[发明专利]一种并行流交叉口的渠化设计优化方法

权利要求书

1.一种并行流交叉口的渠化设计优化方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步、将并行流交叉口定义为主交叉口A和子交叉口B，其中并行流交叉口处移位过渡段L位于子交叉口B的西侧，主交叉口A位于子交叉口B的北部，根据并行流交叉口各方向交通流量及其道路几何参数计算最佳信号周期C₀，令C₀为主交叉口A与子交叉口B的共同信号周期，即C₀＝C_A＝C_B，C_A为主交叉口A的信号周期，C_B为子交叉口B的信号周期；同时依据流量比与启动损失参数确定主交叉口A与子交叉口B的具体配时方案、各车道通行能力及服务水平；

第二步、根据u、s、t_r、N_L、D_H、D_S和L₄参数，计算L₁、L₂，其中，u、s、t_r、N_L依次为子交叉口B处北进口道移位左转车流在红灯期间的车辆到达流率、通过流率、红灯时长、车道数，D_H为排队状态下平均车头间距，D_S为标准车辆车身平均长度，L₄为子交叉口B处北进口移位左转车道停车线到主交叉口A处南进口行人斑马线的北侧端点的距离，L₁为子交叉口B处北进口移位左转车流红灯期间最大排队长度，L₂＝L₄-L₁，L₂指移位左转车辆从主交叉口A南进口行人斑马线北侧端点到子交叉口B北进口最大排队长度位置的行驶距离；

第三步、根据L₁、L₂、L₃、L₅、L₆、L₇、N_BN、N_BS、D_H、D_S、t_WN和t_WS参数，计算出V_WN、V_WS、T_BN、T_BS以求得相位差其中，L₃为主交叉口A处东进口左转车辆从停车线到其南进口行人斑马线北侧端点所经过的弧长，L₅为子交叉口B处南进口直行与左转最大车辆排队长度，L₇为位于子交叉口B南侧邻接的交叉口C处南进口直行车辆停车线到子交叉口B处南进口直行车辆停车线的距离，L₆＝L₇-L₅，L₆指直行车辆从交叉口C南进口停车线到子交叉口B南进口最大排队长度位置的行驶距离，N_BN、N_BS分别为子交叉口B处北进口移位左转单车道排队车辆数、南进口直行单车道排队车辆数，D_H为排队状态下平均车头间距，D_S为标准车辆车身平均长度，t_WN、t_WS为子交叉口B处北进口移位左转排队车辆、南进口直行排队车辆的从绿灯开启时刻到队尾最后一辆车启动时刻所用时长，V_WN、V_WS分别为子交叉口B处北进口移位左转排队车辆、南进口直行排队车辆启动波的传递速度，T_BN、T_BS分别为子交叉口B处北进口移位左转排队车辆与南进口直行排队车辆的启动波从队首传递到队尾所耗时长，为主交叉口A东进口左转的绿灯相位比子交叉口B北进口移位左转车流提前开启的相位差，为交叉口C南进口直行的绿灯相位比子交叉口B南进口直行与左转车流提前开启的相位差，与是实现主交叉口A、子交叉口B及交叉口C信号灯绿波协调控制的参数，以延误最小化为目标确保移位左转车流在这三个交叉口的流畅通行；

第四步、根据L₆、V_L、V_T和t_d参数，依据交通流理论与交通冲突理论，得出并行流交叉口处移位过渡段L的上限取值范围，即为L的第一个取值范围，L₆计算过程同第三步，V_L为子交叉口B处北进口左转车辆实现移位变道时的平均运行车速，V_T为交叉口C处南进口直行车辆平均车速，t_d为车辆启动损失时间；

第五步、根据参数L₀、V_D、β，依据预先设定的城市道路交叉口设计规范计算运行车辆进行安全变道时渐变段长度，以此得到并行流交叉口处移位过渡段L的第二个取值范围，其中L₀为移位左转车流从移位位置到移位完成位置的横移宽度，V_D为移位左转车流在子交叉口B的设计速度，β为车辆运行车速折减系数；

第六步、综合第四步与第五步计算的并行流交叉口处移位过渡段L的第一个取值范围与第二个取值范围，取其交集，得出移位过渡段L的最终取值范围；

第一步中最佳信号周期C₀计算模型如下：

I_i＝t_i0+t_i1 (3)

其中L_s为单周期损失时间，l_i为第i相位启动损失时长，I_i为第i相位绿灯间隔，a为黄灯时长，m为单周期相位数，t_i0为基本间隔时间，即第i相位下关键车流的最后一辆车与下一相位第一辆车通过各自停车线的时间差，t_i1为路口腾空时间，即车辆从停车线到空间冲突点的时间差，V/C'为交通流负荷度，V为单车道实际交通流量，C'为单车道通行能力，第i相位最大的V/C'即为该相位的关键交通流负荷度y_i，Y为单周期内各相位关键交通流负荷度y_i之和；

依据第i相位的关键交通流负荷度y_i占Y的比值确定第i相位绿灯时间，同时需要综合考虑行车安全与慢行过街安全最短时间限制条件，确定具体信号配时方案；

此外，在第一步中单车道通行能力计算过程如下：

单条直行车道在信号交叉口的通行能力C_s：

其中t_g为当前相位的绿灯时长，t₀为第一辆车启动至通过停车线的时长，t_i为第i类车辆构成情况下车辆的平均车头时距，平均车头时距由车辆构成比例决定，表示折减系数；直右车道通行能力C_sr＝C_s，直左车道通行能力C_sl＝C_s(1-β_l/2)，有专用左转或右转车道的进口道总通行能力C_elr＝∑C_s/(1-β_l-β_r)，专用左转车道通行能力C_l＝C_elrβ_l，专用右转车道通行能力C_r＝C_elrβ_r，其中β_l、β_r分别表示某方向进口道左、右转交通量占该进口道总通行能力的比例；

第二步中L₁计算方法如下：

第三步中V_WN、V_WS、T_BN、T_BS、计算方法如下：

第四步中L的第一个取值范围计算方法如下：

第五步中车辆运行车速折减系数β在车速不超过60km/h的城市道路上其取值为[β₁,β₂]，令β₁＝50％，β₂＝70％，根据公式(13)计算L的第二个取值范围：