信号交叉口机动车直行待驶区的设置方法

摘要

一种信号交叉口机动车直行待驶区的设置方法，如下：步骤一：通过交通流量调查计算判断是否设置直行待驶区；步骤二：调查交叉口尺寸判断其是否能够设置直行待驶区；步骤三：设置直行待驶区交通标线；步骤四：交叉口信号配时相序设置：有直行待驶区的交叉口，其信号相序方案为：第一相位为南北向左转车流，此时南北进口的直行车辆驶入直行待驶区；第二相位为南北向的直行车流，此时行人同时放行；第三相位为东西向左转车流，此时东西进口的直行车辆驶入直行待驶区；第四相位为东西向直行车流，东西向行人同时放行。本方法在不改变信号交叉口几何条件前提下，能显著提高直行相位的通行能力，达到减少车辆平均延误、缓解交叉口交通拥挤的目的。

说明书

技术领域

本发明涉及交通工程领域，具体涉及一种信号交叉口机动车直行待驶区的设 置方法。

背景技术

交叉口作为整个路网交通运行的瓶颈，如何提高其时空资源利用效率已成为 缓解城市交通拥挤的关键。在信号周期时长固定时，左转待驶区的设置一定程度 上提升了左转车辆的通行效率和交叉口的通行能力，然而，交叉口不仅仅只存在 提升左转交通效率的问题，特别是单车道直行交通需求大于单车道左转交通需求 时，如何提升直行车道的通行效率同样关键。

发明内容

基于以上不足之处，本发明的目的在于提出一种信号交叉口机动车直行待驶 区的设置方法，在左转交通需求不大，而直行交通需求过高时，在交叉口几何条 件允许的情况下，拟通过设置直行待驶区的方法来提升直行车流的运行效率。

本发明所采用的技术如下：1、一种信号交叉口机动车直行待驶区的设置方法， 其特征在于，包括下列步骤：

步骤一：通过交通流量调查计算判断是否设置直行待驶区

信号交叉口因为直行交通量大经常处于饱和或过饱和交通状态，同时左转交 通量较小且设有专用的左转车道时，设置直行待驶区，用下述条件判断：

(1)进口道直行交通流饱和度大于左转交通流饱和度，即：

式中：V_直-交叉口直行车道平均小时交通量；

V_左-交叉口左转车道平均小时交通量；

S_直-交叉口直行车道饱和流率；

S_左-交叉口左转车道饱和流率；

(2)高峰时段交叉口关键车道组流率比之和Y≥0.90；

步骤二：调查交叉口尺寸判断其是否能够设置直行待驶区

为使设置的直行待驶区至少能容纳一辆车，要求直行待驶区的最短长度应不 小于5m，即交叉口各个进口停车线至相交道路中心线的垂直距离需满足以下关 系：

L_i出-(n-1)×l-W_i≥5   (2)

式中：L_i出-交叉口各个进口停车线至相交道路中心线的垂直距离； i＝A，B，C，D；

n-进口道右侧出口车道的条数；

l-一条出口车道的宽度；

W_i-进口停车线距人行横道外侧的距离；i＝A，B，C，D；

以C口为例，对A口而言，为保证某些左转车辆驶入D出口最外侧车道的 要求，将进口半径为x₁、出口半径为y₂所形成的圆弧作为左转车辆最大行驶轨 迹的边界，y₂为A进口停车线至D出口n-1条车道处的垂直距离，当： L_D出-(n-1)×l-W_C≥5此时能够保证设置的C进口直行待驶区最短长度达到 5m，B、C、D进口用同样方法验证；

步骤三：设置直行待驶区交通标线

(1)参考《道路交通标志标线(2009)》中左弯待转区的设置办法，直行待驶 区交通标线设置方法如下：直行待驶区线为两条平行的白虚线，线宽15cm，线 段与间隔长为50cm，前端设置停车线，待驶区内设置两组白色直行导向箭头， 导向箭头长450cm，第二停车线处设置一组，人行横道前设置一组；当待驶区长 度小于11m时，只设置一组导向箭头；

(2)第二停车线位置的确定方法，第二停车线的设置应不影响其他方向上的 车辆通行，不影响上一相位左转车辆的通行，用如下方法确定：

建立直角坐标系，以A口和D口停车线延长线的交点作为原点O，A口停 车线方向为x轴，D口停车线方向为y轴，对进口A而言，当进口半径为x_i， 出口半径为y₂时形成的圆弧为左转车辆最大行驶轨迹，放入坐标系中，当y₂≥x₁时，该轨迹近似为一个圆心坐标为半径为的四分之一 圆，该圆弧轨迹用方程式描述为：

${(x-\frac{x_1-y_2}{2})}^2+{(y-\frac{y_2-x_1}{2})}^2={\left(\frac{x_1+y_2}{2}\right)}^2,(x\ge 0,y\ge 0)---\left(3\right)$

则在该坐标系中，y表示为：

$y=\sqrt{{\left(\frac{x_1+y_2}{2}\right)}^2-{(x-\frac{x_1-y_2}{2})}^2}+\frac{y_2-x_1}{2}---\left(4\right)$

式中：x＝(L_C-nl)，(L_C-(n-1)·l)，……，(L_C-2·l)；

L_C-D口停车线到相交道路中心线的垂直距离；

l-C进口车道宽度；

n-C进口所有车道的总数；

将x的值代入公式(4)，依次得C进口从外侧到内侧设置的直行待驶区第二停 车线的起点坐标，从起点作第一停车线的平行线，宽度取对应车道宽度，由此确 定出各车道第二停车线的位置，参考《道路交通标志标线(2009)》中左弯待转区 的设置办法，用白虚线连接第一停车线与第二停车线，即完成直行待驶区的设置， 同理设置A、B、D进口；

步骤四：交叉口信号配时相序设置

有直行待驶区的交叉口，其信号相序方案为：第一相位为南北向左转车流， 此时南北进口的直行车辆驶入直行待驶区；第二相位为南北向的直行车流，此时 行人同时放行；第三相位为东西向左转车流，此时东西进口的直行车辆驶入直行 待驶区；第四相位为东西向直行车流，东西向行人同时放行。

本方法在不改变信号交叉口几何条件前提下，能显著提高直行相位的通行 能力，进而提高整个交叉口的通行能力，达到减少车辆平均延误、缓解交叉口交 通拥挤的目的，弥补了现有左转待驶区适用交通环境单一的缺陷。

附图说明

图1：步骤二中相关计算量在交叉口中的位置说明示意图；

图2：直行待驶区线示意图；

图3：步骤三中建立直角坐标系确定第二停车线位置的示意图；

图4：交叉口信号相序图；

图5：两条双向八车道道路相交形成的交叉口设置直行待驶区实例示意图。

具体实施方式

下面将结合附图1-5举例进一步说明十字信号交叉口四个进口直行待驶区设 置方法。

如附图1-5所示，信号交叉口两相交道路均为双向八车道，车道宽均为3.5m， 每个进口均设置有一条左转车道、两条直行车道和一条直右车道。按如下步骤设 置该交叉口四个进口道的直行待驶区：

步骤一：通过交通流量调查计算判断是否设置直行待驶区。

信号交叉口因为直行交通量大经常处于饱和或过饱和交通状态，同时左转交 通量较小且设有专用的左转车道时，可设置直行待驶区。可用下述条件判断：

(1)进口道直行交通流饱和度大于左转交通流饱和度，即：

式中：V_直-交叉口直行车道平均小时交通量(pcu/h)；

V_左-交叉口左转车道平均小时交通量(pcu/h)；

S_直-交叉口直行车道饱和流率(pcu/h)；

S_左-交叉口左转车道饱和流率(pcu/h)。

(2)高峰时段交叉口关键车道组流率比之和Y≥0.90。

假设每条左转车道的饱和流率S_左＝1200pcu/h，每条直行及直右车道的饱和 流率S_直＝1300pcu/h，交叉口各流向流量如表1所示，交叉口配时相位如图4所 示。

表1交叉口各流向流量

V_直＝(V_第二相位+V_第四相位)/(3×2)＝[max(1297，1514)+max(1408，1456)]/6＝495(pcu/h)

V_左＝(V_第一相位+V_第三相位)/2＝[max(152，132)+max(94，106)]/2＝129(pcu/h)，故：

满足上述条件(1)，接下来验证第二个条件。

第一相位：y₁＝max(152/1200，132/1200)＝0.127；

第二相位：y₂＝max(1297/3900，1514/3900)＝0.388；

第三相位：y₃＝max(34/1200，106/1200)＝0.088；

第四相位：y₄＝max(1408/3900，1456/3900)＝0.373；

高峰时段交叉口关键车道组流率比之和Y＝0.976≥0.90；满足上述条件(2)， 故由此可判断该信号交叉口满足设置直行待驶区的交通流量条件，可设置直行待 驶区。

步骤二：调查交叉口尺寸判断其是否可设置直行待驶区。

为使设置的直行待驶区至少能容纳一辆车，要求直行待驶区的最短长度应不 小于5m，即交叉口各个进口停车线至相交道路中心线的垂直距离需满足以下关 系：

L_i出-(n-1)×l-W_i≥5   (2)

式中：L_i出-交叉口各个进口停车线至相交道路中心线的垂直距离(m)； i＝A，B，C，D；

n-进口道右侧出口车道的条数；

l-一条出口车道的宽度(m)；

W_i-进口停车线距人行横道外侧的距离(m)；i＝A，B，C，D；

如附图5所示，相关计算量L_A出＝L_B出＝L_C出＝L_D出＝26.0m， W_A＝W_B＝W_C＝W_D＝7.0m，以C口为例，对A口而言，为保证某些左转车辆 驶入D出口最外侧车道的要求，将进口半径x₁＝29.9m、出口半径y₂＝36.9m所形 成的圆弧作为左转车辆最大行驶轨迹的边界(y₂为A进口停车线至D出口第3 条车道处的垂直距离)，可计算出： L_D出-(n-1)×l-W_C＝26-(4-1)×3.5-7＝8.5≥5，此时可保证设置的C进口的 直行待驶区最短长度超过5m；同理可计算出A、B、D进口设置的直行待驶区 最短长度为8.5m，均超过5m。综上，该交叉口尺寸达到设置直行待驶区的要求， 可设置直行待驶区。

步骤三：设置直行待驶区交通标线。

(1)参考《道路交通标志标线(2009)》中左弯待转区的设置办法，直行待驶 区交通标线设置方法如下：直行待驶区线为两条平行的白虚线，线宽15cm，线 段与间隔长均为50cm，前端设置停车线，待驶区内设置两组白色直行导向箭头， 导向箭头长450cm，第二停车线处设置一组，人行横道前设置一组；待驶区较短 时，可只设置一组导向箭头。

(2)第二停车线位置的确定方法。第二停车线的设置应不影响其他方向上的 车辆通行，主要考虑为不影响上一相位左转车辆的通行。

如附图5所示，以C口为例，按图3方法建立直角坐标系，以A口和D口 停车线延长线的交点作为原点0，A口停车线方向为x轴，D口停车线方向为y 轴。对进口A而言，当进口半径为29.9m、出口半径为36.9m时形成的圆弧为左 转车辆最大行驶轨迹，放入图示坐标系中，该轨迹可近似为一个圆心坐标为 (-3.5，3.5)，半径为33.4m的四分之一圆，该圆弧轨迹用方程式可描述为：

(x+3.5)²+(y-3.5)²＝33.4²(x≥0，y≥0)   (3)

则在该坐标系中，y可表示为：

$y=\sqrt{{33.4}^2-{(x+3.5)}^2}+3.5---\left(4\right)$

式中：x＝(26-4·3.5)，(26-(4-1)·3.5)，(26-2·3.5)；

将x的值代入公式(4)，可依次得C进口从外侧到内侧设置的直行待驶区第二 停车线的起点坐标为(12，33.1)、(15.5，31)、(19，28.2)，在坐标系中找到相应坐标 点的位置，从起点作第一停车线的平行线，宽度取3.5m，由此可确定出各车道 第二停车线的位置。参考《道路交通标志标线(2009)》中左弯待转区的设置办法， 用白虚线连接第一停车线与第二停车线(人行横道处不设)，设置两组长450cm的 白色直行导向箭头，即完成C进口直行待驶区的设置，同理可设置A、B、D进 口的直行待驶区。

步骤四：交叉口信号配时相序设置。

有直行待驶区的交叉口，其信号相序方案应按图4所示放行。第一相位为南 北向左转车流，此时南北进口的直行车辆驶入直行待驶区；第二相位为南北向的 直行车流，此时行人同时放行；第三相位为东西向左转车流，此时东西进口的直 行车辆驶入直行待驶区；第四相位为东西向直行车流，东西向行人同时放行。