号控制交叉口的设计方法，目前已有了较为成熟的技术成果。

为了提高交叉口时空资源的利用效率，一种采用“移位左转”的非常规交叉口被提出。移位左转又称为连续流交叉口，英文简写为CFI:Continuous Flow Intersection，是世界上最前沿的交通组织手段之一，其交通组织方式的基本原理就是将相对方向的直行和左转，在充分利用时间差的情况下，在空间上把它们排列开，让相对方向的直行和左转可以同时放行而不发生冲突，即在同一相位内，该方向直行、左转与对向车道直行、左转车流同时放行；这样也就是将原有的左转相位移到交叉口之外，交叉口内只留有一个直行相位，减少路口延误，提升道路的通行能力。移位左转这种交叉口类型通过对出口车道的动态使用，提高交叉口的通行能力。

因为移位左转的车道设置在相对方向的最外侧，相应需要占用的土地面积增多，所以移位左转交叉口的设计适合布设在郊区和车辆中等程度集散、左转冲突较大但行人相对较少的地方。移位左转的左转车道不同于传统的交通运行，需要设置引导标志提前告知司机应选择的车道，保证司机正确进入左转车道，还需要用特别的标线设计辅助司机做决策。

常规进口道对左转车辆的处理方法中主要包括两种，第一种，将最左侧直行车道变为左转车道；第二种，进口道左转车道拓宽。这两种方法均采用左转车流提前变道。然而，这两种方法左转车流提前变道点的设计方法并不适用移位左转交叉口。目前，移位左转交叉口在深圳彩田路-福华路口得到了实际应用，但是对于移位左转交叉口左转车辆提前变道点到交叉口停车线的安全净距主要凭借经验取值，未见有针对性的优化设置方法。因此，现有技术缺乏针对移位左转交叉口所特有的左转车流提前变道点科学合理的设置方法。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种移位左转交叉口的渠化优化方法，该方法针对移位左转交叉口左转车流与对向直行车流的运行冲突，通过计算左转车流变道点到变道完成点安全净距，保证左转车流以最小延误通过交叉口，同时减少对向直行车辆与左转车流的冲突，从而在保障通行安全的基础上提高交叉口的通行能力。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种移位左转交叉口的渠化优化方法，包括以下步骤，

步骤1，计算左转车流变道点到变道完成点安全净距L的最小值和最大值；

S1，输入参数Q_m、d和δ，依据左转车流变道点到变道完成点安全净距大于等于进入该车道左转车辆的排队长度的约束，由Q_m、d和δ得到左转车流变道点到变道完成点安全净距L的最小值，其中Q_m为排队车辆的最大数目，d为排队车辆车头间距，δ为标准小汽车车辆的平均长度；

S2，输入参数L₁、v和v_w，依据左转车流变道点到变道完成点的消散时间小于等于对向直行车辆从对向停车线行至左转车辆变道完成点的时间，由L₁、v和v_w得到左转车流变道点到变道完成点安全净距L的最大值，其中L₁为对向直行车辆从对向停车线行至左转车流变道完成点的距离，v为车辆在交叉口范围内平均运行车速，v_w为排队消散波速；

步骤2，结合步骤1中S2所输出的左转车流变道点到变道完成点安全净距L的最小值和最大值，得到左转车流变道点到变道完成点安全净距L的取值范围，完成移位左转交叉口的渠化优化，得到移位左转交叉口左转车流变道点到变道完成点的安全净距。

优选的，步骤1中，输入参数左转车流上游车辆到达率q、左转车辆的通过流率S_r和红灯时间r得到排队车辆的最大数目Q_m。

进一步，所述的排队车辆的最大数目Q_m由如下公式得到：

Q_m＝r(q-S_r)。

优选的，步骤1中S1所述的左转车流变道点到变道完成点安全净距L的最小值由如下公式得到：

L≥(Q_m-1)*d+δ。

优选的，步骤1中S2所述的左转车流变道点到变道完成点安全净距L的最大值由如下公式得到：

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明一种移位左转交叉口的渠化优化方法，考虑了排队长度约束和左转车流与对向直行车流冲突约束这两方面的矛盾，通过输入参数Q_m、d、δ、L₁、v和v_w建立在一个统一的优化方法中，排队长度约束体现在左转车流变道点到变道完成点安全净距大于等于进入该车道左转车辆的排队长度，可以保证移位左转车辆正常驶出交叉口，左转车流与对向直行车流冲突约束体现在左转车流变道点到变道完成点的消散时间小于等于对向直行车辆从对向停车线行至左转车辆变道完成点的时间，以保障对向直行车流顺利驶入直行车道且不与移位左转车流产生冲突，通过输入参数Q_m、d、δ、L₁、v和v_w得到左转车流变道点到变道完成点的安全净距最小值与最大值，完成移位左转交叉口的渠化优化，可在保障通行安全的基础上，最大化移位左转车道的通行能力。

附图说明

图1为本发明移位左转交叉口的示意图。

图2为本发明移位左转交叉口的距离参数示意图。

图中：1-北进口左转车辆行驶轨迹，2-北进口直行车辆行驶轨迹，3-南进口左转车辆行驶轨迹，4-南进口直行车辆行驶轨迹，5-北进口移位左转车道，6-左转车辆变道点，7-左转车辆变道完成点，8-左转车流变道点到变道完成点安全净距L，9-对向直行车流停车线，10-对向直行车辆从对向停车线行至左转车流变道完成点的距离L1。

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。

本发明提供一种移位左转交叉口左转车流变道点到变道完成点安全净距的计算方法，该方法针对移位左转交叉口排队长度约束和左转车流与对向直行车流的运行冲突，保证左转车流以最小延误通过交叉口，同时减少对向直行车辆与左转车流的冲突，从而在保障通行安全的基础上提高交叉口的通行能力。

本发明为一种移位左转交叉口的渠化优化方法，通过下述优化计算实现；

在考虑排队长度和车辆清空的基础上，分析优化参数的取值范围和约束条件后，优化计算的输入参数包括：

第一，Q_m，代表排队车辆的最大数目，单位为veh；

第二，r，代表红灯时间，单位为s；

第三，q，代表左转车流上游车辆到达率，单位为veh/h；

第四，S_r，代表左转车辆的通过流率，单位为veh/h；

第五，d，代表排队车辆车头间距，单位为m；

第六，v_w，代表排队消散波速，单位为m/s；

第七，δ，代表标准小汽车车辆的平均长度，单位为m；

第八，v，代表车辆在交叉口范围内平均运行车速，单位为km/h；

第九，L₁，代表对向直行车辆从对向停车线行至左转车流变道完成点的距离，单位为m；

第十，L，代表左转车流变道点到变道完成点安全净距，单位为m。

在采用上述输入参数计算时，排队车辆的最大数目按式(1)求得；

Q_m＝r(q-S_r) (1)

排队长度的约束，要求移位左转车流变道点到变道完成点车道长度大于等于进入该车道左转车辆的排队长度，即满足式(2)的要求；

L≥(Q_m-1)*d+δ (2)

左转车流变道点到变道完成点的消散时间小于等于对向直行车辆从对向停车线行至左转车辆变道完成点的时间，以保障对向直行车流顺利驶入直行车道且不与移位左转车流产生冲突。即满足式(3)的要求；

由于左转车辆在左转等候区的排队长度小于等于左转车流变道点到变道完成点车道长度，故可以保证移位左转车辆正常驶出交叉口，同时对向直行车流到达左转车流变道点的时间大于等于移位左转车辆的消散时间，本优化方法考虑了这两方面的因素，将其建立在一个统一的优化方法中，从而在保障通行安全的基础上使移位左转这种交叉口设计模式的通行效率得到充分发挥。

本发明所述交叉口范围内进口车道数至少为双向八车道，且移位左转应用于其中的东西方向或南北方向。需要说明的是，对于移位左转方向的选择，前期需要做调查研究，根据实际交通运行冲突，选择某一主路方向作为移位左转车道设置方向。

本实施例中交叉口渠化方式依照图1所示，现结合图1和图2对本发明做详细的说明。

本发明实施例中交叉口范围内东西方向进口车道数为双向八车道，南北方向进口车道数为双向九车道，且移位左转应用于南北方向。现南北方向各拟设置2条移位左转车道，即北进口移位左转车道5，其中北边车辆的左转按北进口左转车辆行驶轨迹1行驶，北边车辆的直行按北进口直行车辆行驶轨迹2行驶；南进口移位左转车道设置方法与北进口相同，南边车辆的左转按南进口左转车辆行驶轨迹3行驶，南边车辆的直行按南进口直行车辆行驶轨迹4行驶，左转车流变道点6，左转车辆变道完成点7，左转车流变道点到变道完成点安全净距8，对向直行车流停车线9和对向直行车辆从对向停车线行至左转车流变道完成点的距离10如图2所示。现采用本发明中的方法，按设置移位左转车道后最大化移位左转车道的通行能力为目标，进行移位左转车流变道点到变道完成点安全净距的计算。

作为一个实例，具体的设计输入参数为：

红灯时间，r，取90s；

左转车流上游车辆到达率，q，取1600veh/h；

左转车辆的通过流率，S_r，取1200veh/h；

排队车辆车头间距，d，取7m；

排队消散波速，v_w，取4.5m/s；

标准小汽车车辆的平均长度，δ，取平均值为4m；

车辆在交叉口范围内平均运行车速，v，取30km/h；

对向直行车辆从对向停车线行至左转车流变道完成点的距离，L₁，取150m。

具体过程如下：

Q_m＝r(q-S_r) (1)

即

所述排队长度的约束，要求移位左转车流变道点到变道完成点车道长度大于等于进入该车道左转车辆的排队长度，即满足式(2)要求；

L≥(Q_m-1)*d+δ

即L≥(10-1)*7+4＝67m (2)

所述车辆在左转车流变道点到变道完成点的消散时间满足以下约束：

左转车流变道点到变道完成点的消散时间小于等于对向直行车辆从对向停车线行至左转车辆变道完成点的时间，以保障对向直行车流顺利驶入直行车道且不与移位左转车流产生冲突。即满足式(3)要求；

即

综上所述：左转车流变道点到变道完成点安全净距L的取值范围为：

67m≤L≤81m。

上述对实施例的描述是为了便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这一实施例做出各种修改，并把该说明所体现的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，在不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种移位左转交叉口的渠化优化方法，其特征在于，包括以下步骤，

步骤1，输入参数左转车流上游车辆到达率q、左转车辆的通过流率S_r和红灯时间r得到排队车辆的最大数目Q_m；计算左转车流变道点到变道完成点安全净距L的最小值和最大值；排队车辆的最大数目Q_m由如下公式得到：Q_m＝r(q-S_r)；

S1，输入参数Q_m、d和δ，依据左转车流变道点到变道完成点安全净距大于等于进入对应车道左转车辆的排队长度的约束，由Q_m、d和δ得到左转车流变道点到变道完成点安全净距L的最小值，其中Q_m为排队车辆的最大数目，d为排队车辆车头间距，δ为标准小汽车车辆的平均长度；

所述的左转车流变道点到变道完成点安全净距L的最小值由如下公式得到：L≥(Q_m-1)*d+δ；

S2，输入参数L₁、v和v_w，依据左转车流变道点到变道完成点的消散时间小于等于对向直行车辆从对向停车线行至左转车辆变道完成点的时间，由L₁、v和v_w得到左转车流变道点到变道完成点安全净距L的最大值，其中L₁为对向直行车辆从对向停车线行至左转车流变道完成点的距离，v为车辆在交叉口范围内平均运行车速，v_w为排队消散波速；所述的左转车流变道点到变道完成点安全净距L的最大值由如下公式得到：

步骤2，结合步骤1中S2所输出的左转车流变道点到变道完成点安全净距L的最小值和最大值，得到左转车流变道点到变道完成点安全净距L的取值范围，完成移位左转交叉口的渠化优化，得到移位左转交叉口左转车流变道点到变道完成点的安全净距。

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