多车道高速公路最外侧车道封闭条件下交通信号控制方法

摘要

本发明公开了一种多车道高速公路最外侧车道封闭条件下交通信号控制方法，包含交通数据采集、加权平均加速度确定、缓冲区长度及停车线位置确定、不可换道区长度确定、信号控制方案确定、信号控制实施；该方法通过采集高速公路封闭施工区域上游断面及施工断面的各种交通流信息，设计并确定施工区域所影响方向上的各车道的缓冲区长度、停车线位置及不可换道区长度；并通过计算得出的信号控制方案，对施工区域方向的受阻车道与不受阻车道进行通行权分配，本发明方法通过信号来控制高速公路受封闭施工影响方向车道上的车流通行，减少由于车道缩减所造成的车辆合流和自由交织的发生，提升交通运行的安全性，具有很大的现实意义。

主权项

多车道高速公路最外侧车道封闭条件下交通信号控制方法，其特征在于，该方法采用四相位的信号控制，通过压缩其他车道的通行时间，提供通行权给行驶在最外侧车道上的车辆，具体包括以下几个步骤：A、采集最外侧车道发生封闭施工的多车道高速公路的交通数据；所述交通数据包括：封闭施工区域上游的单向车道数量N，N自然数；封闭施工区域上游断面的第t小时交通流量1≤t≤24，且t取整数；封闭施工区域上游断面每小时交通流量的历史最大值封闭施工区域断面的第t小时交通流量1≤t≤24，且t取整数；封闭施工区域断面的每小时交通流量的历史最大值封闭施工区域的限速值封闭施工区域上游断面的实际通行能力c^u；封闭施工区域断面的实际通行能力c^d；高速公路的货车比例α；货车的平均最大加速度a_truck；客车的平均最大加速度a_passenger；B、根据步骤A采集的交通数据确定该多车道高速公路加权平均加速度a_w，如下式所示：a_w＝αa_truck+(1‑α)a_passenger       (1)C、利用步骤A采集的交通数据和步骤B获得的加权平均加速度a_w，计算封闭施工区域断面前的缓冲区长度d，从而确定停车线位置；$d=(1+\frac{q_{\max }^u/c^u+q_{\max }^d/c^d}{2})\frac{{\left(v_{\mathrm{limit}}^u\right)}^2}{2a_w}---\left(2\right)$停车线设置于封闭施工区域断面前离封闭施工区域开始位置距离为d的缓冲区一端；D、计算设置于停车线的上游的不可换道区长度L，如下式所示：$L=\frac{q_{\max }^u}{2}---\left(3\right)$E、通过信号控制周期时长计算、信号控制相序以及信号控制通行规则确定执行信号控制策略，每个车道均由一个独立的信号灯控制，具体如下：E1)信号控制周期时长$T_t^{\mathrm{cycle}}=\min (\frac{12}{1-\frac{q_t^u}{c^u}\frac{N}{N-1}},90)---\left(4\right)$其中t为第t小时；信号灯共有4个相位，分别为相位1、相位1切换至相位2的全红相位、相位2、相位2切换至相位1的全红相位；E2)信号控制相序：相序依次为相位1、从相位1切换至相位2的全红相位、相位2、从相位2切换至相位1的全红相位；E3)信号控制通行规则：当信号灯处于相位1时，最外侧车道上行驶的车辆需要在停车线前的不可换道区停车等候，其余车道上的车辆可以继续行驶通过停车线；当信号灯处于相位2时，最内侧车道上行驶的车辆需要在停车线前的不可换道区停车等候，其余车道上的车辆可以继续行驶通过停车线；当信号灯的信号处于全红相位时，所有车道上行驶的车辆需要在停车线前的不可换道区停车等候，禁止行驶通过停车线；F、实施信号控制策略中，当且秒时，信号灯启动，所有车辆的运行受到信号灯的控制；否则，信号灯关闭，所有车辆可以自由行驶。