[发明专利]一种信号交叉口直行待行区长度设计方法及系统

权利要求书

1.一种信号交叉口直行待行区长度设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、采集交通数据；

S2、建立交叉口停车线处直行车道的格林希尔兹线性关系模型；

S3、根据交通流三参数之间的基本关系，以及当交通流密度适中时，速度与密度的格林希尔兹线性关系模型，得到交叉口停车线处直行车道的极大流量Q_m；

S4、通过步骤S3中得出的Q_m，得到在红灯时的交叉口停车线处直行车道极大车辆数N_m，并结合交叉口信号配时的情况，得到在红灯间隔内直行车辆的排队长度L；

S5、去掉进口车道禁止变换车道线长度，获得交叉口的直行待行区长度S。

2.根据权利要求1所述的一种信号交叉口直行待行区长度设计方法，其特征在于，步骤S1中，采集的交通数据包括：交叉口入口处直行车道车辆的车速，红灯时长t，交叉口直行车道车辆的平均车长l₁，交叉口进口车道禁止变换车道线的长度X。

3.根据权利要求2所述的一种信号交叉口直行待行区长度设计方法，其特征在于，步骤S2中，模型的建立包括：通过l₁与红灯停车时相邻两辆车之间的安全距离l₂，计算出交叉口停车线处直行车道阻塞密度K_j，将K_j带入到格林希尔兹线性关系模型中，即可完成建模；K_j和格林希尔兹线性关系模型的具体公式如下：

其中，V为交叉口停车线处直行车道车辆的速度；V_f为交叉口停车线处直行车道车流密度趋于0时，车辆的畅行速度；K为交叉口停车线处直行车道车辆的密度；为交叉口停车线处直行车道车辆的阻塞车头间距，即红灯期间停止在直行车道上相邻两辆车之间的车头距离。

4.根据权利要求3所述的一种信号交叉口直行待行区长度设计方法，其特征在于，步骤S3中，Q_m的计算过程如下：

S301、得到速度与密度的格林希尔兹线性关系模型：

Q＝VK,

S302、对密度求一阶导数得：

S303、一阶导数为0时，得到此时Q有极大值，则：

5.根据权利要求4所述的一种信号交叉口直行待行区长度设计方法，其特征在于，在步骤S4中，红灯时的交叉口停车线处直行车道极大车辆数N_m、在红灯间隔内直行车辆的排队长度L的计算公式如下：

6.根据权利要求5所述的一种信号交叉口直行待行区长度设计方法，其特征在于，步骤S5中，交叉口的直行待行区长度S的计算公式如下：

S＝L-X＝250tV_f-l₂-X。

7.一种信号交叉口直行待行区长度设计系统，其特征在于，包括：

数据采集模块，用于采集包括交叉口入口处直行车道车辆的车速、红灯时长t、交叉口直行车道车辆的平均车长l₁、交叉口进口道禁止变换车道线的长度X的数据；

待行区长度计算模块，用于建立交叉口停车线处直行车道的格林希尔兹线性关系模型，计算交叉口停车线处直行车道的极大流量Q_m；计算在红灯时的交叉口停车线处直行车道极大车辆数N_m，并结合交叉口信号配时的实际情况，计算在红灯间隔内直行车辆的排队长度L；最终计算出交叉口的直行待行区长度S。