信号交叉口转向可变车道长度研究

© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net 信号交叉口转向可变车道长度研究 周立平 　董红利 (无锡明大交通科技咨询有限公司 　无锡 214101) 摘 　要 　从信号交叉口服务水平和路权角度出发 ,提出了转向可变车道的概念 ,并且分析其设置的原 则及条件。在此基础上 ,从交叉口的道路交通条件及通行效率方面考虑 ,建立了转向可变车道长度的 最大值和最小值的计算模型。通过 Vissim 仿真模拟 ,从排队长度、延误和停车次数方面分析了转向 可变车道的应用效果。 关键词 　信号交叉口 ;转向可变车道 ;Vissim 仿真 ;路权 中图分类号 :U491 　　文献标志码 :A 　　城市道路交叉口是城市道路交通的汇集点和 疏散点。传统的交叉口规划和设计方法更多的是 从道路 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 的角度考虑问题 ,而从交通工程的角 度去考虑交叉口规划和设计问题 ,则显得不足。 如按传统方法规划和设计平面交叉口 ,其基本的 思想就是把交叉口作为 2 条道路的交叉 ,其进出 口车道都按照相连路段的横断面形式和尺寸顺 延 ,并进行适当的拓宽[ 122 ] 。我国现有的交叉口进 口道资源非常有限 ,如何定量确定交叉口车道路 权 (道路使用权) ,发挥车道最高的效率 (降低车辆 延误、减少停车次数、提高通行能力) [3 ] 是本文考 虑的两个方面 ,在此基础上提出了一种新的方法 来划分车道 ,保障路权 ———转向可变车道。 1 　转向可变车道的概述 1 . 1 　问题分析 在一些大城市的大型信号交叉口中存在着信 号交叉口的服务水平低下 ,车辆延误较大 ,仅从道 路工程方面 (信号交叉口不能进行拓宽和渠化等) 和交通管理 (信号控制管理等)方面已经不能解决 问题。此时就要考虑如何使这些资源在时间上发 挥更高的效率。转向可变车道就发挥了时间上的 优势 ,使空间资源得到更好的利用。 1 . 2 　转向可变车道的定义 在交通渠化设计中 ,除了左转、直行、右转和 专用车道外 ,常常需要使用到可变车道。这里的 可变车道 ,又称“潮汐车道”,是指在不同的时间内 变化某些车道上的行车方向或行车种类的一种交 通组织方式 ,其特点 : ①双向通行能力不均衡 ; 　　收稿日期 :2008210210 ②随着早晚高峰而变 ; ③可根据早晚潮汐交通流 量设置车道可变的数量[4 ] 。 本次研究中转向可变车道可定义为 :单条车 道的行驶方向不再只是按常规被固定为左转、右 转或直行 ,而是根据交叉口信号控制在一个信号 周期内不同的相位时间具有不同的转向功能 ,从 而使交叉口有限的车道得到充分的利用 ,提高道 路通行能力。在本文中探讨的转向可变车道只有 在交叉口信号协调控制采用 4 相位或 3 相位 ,采 用转向可变车道的方向左转 (右转)和直行是不同 的相位 (即左转具有专用左转相位) 。转向可变车 道的概念如图 1 所示 : 图 1 　转向可变车道示意图 图 1 中转向可变车道的主功能指的是没有设 置可变车道前所具有的转向的功能 ,而副功能是 65 交通信息与安全　2009 年第 2 期　第 27 卷　总 147 期 © 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net 邻近车道上利用转向可变车道来进行转向的功 能。 1 . 3 　转向可变车道设置原则及条件 1. 3. 1 　设置原则 1) 要注意进口道实线段的长度。按规则车 辆在进口道地面标线的实线段是不容许变换车道 的 ,实线段过长会影响可变车道灵活性的发挥 ,过 短则会影响交叉口的安全和稳定性。经调查 ,一 般常规可变车道的存在的情况下 ,实线长度为 20 m[5 ] 。 2) 转向可变车道要以原来的转向功能为主。 设置时要以尽量不影响主要的转向车辆为基础 , 以减少整个进口道车辆的延误和停车次数为目 标。 3) 保证车辆要在其具有路权的时间段离开 车道。转向可变车道较以前的可变车道灵活性有 了一定的提高 ,要是所在车道的车辆在其具有路 权的时间内没有离开车道 ,就会造成后续车辆不 能通过车道 ,造成更多的延误。 4) 需要注意驾驶员的心理和习惯。对于 4 相位的交叉口 ,当进口道同时设有转向可变车道、 直行车道和左转车道时 ,由于可变车道前信号等 的设置 ,使得一些驾驶员可能会不愿意驶入转向 可变车道 ,这样就降低了转向可变车道的利用率。 1. 3. 2 　设置条件 1) 道路条件。①具有专用左转车道 ; ②交 叉口车道不适合扩建和加宽的情况下。 2) 交通条件。①交叉口的一个方向或几个 方向的延误较大 ,服务水平较低 ; ②在一个方向某 个转向的车辆需要 2 次停车或多次停车 ,而相邻 的不同转向功能的车道通行能力富余。 3) 控制条件。①找不到更好的信号控制方 案 ; ② 要求 对教师党员的评价套管和固井爆破片与爆破装置仓库管理基本要求三甲医院都需要复审吗 使用转向可变车道的方向具有 2 相位 , 即左转和直行具有不同的相位。 2 　转向可变车道的设计 为保证转向可变车道能够更好的发挥作用 , 提高道路交通效率 ,转向可变车道的设计则具有 极为重要的意义。 2 . 1 　转向可变车道长度的设计 2. 1. 1 　转向可变车道长度最小值的确定 转向可变车道长度的确定首先要保证不影响 它的功能发挥和交叉口附近车辆的安全 ,因此其 长度要不小于进口道实线段的长度 (在这里取一 般可变车道时的实线段的长度为 20 m) 。 转向可变车道的设置要使变换车道 (图 1 中 的左车道)的车辆能够顺利的到达转向可变车道 而又不影响效率的发挥 ,因此变换车道上的第一 辆车和第二辆车不需要去变换车道 ,因此其长度 要不小于 2 辆车的车身长度和 2 个车头间距。 其表达式为 : minL = max ( l实 , l换 ) (1) 　　　　s. t . 　L ≥l实 L ≥ l换 = 2 ( l车 + l间 ) 式中 : L 为转向可变车道的长度 ,m ; l实 为进口道 实线段的长度 , m ; l换 为需要变换车道车辆距停 车线的最小距离 , m ; l车 为车辆长度 , m ; l间 为车 辆间距 ,m。 　　由以上分析和计算可知 ,小型车时最小长度 取值为 20 m ,大型车时为 35 m。 2. 1. 2 　转向可变车道长度最大值的确定 由于转向可变车道的设置是有信号控制的 , 必须使其转向可变车道上的车辆的路权得到保 障 ,因此转向可变车道前段 (图 1a) 中标号为 1 的 信号灯的左边路段的车辆应该在交叉口信号灯变 为绿灯前到达停车线 ,而要变换车道的车辆 (图 1a)中左转车道上的车辆应该在其绿灯时间内至 少有一辆车能够通过交叉口。具体计算公式如 下 : max L = min ( l1 , l2 ) (2) s. t . 　　L ≤ l1 = 12 a加 ( t其 - t反 ) 2 L ≤ l2 = 12 a加 ( t副绿 - t反 ) 2 式中 : t其 为其他的相位时间 , s ; t反 为驾驶员的反 应时间 ,s ; t副绿为转向可变车道的副转向功能的相 位时间 ,s ; a加 为车辆的加速度 ,m/ s2 。 2 . 2 　前置信号灯配时的设计 前置信号灯的合理配时的原则是使车辆要在 其具有路权的时间段内离开车道 ,不影响后续车 辆 ,进而提高效率。 主功能信号灯 (图 1a 中 1 号灯) 是保证原车 道上的车辆在其交叉口绿灯时间内能够通过交叉 口 ,且不影响后续车辆的行驶。副功能信号灯 (图 1a 中 2 号灯)是保证邻近车道上的车辆变换到转 向可变车道上的时间内且利用绿灯时间通过交叉 口 ,不影响主功能的发挥 。以图 1 (a) 、(b)情况为 例说明前置信号灯的配时 : 75信号交叉口转向可变车道长度研究 ———周立平 　董红利 © 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net t = L v (3) t1 = t副 (4) t2 = T - t1 - 2 A (5) 式中 : t 为相应功能信号灯对应相应相位的提前 结束时间 ,s ; t1 为副功能信号灯绿灯时长 ,s ; t2 为 主功能信号灯绿灯时长 , s ; v 为车辆在转向可变 车辆路段的行驶速度 ,m/ s ; t副 为转向可变车道副 功能在交叉口控制中对应绿灯时间 ,即图 2 中的 左转相位 ,s ; A 为黄灯时长 ,s。 图 2 　前置信号灯配时图 3 　基于 Vissim 仿真实例 3 . 1 　交叉口的基本情况 以北京市某交叉口为例 ,该交叉口为 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 的 十字交叉口 ,交叉口为 4 相位 ,在这里选取西进口 道为例 ,该进口道原为 1 条左转车道 ,3 条直行车 道 ,1 条右转车道。考虑到交叉口的延误、停车次 数和排队长度比较大 ,交叉口服务水平较低 ,因 此 ,对于西进口道进行车道路权的重新划分。改 进 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 为 :把第 3 条直行车道部分设置为转向可 变车道。 根据上述的计算公式来确定可变车道的长 度 ,在这里 a加 为 0. 5 m/ s2 , t反 为 1. 0 s ,根据相位 配时资料可知 , t变换为 13 s。计算得到 :20 m ≤L ≤36 m。 3 . 2 　仿真实验及数据分析 在 Vissim 仿真中 ,取长度为中值 28 m 进行 仿真实验。仿真示意图如图 3 所示。通过仿真可 以得到如下实验数据 : 通过数据对比可以看出 ,左转车道的延误、平 均排队长队、停车次数有了显著的降低 ,虽然改善 后的转向可变车道较直行车辆稍微有了一点的增 长 ,但是总的指标还是有了显著的降低 ,交叉口的 服务水平得到了提高。 图 3 　改善后交叉口示意图 表 1 　交叉口改善前后仿真评价结果 车道 延误/ s 平均排队长度/ m 停车次数 现状 左转车道 63. 1 137 0. 97 直行车道 34. 5 87 0. 69 改善后 左转车道 43. 2 46 0. 6 　直行、转向 可变车道 34. 8 88 0. 72 4 　结束语 较以前的可变车道 ,转向可变车道不同的是 在同一个周期内不同相位具有不同的转向功能 , 以前对于这方面并没有过相关研究 ,笔者认为城 市道路设计中应尽量使用专用车道 ,但是当考虑 到交叉口流量和道路交通条件等限制因素时 ,转 向可变车道的使用是具有一定的意义。为了更有 效的说明转向可变车道的理论价值 ,本文采用了 Vissim 仿真去验证转向可变车道设置有利于提 高道路服务水平。但是转向可变车道有待于进一 步在实践中得到应用和检验。 参考文献 [1 ] 　任福田 ,肖秋生 ,薛宗蕙. 城市道路规划与设计[ M ] . 北京 :中国建筑工业出版社 ,1998 [2 ] 　交通工程研究会. 平面交叉路口的规划与设计[ M ] . 杨春华 ,刘王景 ,译. 北京 :中国建筑工业出版社 , 1988 [3 ] 　庄海涛 ,周宪华 ,陈雅贞. 道路设计范例 [ M ] . 北京 : 人民交通出版社 ,1992 [4 ] 　梁 　潇. 信号交叉口渠化区可变车道设计原理研究 [D ] .长春 :吉林大学 ,2008 [5 ] 　杨晓光. 城市道路交通设计 指南 验证指南下载验证指南下载验证指南下载星度指南下载审查指南PDF [ M ] . 北京 :人民交 通出版社 ,2003 (下转第 62 页) 85 交通信息与安全　2009 年第 2 期　第 27 卷　总 147 期 © 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net [2 ] 　周 　明 ,孙树栋. 遗传算法原理及其应用[ M ] . 北京 : 国防工业出版社 ,1999 [3 ] 　韩 　炜 ,廖振鹏. 一种全局优化算法 :遗传算法2单纯 形法[J ] .地震工程与工程振动 ,2001 ,21 (2) :6212 [4 ] 　董江辉 ,王晓兰. 带有一种新的算子的改进的进化规划算法[ C] . 中国自动化学会第十七届青年学术年会论文集. 北戴河 :燕山大学 ,2002 Multivariable Decoupling Control Based on RBF Neutral Net work Inverse System WANG Liping 　DONG Jianghui ( S han g hai J i anqi ao Col lege , S hang hai 201319 , Chi na) ( T R W A utomoti ve Com ponents Technical S ervice Co. , L t d. , S han g hai 200233 , Chi na) Abstract :Since it’ s very difficult to decouple for multivariable coupling system in the indust rial process control field , an inverse system of RBF neutral network was set up based on an improved evolutionary programming algorithm. Then , the multivariable neutral network controller was const ructed , which can be used to decouple control for the multi2 variable coupling system. A double variable coupling system was simulated in computer. The simulation result s show that RBF neutral network inverse system based on an improved evolutionary programming algorithm works well with small o2 vershoot , quick response , high control p recision , good robustness and adaptive ability. This decoupled multivariable con2 t rol system has better static and dynamic performance and attains the ideal control effect . Key words :decoupling control ; radial basis function neural network ; inverse system (上接第 58 页) Length of Signal Intersection Turn Variable Lane ZHOU Liping 　DONG Hongli ( W u x i M i ng da T rans port S cience and Technolog y A dvisory Co. , L T D. , W u x i 214101 , Chi na) Abstract :A new concept of turn variable lane f rom the service level of signal intersection and the right2of2way was proposed. The principles and conditions of setting the turn variable lane were analyzed. Then , the models to calculate the maximum and minimum length of turn variable lane were established by considering the t raffic conditions of the intersec2 tion and the t raffic efficiency. The application result s of turn variable lane were analyzed f rom such aspect s as queue length , delays and number of stop s based on the simulation through applying the t raffic software Vissim. Finally , a new way to divide the functions of lanes was presented. Key words :signal intersection ; turn variable lane ; Vissim simulation ; right2of2way 26 交通信息与安全　2009 年第 2 期　第 27 卷　总 147 期