[发明专利]城市干道可变车道的协同控制方法

权利要求书

1.一种城市干道可变车道的协同控制方法，其特征在于：包括以下步骤：

1）改善可变车道经过的每一个交叉口信号配时；

平峰时，可变车道经过的每一个交叉口I_i均采用先直行后左转的四相位信号配时，其中i为交叉口编号，i=1，2，…，N，N为某城市干道可变车道经过的交叉口个数；高峰时刻，根据各交叉口各进口道高峰时的经验流量重新对每一个交叉口I_i进行信号配时，相序方案不变；

2）协调可变车道经过的所有交叉口的信号配时；

协调可变车道经过的所有交叉口的信号配时使各交叉口配时方案同周期时长且重交通流方向同绿信比，各交叉口初始时刻时钟同步，初始时刻为平峰时段的信号配时改变为高峰时段的信号配时时A相位的起始时刻；

令步骤1）中重新配时后周期最大的交叉口为关键交叉口，记为I_j，j大于等于1小于等于N且j为整数；关键交叉口I_j的周期时长为T，A、B、C、D相位的有效绿灯时长分别为G_A、G_B、G_C、G_D，A相位为重交通流方向相位；其他各交叉口的I_k的周期时长为T_k，A、B、C、D相位的有效绿灯时长分别为G_kA、G_kB、G_kC、G_kD，A相位为重交通流方向相位，k=1，2，…，N，且k不等于j；

以θ_k为比例放大其他交叉口I_k的周期时长，θ_k=T/T_k，以λ_k为比例放大其他交叉口I_k的重交通流方向有效绿灯时长，λ_k=G_A/G_kA，以η_k为比例放大其他交叉口I_k的B、C、D相位的有效绿灯时长，η_k=(T-G_A)/(T_k-G_kA)；此时其他交叉口的周期时长调整为与关键交叉口的周期时长相等，其他交叉口重交通流方向绿信比调整为与关键交叉口重交通流方向绿信比相等；通过延长或缩短绿灯时长达到各交叉口初始时刻时钟同步；

3）城市干道可变车道方向转换；

平峰过渡到高峰时可变车道的协同控制方法包括平峰过渡到早高峰时可变车道的协同控制方法及平峰过渡到晚高峰时可变车道的协同控制方法；下面为平峰过渡到早高峰时可变车道的协同控制方法，平峰过渡到晚高峰时可变车道的协同控制方法与其一致；平峰时可变车道一为朝北方向，可变车道二为朝南方向；早高峰时，可变车道一方向改变为朝南方向，可变车道二方向不变；

可变车道的每一路段每一方向埋设两个线圈检测器，一个埋设在交叉口进口道处，一个埋设在路段中；城市道路可变车道线圈检测器设置包括：可变车道一中交叉口进口道处线圈检测器一、可变车道一中路段线圈检测器二、可变车道二中交叉口进口道线圈检测器三、可变车道二中路段线圈检测器四；可变车道一每个路段中线圈检测器一和线圈检测器二的埋设距离为L_N、可变车道二每个路段中线圈检测器三和线圈检测器四的埋设距离为L_R。各路段的L_N或L_R应满足：

L_N＝min{L_qN，v_NG_AN}

L_R＝min{L_qR,v_RG_AR}

式中：

L_N——该路段可变车道一中线圈检测器一和线圈检测器二的埋设距离（m）；

L_R——该路段可变车道二中线圈检测器三和线圈检测器四的埋设距离（m）；

L_qN——该路段朝北方向交叉口进口道渠化段长度（m）；

L_qR——该路段朝南方向交叉口进口道渠化段长度（m）；

v_N——该路段朝北方向85%运行速度（m/s）；

v_R——该路段朝南方向85%运行速度（m/s）；

G_AN——早高峰时段A相位有效绿灯时长（s）；

G_AR——晚高峰时段A相位有效绿灯时长（s）；

可变车道的每一路段每一方向布设两个可变车道指示灯，一个布设在交叉口出口道处，一个布设在路段中；城市道路可变车道指示灯设置包括：指示朝北行驶车辆的路段中可变车道指示灯N₁、指示朝北行驶车辆的交叉口出口道处可变车道指示灯N₂、指示朝南行驶车辆的路段中可变车道指示灯R₁、指示朝南行驶车辆的交叉口出口道处可变车道指示灯R₂。各路段本向可变车道指示灯N₁布设位置距本向下游交叉口进口道停车线的距离为L_ON，各路段本向可变车道指示灯R₁布设位置距本向下游交叉口进口道停车线的距离为L_OR。各路段的L_ON(或L_0R)应满足：

L_qN≤L_0N≤v_N(T_N+G_AN)-M＝v_N(T_N+G_AN)-(H-H₀)/tanα

L_qR≤L_0R≤v_N(T_R+G_AR)-M＝v_R(T_R+G_AR)-(H-H₀)/tanα

式中：

L_ON——该路段本向可变车道指示灯N₁布设位置距本向下游交叉口进口道停车线的距离（m）；

L_OR——该路段本向可变车道指示灯R₁布设位置距本向下游交叉口进口道停车线的距离（m）；

L_qN——该路段朝北方向交叉口进口道渠化段长度（m）；

L_qR——该路段朝南方向交叉口进口道渠化段长度（m）；

v_N——该路段朝北方向85%运行速度（m/s）；

v_R——该路段朝南方向85%运行速度（m/s）；

T_N——早高峰时段交叉口信号周期（s）；

T_R——晚高峰时段交叉口信号周期（s）；

G_AN——早高峰时段A相位有效绿灯时长（s）；

G_AR——晚高峰时段A相位有效绿灯时长（s）；

M——消失距离（m）；

H——可变车道指示灯上缘离地面高度（m）；

H₀——驾驶员视线高，取1.2m；

α——消失点处可变车道指示灯的仰角；

可变车道经过的交叉口采用的导向车道设置方法为，进口道转向功能不随可变车道方向变化而改变；当本向可变车道允许通行时，可变车道在交叉口作为直行进口道，左转进口道在可变车道外侧；当本向可变车道禁止通行时，左转进口道不变；可变车道在交叉口只允许直行，不允许转向；

平峰过渡到早高峰时，可变车道一方向改变，可变车道二方向不变，各路段的可变车道方向转换过程同步；每一路段I_sI_t上可变车道一的方向转换过程为，其中s=1，2，…，N-1；t=s+1：

对于路段I_sI_t，早高峰时段之前，可变车道指示灯N₁、N₂显示(R×,↓)，表示对于可变车道指示灯N₁、N₂所指示的朝北方向行驶的车辆，左侧可变车道（可变车道二）显示红色“×”信号，朝北车辆禁止驶入可变车道二，右侧可变车道（可变车道一）显示绿色“↓”信号，可变车道一行驶方向为朝北方向；指示灯R₁、R₂显示(R×,↓)，表示对于可变车道指示灯R₁、R₂所指示的朝南方向行驶的车辆，左侧可变车道（可变车道一）显示红色“×”信号，朝南车辆禁止驶入可变车道一，右侧可变车道（可变车道二）显示绿色“↓”信号，可变车道二行驶方向为朝南方向；高峰时段开始的n_st个周期内，可变车道指示灯N₁显示(R×,Y×)，表示对于可变车道指示灯N₁所指示的朝北方向行驶的车辆，左侧可变车道（可变车道二）显示红色“×”信号，朝北车辆禁止驶入可变车道二，右侧可变车道（可变车道一）显示黄色“×”信号，可变车道一功能即将变化，可变车道一上朝北行驶车辆应尽快驶离该车道；可变车道指示灯N₂显示(R×,R×),表示对于可变车道指示灯N₂所指示的朝北方向行驶的车辆，左侧可变车道（可变车道二）显示红色“×”信号，禁止驶入交叉口出口道的车辆驶入可变车道二，右侧可变车道（可变车道一）显示红色“×”信号，禁止驶入交叉口出口道的车辆驶入可变车道一；指示灯R₁、R₂显示(R×,↓)，表示对于可变车道指示灯R₁、R₂所指示的朝南方向行驶的车辆，左侧可变车道（可变车道一）显示红色“×”信号，朝南车辆禁止驶入可变车道一，右侧可变车道（可变车道二）显示绿色“↓”信号，可变车道二行驶方向为朝南方向；高峰时段开始的n_st个周期后，可变车道指示灯N₁、N₂显示(R×,R×)，表示对于可变车道指示灯N₁、N₂所指示的朝北方向行驶的车辆，左侧可变车道（可变车道二）显示红色“×”信号，朝北车辆禁止驶入可变车道二，右侧可变车道（可变车道一）也显示红色“×”信号，朝北车辆禁止驶入可变车道一；可变车道指示灯R₁、R₂显示(↓,↓),表示对于可变车道指示灯R₁、R₂所指示的朝南方向行驶的车辆，左侧可变车道（可变车道一）显示绿色“↓”信号，可变车道一行驶方向为朝南方向；右侧可变车道（可变车道二）也显示绿色“↓”信号，可变车道二行驶方向为朝南方向；至此，路段I_sI_t上可变车道一的方向转换过程结束，完整地从平峰过渡到早高峰，实现n_st个信号周期内完成可变车道一的方向转换，n_st的计算方法为：

nst=max{[Lst-vNGANvNTN-1],n0}]]>

式中：

n_st——路段I_sI_t上可变车道完成方向转换的周期数；

L_st——路段I_sI_t的长度（m）；

v_N——路段I_sI_t朝北方向85%运行速度（m/s）；

T_N——早高峰时段交叉口信号周期（s）；

G_AN——早高峰时段A相位有效绿灯时长（s）；

n₀——从初始时刻开始直至某一周期内线圈检测器一和线圈检测器二均没有检测到车辆所经过的最小周期数。