借道左转交叉口预停车线及预信号设置方法

摘要

本发明涉及一种借道左转交叉口预停车线及预信号设置方法，针对采用借道左转的信号控制交叉口，对其特有的预停车线及预信号设置进行集成优化，在保障通行安全的基础上，提高通行能力；该优化设置方法以通行能力最大作为优化目标，考虑排队长度、车辆清空和优化参数取值范围等约束条件，建立线性规划模型进行优化。该方法能将借道左转交叉口特有的预停车线及预信号设置的关键参数整合在一个统一的优化模型中，进行同步优化，从而充分发挥借道左转交叉口通行效率，缓解交通拥堵。

主权项

一种借道左转交叉口预停车线及预信号设置方法，其特征在于：将借道左转交叉口特有的预停车线及预信号设置的关键参数整合在一个统一的优化模型中，进行同步优化，从而在保障通行安全的基础上提高通行能力，该优化模型用线性规划模型表述，以通行能力最大作为优化目标，并考虑排队长度、车辆清空和优化参数取值范围约束条件，其中：所述优化模型的输入参数包括：s_p，预停车线处进入借道左转车道的饱和流率，veh/h；s_I，借道左转车道在交叉口停车线处的饱和流率，veh/h；n，借道左转车道数，条；C_I，主信号周期时长，s；g_I，主信号左转绿灯开始时刻，s；λ_I，主信号左转绿信比；r′_I，所研究进口的右侧进口主信号左转红灯开始时刻，s；v，平均车速，m/s；v_min，最小车速，m/s；v_w，排队消散波波速，m/s；d，排队车辆平均车头空距，m；δ，安全时间间隔，s；所述优化模型的输出参数包括：L，预停车线与交叉口停车线间距，m；C_p，预信号周期时长，s；g_p，预信号绿灯开始时刻，s；λ_p，预信号绿信比；所述优化目标函数为最大化借道左转车道的通行能力，如式(1)所示；max s_pλ_p    (1)所述排队长度的约束，要求借道左转车道长度应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；$L\ge \frac{s_I{s}_p(g_I-g_p-\frac{L}{v})d}{3600(s_I-s_p)n}---\left(2\right)$所述车辆清空的约束，要求满足以下四个约束条件：一是预信号绿灯开始时刻应满足所有使用该出口道的车辆均已通过预停车线所在断面，即满足式(3)要求；$g_p\ge r_I^{\prime }+\frac{L}{v_{\min }}+\delta ---\left(3\right)$二是借道左转车道在交叉口停车线处的通行能力应大于等于借道左转车道的通行能力，以保障进入该车道的左转车辆可在同一相位内通过交叉口，不发生车辆滞留，即满足式(4)要求；s_Iλ_I≥s_pλ_p    (4)三是预信号绿灯结束时刻与主信号相应的左转绿灯结束时刻的时间间隔应大于等于左转车辆通过借道左转车道的行驶时间，以保障在预信号绿灯末期进入借道左转车道的车辆也能在该相位内通过交叉口，即满足式(5)要求；$g_I+{\lambda }_I{C}_I\ge g_p+{\lambda }_p{C}_p+\frac{L}{v_{min}}+\delta ---\left(5\right)$四是交叉口主预信号周期时长应一致，以保证主预信号有良好的协调控制效果，即满足式(6)要求；C_I＝C_p    (6)所述优化参数取值范围应满足以下四个约束条件：一是优化参数均非负，即满足式(7)要求；L,g_p,λ_p,C_p≥0    (7)二是预信号绿灯开始时刻不应大于周期时长，即满足式(8)要求；g_p≤C_p    (8)三是预信号绿信比不得大于1，即满足式(9)要求；λ_p≤1    (9)四是预信号有效绿灯结束时刻为进口左转车道排队消散到达预停车线的时刻，即满足式(10)要求。$g_p+{\lambda }_p{C}_p\le g_I+\frac{L}{v_w}---\left(10\right)$