[发明专利]信号交叉口自行车对转弯车辆饱和流率影响修正方法

摘要

本发明是信号交叉口自行车对转弯车辆饱和流率影响修正方法，可以用来计算交叉口信号控制的配时。本发明通过研究自行车通过交叉口时不同的状态，划定冲突区域，把自行车和转弯机动车的冲突分为两种阶段，第一阶段是红灯期间聚集等待的自行车，以高密度、低自由度的自行车群方式通过，此阶段利用自行车对冲突区的时间占有率的方法进行分析。第二阶段为随机到达的自行车，以低密度、高自由度的随机形式通过，这个阶段利用可穿越间隙理论进行分析，计算出自行车对转弯车辆饱和流率的影响系数。利用本方法计算得到的交叉口配时应用于实践中，可以缓解交叉口的机非冲突，提高交叉口的通行能力以及降低机动车在交叉口的延误。

主权项

1、信号交叉口自行车对右转车辆饱和流率影响修正方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：在交叉口划定冲突区域，把自行车和转弯机动车的冲突分为两个阶段：第一阶段是红灯期间聚集等待的自行车，以高密度、低自由度的自行车群方式通过，具体定义为：绿灯初期，平均占有道路面积小于3m2的一系列自行车组成的一个自行车群；第二阶段为随机到达的自行车，以低密度、高自由度的随机形式通过，此阶段自行车的到达符合泊松分布；这个阶段利用可穿越间隙理论进行分析，计算出自行车对转弯车辆饱和流率的影响系数；自行车与右转机动车冲突区域的长度为标准小汽车的长度加上一段0.5～0.8米的安全距离，具体步骤如下：步骤1：利用交叉口视频检测系统采集交叉口的相关参数，包括自行车交通量Qbic、自行车群的长度L、自行车群平均速度v、自行车第一阶段时间t和第二阶段的时间、右转机动车比例PRT、右转机动车所能穿越自行车的可接受间隙tR0和随车时距tRf；所述的自行车交通量即为每小时通过交叉口的自行车的数量；所述的自行车群的长度为平均占有道路面积小于3m2的一系列自行车从第一辆车的车头到最后一辆车的车尾的长度；所述的自行车第一阶段时间为绿灯开始到第二阶段第一辆随机到达自行车到达冲突区的时间，自行车第二阶段时间为第二阶段第一辆随机到达的自行车到达冲突区到绿灯结束的时间；步骤2：计算第一阶段自行车群对右转机动车饱和流率修正系数第一阶段自行车对右转机动车饱和流率修正利用冲突区时间占有率方法来计算修正系数；时间占有率方法就是划定一定大小的冲突区域，并假设当自行车占有该冲突区域时，机动车无法通过该冲突区，通过研究自行车在冲突区的时间占有率来分析自行车对右转机动车饱和流率的影响；自行车的时间占有率就是一个时间段内，释放自行车从车头进入冲突区到车尾驶出冲突区的累计时间在这段时间段内所占的比例；定义：第一阶段自行车群的第一辆车的车头进入冲突区到最后一辆车的车尾离开冲突区的时间为t1，则$t_1=\frac{L+l}{v}---\left(1\right)其中：L：自行车群的长度(米)l：冲突区长度，即冲突区的长度为标准小汽车的长度加上一段0.5～0.8米的安全距离v：自行车群平均速度(米/秒)那么自行车在冲突区的时间占有率OCCbic为$ {\mathrm{OCC}}_{\mathrm{bit}}=\frac{t_1}{t}---\left(2\right)t：自行车第一阶段时间(秒)同样考虑车道组右转机动车所占比例，则第一阶段自行车对右转机动车饱和流率修正系数是：fRb1＝1-PRTOCCbic\; (3)其中：PRT是车道组中右转机动车比例；步骤3：计算第二阶段自行车对右转机动车饱和流率修正系数第二阶段自行车对右转机动车饱和流率的修正利用可接受间隙法进行分析，假设第二阶段自行车到达符合泊松分布，且自行车之间随车时距分布符合负指数分布，按照转弯让直行的原则，右转机动车需要穿越直行自行车的可接受间隙通过交叉口；能穿越自行车可接受间隙的右转机动车的交通量为$ {Q_R}^{\prime }=\frac{Q_{\mathrm{bic}}{e}^{-\lambda t_{R0}}}{1-e^{-\lambda t_{\mathrm{Rf}}}}---\left(4\right)上式中：tR0：右转机动车所能穿越自行车的可接受间隙(秒)；tRf：右转机动车的随车时距(秒)；\lambda ：自行车到达率$ \lambda =\frac{Q_{\mathrm{bic}}}{3600};Qbic：自行车交通量(辆/小时)；QR\prime ：右转机动车可能穿越自行车可接受间隙通过的交通量(辆/小时)；e：为常数，e＝2.718；1)对于右转专用车道：SR＝min(S0NfwfHVfgfpfbbfafLUfRTfRp，QR\prime )\; (5)SR：右转机动车饱和流率，(辆/小时)S0：基本饱和流率N：车道组的车道数fw：车道宽度修正系数fHV：重车修正系数fg：进口坡度修正系数fp：停车修正系数fbb：公交车影响修正系数fa：地区类型修正系数fLU：车道利用率修正系数fRT：右转车修正系数fRp：行人对右转机动车修正系数如果QR\prime \ge S0NfwfHVfgfpfbbfafLUfRTfRp，则SR＝S0NfwfHVfgfpfbbfafLUfRTfRp，此时第二阶段自行车对右转机动车饱和流率修正系数fRb2＝1如果QR\prime ＜S0NfwfHVfgfpfbbfafLUfRTfRp\; 则SR＝QR\prime ，此时第二阶段自行车对右转机动车饱和流率修正系数$ f_{\mathrm{Rb}2}=\frac{{Q_R}^{\prime }}{S_{0}N{f}_w{f}_{\mathrm{HV}}{f}_g{f}_p{f}_{\mathrm{bb}}{f}_a{f}_{\mathrm{LU}}{f}_{\mathrm{RT}}{f}_{\mathrm{Rp}}}2)对于右转混行车道SR＝min(S0NfwfHVfgfpfbbfafLUfLTfLpfRTfRpPRT，QR\prime )\; (6)fLT：左转车修正系数fLp：行人对左转机动车修正系数PRT：车道组右转机动车比例如果QR\prime \ge S0NfwfHVfgfpfbbfafLUfLTfLpfRTfRpPRT\; 则SR＝S0NfwfHVfgfpfbbfafLUfLTfLpfRTfRpPRT，此时第二阶段自行车对右转机动车饱和流率修正系数fRb2＝1如果QR\prime ＜S0NfwfHVfgfpfbbfafLUfLTfLpfRTfRpPRT，则SR＝QR\prime ，此时第二阶段自行车对右转机动车饱和流率修正系数$ f_{\mathrm{Rb}2}=\frac{{Q_R}^{\prime }}{S_{0}N{f}_w{f}_{\mathrm{HV}}{f}_g{f}_p{f}_{\mathrm{bb}}{f}_a{f}_{\mathrm{LU}}{f}_{\mathrm{LT}}{f}_{\mathrm{Lp}}{f}_{\mathrm{RT}}{f}_{\mathrm{Rp}}{P}_{\mathrm{RT}}}步骤4：计算整个绿灯期间自行车对右转机动车饱和流率修正系数通过分析两个阶段自行车和右转机动车的冲突，分别得到两个阶段自行车对右转机动车饱和流量的修正系数fRb1和fRb2；两个阶段的饱和流率修正系数对绿灯期间两个阶段时间的加权平均就是整个绿灯期间自行车对右转机动车饱和流率的影响系数，即自行车对右转机动车饱和流率的修正系数表达式就是：fRb＝fRb1P1+fRb2P2\; (7)其中：P1：自行车第一阶段的时间占绿灯时间的比例P2：自行车的第二阶段的时间占绿灯时间的比例。$$$$$$