交叉口直右车道右转车辆优先通行的信号控制方法

摘要

本发明公开一种交叉口直右车道右转车辆优先通行的信号控制方法，在交叉口的进口处设置左转导流线，在进口处的直右车道前方设置直右车道直行待行区；在前方设有直右车道直行待行区的进口处的停车线附近设置一组直右车道直行待行区预信号灯，控制直右车道上的机动车进入待行区；在相交车道的直行车辆完全通过其与正前方直右车道待行区的右侧相交处的冲突点后，直右车道上的车辆再进入待行区；主信号灯设置独立的左转相位，主信号灯的相位放行顺序是先直行再左转，使右转车辆优先通行；右转车辆可以在相交道路左转放行的时候通过路口，提高了其通行效率，降低延误时间，而且此时没有行人和自行车的干扰，提高了交通安全性。

说明书

技术领域

本发明属于城市道路交通控制领域，具体涉及交叉口直行车辆和右转车辆共用进口车道且右转车辆可以优先通行的信号控制方法。 

背景技术

汽车保有量越来越多，交通拥堵问题越来越严重，如何合理高效地使用有限的道路资源成为解决道路拥堵的重要措施之一。在城市道路交叉口，当右转交通量不大或者交叉口空间资源受限时，直行机动车和右转共用进口车道（直右车道）经常被采用。这对于直行车辆来说是有好处的，可以增加直行车辆的通行能力，减少直行车辆的延误，但是会显著降低右转车辆的通行效率。一般而言，右转车辆可以不受信号灯的控制，只需要注意避让行人和非机动车。但是，直右车道上的右转车辆经常会被排在前面的直行车挡道。即使随直行车辆一起绿灯放行，也会和同向直行的行人和自行车相冲突，存在交通安全隐患，效率低下。 

发明内容

本发明的目的是为解决现有的直右车道上的右转车辆通行存在的问题，提出一种交叉口直右车道右转车辆优先通行的信号控制方法，以提高直右车道上右转车辆的通行效率，缓解直右车道上右转车辆与直行车辆的冲突。 

本发明为达到上述目的采用的技术方案是包括以下步骤：（1）在交叉口中间位置设置主信号灯，在交叉口的进口处设置左转导流线，在进口处的直右车道前方设置直右车道直行待行区；（2）在前方设有直右车道直行待行区的进口处的停车线附近设置一组直右车道直行待行区预信号灯，控制直右车道上的机动车进入待行区；（3）在相交车道的直行车辆完全通过其与正前方直右车道待行区的右侧相交处的冲突点后，直右车道上的车辆再进入待行区；（4）主信号灯设置独立的左转相位，主信号灯的相位放行顺序是先直行再左转，使右转车辆优先通行。 

在四相位控制的交叉口，在东、南、西、北四个进口处均设置左转导流线，在四个进口处的直右车道前方均设置直右车道直行待行区；在三相位控制交叉口，只在主路进口处设置左转导流线，只在次路的直右车道前方设置直右车道待行区。 

预信号的控制方法为：当东西方向放行左转车辆即第二相位时，南北方向的预信号灯显示为绿灯闪烁，允许直右车道的直行车辆进入待行区等待，而右转车辆可右转；当南北方向直行车辆放行即第三相位时，南北方向的预信号灯显示为绿灯，直右车道的直行车辆通过交叉口，右转车辆可右转；在其它情况下，南北方向的预信号灯显示为红灯，直右车道上的直行车辆不能进入待行区，只能在直右车道内等待。 

本发明采用上述技术方案具有的益效果是： 

1、右转车辆可以在相交道路左转放行的时候通过路口，提高了其通行效率，降低延误时间，而且此时没有行人和自行车的干扰，交通安全性也提高。

2、本发明给直右车道直行待行区配置与主信号为同一周期的预信号，对进入待行区的车辆进行控制，减少直右车道上直行与右转车的冲突。 

3、本发明设置的直右车道直行待行区可以增加直右车道的长度，可以容纳更多的车辆排队，直行车辆可以提前进入直右车道直行待行区，增加了直行车辆的通行时间，间接增加了直行车辆的通行能力。 

附图说明

图1是直右车道右转先行信号控制的十字交叉口俯视示意图； 

 图2是图1中东南西北四个进口车道的分解示意图；

 图3是本发明所需要的四相位图；

图4是本发明所需要的三相位图。

图中：1.主信号灯；2、3、4、5.预信号灯；6、7、8、9.直右车道待行区；10、11、12、13.左转导流线；14、15、16、17.进口道停车线；18、19、20、21.待行区冲突点。 

具体实施方式

如图1和图2所示的十字交叉口，在交叉口中间位置设置主信号灯1，十字交叉道路分为四个路口，分别是：E（东）方向路口、S（南）方向路口、W（西）方向路口、N（北）方向路口。在四相位控制交叉口，主信号相位的配置采用拥有独立的直行、左转相位，在交叉口的四个进口处均设置左转导流线，即：东方向进口处设置左转导流线12、南方向进口处设置左转导流线13、西方向进口处设置左转导流线10、北方向进口处设置左转导流线11。在三相位控制交叉口的四个进口处，只需要在主路例如东、西两个进口处设置左转导流线12、10，这是为了避免相交道路上的左转车辆左转时占用直右车道直行待行区，造成待行区无法有效的实行和安全隐患。 

在四相位控制交叉口，分别在直右车道前方设置直右车道直行待行区，即：在东进口处的直右车道前方设置直右车道待行区7、在南进口处的直右车道前方设置直右车道待行区8、在西进口处的直右车道前方设置直右车道待行区9、在北进口处的直右车道前方设置直右车道待行区6。在三相位控制交叉口，若只需满足一条道路上的直右车道直行待行区设置，只需要该条道路的被交道上拥有独立的左转相位就可以实现，以次道例如南北向为例，仅在次道南北向的直右车道前方设置直右车道待行区8、6。 

由于直右车道直行待行区的设置不仅增加了直右车道的长度，同时还能在一定程度上减少右转车辆的冲突，因此在交叉口条件允许的情况下待行区越长越好。从而待行区的长度与交叉口的几何形状有关。以南进口为例，即与东出口的车道数、车道宽度、非机动车车道宽度有关，再根据东进口处设置的左转导流线12，预留出1-2m的安全距离即可。 

在每个直右车道待行区内的地面上写上“直右车道待行区”的字样，若条件允许的话在距每个进口处停车线20米左右出设置标牌提示前方直右车道设有待行区。 

将十字交叉口中间位置的信号灯称为主信号灯1。在四相位控制的交叉口的四个进口道的停车线附近分别设置一组信号灯，称为直右车道直行待行区预信号灯，控制直右车道上的机动车进入待行区。即在东进口道停车线14附近设置预信号灯3、在南进口道停车线15附近设置预信号灯4、在西进口道停车线16附近设置预信号灯5、在北进口道停车线17附近设置预信号灯2。而在三相位控制交叉口，以南北向次路为例，只需在南、北向次干道的进口道停车线15、17附近设置一组信号灯，为直右车道直行待行区预信号灯2、4，控制直右车道上的机动车进入待行区。 

为了达到右转车辆优先通行的目的，交叉口相位放行顺序必须先直行再左转。如图1-2所示。直右车道预信号具体的控制方法为（以南北方向为例）：当东西方向放行左转机动车即第二相位的时候，南北方向的预信号灯2、4显示为绿灯闪烁，允许直右车道的直行车辆进入待行区等待，而右转车辆可以趁机右转，而且不会受到行人和非机动车的干扰；当南北方向直行机动车放行即第三相位的时侯，南北方向的预信号灯2、4显示为绿灯，允许直右车道的直行车辆通过交叉口，右转车辆在避让行人和非机动车的情况下右转；其它情况下，南北方向的预信号灯2、4显示为红灯，直右车道上的直行车辆不能进入待行区，只能在直右车道内等待。 

为了保证直右车道直行待行区车辆的交通安全，要等相交车道的直行车辆完全通过冲突点后，才能允许直右车道上的车辆进入待行区，所以必须合理设置主信号与预信号之间的相位差。具体是： 

（1）主信号相位

如图3和图4所示，在交叉口实现直右车道直行待行区的条件是，相交道路交通信号必须设置独立的左转相位。

（2）直右车道直行待行区预信号

以南北(SN)方向待行区为例，如图3所示，只有在东西直行的车辆完全经过相交的南北进口道直右车道待行区之后，南北方向直右车道直行车辆才能进入待行区等待，这样才可以避免东西(EW)向直行车辆与南北（SN）向直行车辆产生冲突。产生的冲突点为：直行的车辆与正前方直右车道待行区的右侧相交处。例如：东进口道直行的车辆需完全经过北进口道的直右车道待行区6之后，北进口道的直右车道直行车辆才能进入直右车道待行区6等待，可避免东进口道直行车辆与北进口道的直行车辆在直右车道待行区6的右侧冲突点19处产生冲突；同理，西进口道直行的车辆需完全经过南进口道的直右车道待行区8之后，南进口道的直右车道直行车辆才能进入直右车道待行区8等待，可避免西进口道直行的车辆与南进口道直行的车辆在直右车道待行区8的右侧冲突点20处产生冲突。

（3）主信号和直右车道直行待行区预信号的相位差

直右车道待行区的实行需要科学设置主信号和直右车道预信号之间的相位差。除了考虑汽车在停车线启动延时时间T_C（以2s为准），还要考虑汽车通过交叉口停车线与直右车道待行区冲突点所需的时间。在四相位控制的交叉口，设交叉口东（E）、南（S）、西（W）、北（N）四个进口道的直行机动车通过交叉口的速度分别为：V_E、V_S、 V_W、V_N；且南进口道停车线15到东进口待行区冲突点18之间的长度为：L_S，北进口道停车线17到西进口待行区冲突点20之间的长度为：L_N，东进口道停车线14到北进口待行区冲突点19之间的长度为：L_E，西进口道停车线16到南进口待行区冲突点21之间的长度为：L_W。在三相位中，则只需要考虑东西向的车辆通过交叉口的时间，东西向车辆通过交叉口的平均速度为V_E、V_W。东进口道停车线到北进口待行区冲突点19之间的长度为：L_E，西进口道停车线到南进口待行区冲突点之间21的长度为：L_W。相位差的计算公式是： ，是相位差，单位s；L是进口道停车线至正前方冲突点之间的长度，单位m；V是直行车辆通过交叉口的速度，单位m/s。

在四相位控制的交叉口情况下，见图3，相位差计算公式如下： 

南进口的直右待行区预信号灯4与主信号灯1的第一相位的相位差为：

北进口的直右待行区预信号灯2与主信号灯1第一相位的相位差为：

东进口的直右待行区预信号灯3与主信号灯1第三相位的相位差为：

西进口的直右待行区预信号灯5与主信号灯1第三相位的相位差为：。

在三相位控制的交叉口，见图4。在计算北进口的直右待行区预信号灯2、南进口的直右待行区预信号灯4与主信号灯1的相位差时，与四相位中预信号灯2、4与主信号灯1相位差的计算公式一样。 

以上公式确定四相位和三相位绿闪的开始时间，绿闪结束时间即绿灯开始的时间以主信号灯1的直行相位绿灯为准，且预信号绿灯结束时间即为该方向上的直行信号结束的时间。以南进口为例，待行区绿闪结束的时间为第三相位绿灯开始时间，且预信号绿灯结束时间即为该方向上的直行信号结束的时间，待行区预信号结束时间为第三相位红灯开始的时间，如图3和图4所示的相位配时。 

以下提供本发明的2个实施例，分别是四相位控制交叉口和三相位控制交叉口的信号控制。 

实施例1

假设四相位交叉口的信号周期为100s，南北向直行与东西向直行的时间均为27s，左转的时间均为17s，黄灯时间为3s。

各进口车辆通过交叉口车速V及到冲突点的距离L如下表： 

 东（E）西（W）南（S）北（N）V(km/s)20(V_E)20(V_W)18(V_S)18(V_N)L(m)38（L_E）38（L_W）40（L_S）40（L_N）

根据交叉口的几何形状设置左转导流线，再根据导流线的线型留出2米的安全距离，设置南进口的直行待行区。并在南进口道停车线旁设置预先=信号灯，如图1、2所示。

如图3所示：计算与信号灯与主信号灯的相位差：

T_S=40/5-2=6s, 即东西向直行车辆尾车通过与南直行待行区冲突点的时间；

T_N=40/5-2=6s，即东西向直行车辆尾车通过与北直行待行区冲突点的时间；

T_W=38/5.6-2=5s，即南北向直行车辆尾车通过与西直行待行区冲突点的时间；

T_E=38/5.6-2=5s，即南北向直行车辆尾车通过与东直行待行区冲突点的时间，

以南进口为例，主信号第一相位（东西直行相位）的绿灯和黄灯结束后，第一相位开始显示红灯即第二相位（东西左转相位）开始显示绿灯的6s（东西向直行尾车通过冲突点）后，南进口预信号灯开始绿闪，提示直右车道的直行车辆进入等待区，右转的车辆可以趁机右转，且不需要考虑非机动车与行人的冲突，提高安全性能，快速通过交叉口。当待行区车辆停满后，直右车道上的车辆则继续等待，在第三相位（南北直行相位）显示绿灯时，预信号同时显示绿灯提示直行车辆通过交叉口。在第三相位显示红灯即第四相位（南北左转相位）显示绿灯，预信号灯也为红灯，禁止直行车辆继续通行。

实施例2

假设三相位交叉口的信号周期为75s，东西向直行与左转的时间均为22s，南北向通行的时间为22s，黄灯时间为3s。且由于三相位的交叉口，南北向没有独立的左转相位，因此在东西向上无法设置待行区

各进口车辆通过交叉口车速V及到冲突点的距离L如下表：

。

根据交叉口的几何形状设置左转导流线，再根据导流线的线型留出2米的安全距离，设置南进口的直行待行区。并在南进口停车线旁设置与信号灯，如图1和图2所示。 

如图4所示，计算与信号灯与主信号灯的相位差：

T_S=30/5-2=4s，即东西向直行车辆尾车通过与南直行待行区冲突点的时间；

T_N=30/5-2=4s，即东西向直行车辆尾车通过与北直行待行区冲突点的时间。

以南进口为例，主信号第一相位（东西直行相位）的绿灯和黄灯结束后，第一相位开始显示红灯即第二相位（东西左转相位）开始显示绿灯的4s（东西向直行尾车通过冲突点）后，南进口预信号灯开始绿闪，提示直右车道的直行车辆进入等待区，右转的车辆可以趁机右转，且不需要考虑非机动车与行人的冲突，提高安全性能，快速通过交叉口。当待行区车辆停满后，直右车道上的车辆则继续等待，在第三相位（南北相位）显示绿灯时，预信号同时显示绿灯提示车辆通过交叉口。在第三相位显示红灯即第一相位显示绿灯，预信号灯为红灯，禁止车辆继续通行。