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CN111862596A - 一种社会车辆借用brt专用道的交叉口信号控制方法及控制系统 - Google Patents

一种社会车辆借用brt专用道的交叉口信号控制方法及控制系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种社会车辆借用BRT专用道的交叉口信号控制方法及控制系统，在交叉口拥堵时，通过借道信号提示杆来引导驾驶员合理选择是否借道：若此时交叉口信号灯为绿灯，普通车辆借用BRT专用道通过交叉口，若此时交叉口信号灯为红灯或者BRT车辆到达时为红灯，在交叉口信号灯为红灯时，控制器基于BRT车辆到站时间，在BRT车辆没有到达交叉口的时间段内不可借道，直到BRT车辆进入交叉口等待时，普通车辆跟随BRT车辆进入专用道等待。本发明提高了交叉口拥堵情况下普通车辆的通行能力，在保证BRT车辆通行优先的前提下，提高道路资源的利用率。

Description

一种社会车辆借用BRT专用道的交叉口信号控制方法及控制 系统
技术领域
本发明属于交叉口交通控技术领域，涉及一种社会车辆借用BRT专用道的交叉口信号控制方法及控制系统。
背景技术
随着城市经济的快速发展，人民生活物质水平逐步提高，人均机动车拥有量也迅速增加。据2017年底的交通数据显示，我国的机动车数量已经超过3亿辆。其中有2/3是小汽车，这会对我国的道路带来很大的交通压力，如车辆堵塞、排队溢出等交通问题。研究发现，排除交通事故等不可预知原因，交叉口拥堵成为城市交通的首要问题。其中，需要注意的是设置有BRT专用道的交叉口在交通高峰期普通车道拥堵严重的同时，BRT专用道使用率低，造成资源的极大浪费。
发明内容
针对现有技术中存在不足，本发明提供了一种社会车辆借用BRT车道的交叉口信号控制方法及控制系统，解决交叉口拥堵时BRT专用车道利用率低的问题。
本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。
一种社会车辆借用BRT车道的交叉口信号控制方法，BRT公交站台位于交叉口出口处，包括如下步骤：
步骤(1)，当交叉口拥堵时，控制器由相邻两辆BRT车辆之间的距离W与距离最小值Wmin之间的关系，判断能否借道：当W＞Wmin时，控制借道信号提示杆，实现普通车辆借道分流，若W≤Wmin，不允许借道；
步骤(2)，普通车辆借道分流，若此时交叉口信号灯为绿灯，普通车辆借用BRT专用道通过交叉口，若此时交叉口信号灯为红灯或者BRT车辆到达时为红灯，普通车辆跟随BRT车辆进入专用道等待，跟随的普通车辆数量由当前交叉口信号灯绿灯t时间决定；
步骤(3)，普通车辆行驶过交叉口后，换道车辆驶入出口道车道，普通车道的直行车辆在借道期间需要向右变道驶出交叉口。
进一步，若BRT公交站台位于交叉口进口处，还需满足如下条件：若BRT车辆到站时交叉口信号灯为红灯，BRT车辆在公交站台停靠时间x与红灯剩余时间x1满足|x-x1|≤5s，此时可借用BRT专用道；若BRT车辆到站时交叉口信号灯为绿灯，不可借用BRT专用道。
更进一步，换道出口处另外设置黄闪灯，提醒通过交叉口的车辆注意左侧车流汇入。
进一步，在交叉口信号灯为红灯时，直到BRT车辆进入交叉口等待时，普通车辆跟随BRT车辆进入专用道等待。
进一步，所述跟随的普通车辆数量M的确定过程为：若BRT车辆到达时交叉口信号灯为红灯，则
Figure BDA0002540830150000021
若BRT车辆到达时交叉口信号灯为绿灯，则
Figure BDA0002540830150000022
在绿灯时间少于5s时，不可借用BRT专用道。
一种社会车辆借用BRT车道的交叉口信号控制系统，包括流量监测设备、借道信号提示杆、公交信息处理中心和控制器；控制器由BRT公交站台的实时位置、BRT车辆的实时位置，计算BRT车辆到站时间；流量监测设备监测交叉口待通行车辆的数量，拥堵时，公交信息处理中心通过控制器控制借道信号提示杆，实现BRT专用道借道。
上述技术方案中，所述借道信号提示杆包括信号灯、计数器和字幕条，控制器将允许借道车辆数量发送给计数器，信号灯由控制器控制启停；信号灯工作时，控制器控制字幕条显示“可以借道BRT专用道”，同时计数器显示允许借道的剩余车辆数量；信号灯不工作时，控制器控制字幕条显示“车辆正常通行”，同时计数器不工作。
上述技术方案中，所述借道信号提示杆下方还设置光传感器，光传感器用于统计准备借道车辆的数量，并发送给控制器。
上述技术方案中，普通车辆进入BRT专用道的换道路径长度为20m～30m，普通车辆离开BRT专用道的换道路径长度L＝0.5S，S为交叉口进口道停车线与对面停车线之间的距离。
上述技术方案中，所述拥堵满足：连续两个信号周期内当前交叉口待通行车辆数量大于最大通行车流量TMAX。
本发明的有益效果为：在交叉口进口道路段，通过流量监测设备检测当前交叉口进口路段的车流情况，连续两个信号周期内当前交叉口待通行车辆数量大于最大通行车流量，则需要通过借道来进行缓解。则在不影响后续到达的BRT车辆的前提下，通过借道信号提示杆来引导驾驶员合理选择是否借道：若此时交叉口信号灯为绿灯，普通车辆借用BRT专用道通过交叉口，若此时交叉口信号灯为红灯或者BRT车辆到达时为红灯，在交叉口信号灯为红灯时，控制器基于BRT车辆到站时间，在BRT车辆没有到达交叉口的时间段内不可借道，直到BRT车辆进入交叉口等待时，普通车辆跟随BRT车辆进入专用道等待。本发明了提高交叉口拥堵情况下普通车辆的通行能力；在保证BRT车辆通行优先的条件下，提高道路资源的利用率。
附图说明
图1为本发明所述拥有BRT专用道的交叉口示意图；
图2为本发明所述借道信号提示杆组成示意图；
图3为本发明所述普通车辆进入BRT专用道示意图；
图4为本发明所述普通车辆离开BRT专用道示意图；
图5为本发明所述借用BRT车道的交叉口信号控制方法流程图；
图6为本发明所述BRT公交站台设置在交叉口进口处示意图；
图7为本发明所述BRT公交站台设置在交叉口进口处，普通车辆换道后示意图。
其中，1-BRT公交站台，2-换道后路径，3-车道标线A，4-BRT车辆，5-普通车辆，6-流量监测设备，7-借道信号提示杆，8-换道前路径，9-车道标线B，10-信号灯，11-计数器，12-字幕条。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。
如图1所示，一种社会车辆借用BRT车道的交叉口信号控制系统包括BRT公交站台1、BRT车辆4、流量监测设备6、借道信号提示杆7、公交信息处理中心和控制器。BRT公交站台1安装的硬件包括：无线网络适配器、定位系统，定位系统用于实时定位BRT公交站台，通过无线网络适配器发送给控制器；BRT车辆4上安装车载定位设备、无线网络适配器和外置天线，车载定位设备(如GPRS)用于获取BRT车辆4的实时位置，通过无线网络适配器发送给控制器；控制器由BRT公交站台的实时位置、BRT车辆的实时位置，计算BRT车辆到站时间。流量监测设备6包括高精度摄像型流量检测器和无线视频传输装置，高精度摄像型流量检测器监测信号周期内交叉口待通行车辆的数量，通过无线视频传输装置发送给公交信息处理中心，若当前交叉口拥堵，则公交信息处理中心通过控制器实现BRT专用道借道；流量监测设备6设置在交叉口违章摄像机杆处。借道信号提示杆7与控制器进行通信，如图2所示，借道信号提示杆7包括信号灯10、计数器11和字幕条12，为了与红绿信号灯区分，信号灯10采用蓝色灯，不干扰车辆正常驾驶，信号灯不工作表示不可以借道，信号灯工作表示可以借道。控制器将允许借道车辆数量发送给计数器11，信号灯10由控制器控制启停；信号灯10工作时，控制器控制字幕条12显示“可以借道BRT专用道”，同时计数器11显示可借道的剩余车辆数量；信号灯10不工作时，控制器控制字幕条12显示“车辆正常通行”，同时计数器11不工作。借道信号提示杆7下方还设置光传感器，光传感器用于统计准备借道车辆的数量，并发送给控制器，当准备借道车辆的数量等于允许借道的车辆数量，控制器控制信号灯10停止工作。
一、交叉口车道及装置设置
如图1所示，是某地区一个拥有BRT专用道的交叉口，BRT专用道为直行车道，相对应的，需要直行通过的普通车辆可以借道。普通车道的设置遵循常规设计，由南向北方向的交叉口进口处：左转靠左，右转有右转专用道，直行车道数量为3。
图1中，1是由南向北的BRT公交站台，位于交叉口出口处，设计在道路中间位置。2是借道BRT专用道行驶过交叉口后的换道路径，长度为L，L由交叉口进口道停车线与对面停车线之间的距离S决定，在本发明中，L＝0.5S。3是需要变道的普通车辆的车道标线A，4为一辆BRT车辆，5是跟驰BRT车辆的普通车辆。BRT公交站台1位于车辆右侧，因此BRT车辆4设置成右侧门式；普通车辆5在跟随BRT车辆4通过交叉口后，通过换道后路径2驶入普通车道。7为借道信号提示杆，为了保证变道的安全性，在距离交叉口停车线D处设置借道信号提示杆7，D过短会导致驾驶员反应时间减少，增加强行变道的风险，降低安全性；D过长会因为道路情况复杂，在车辆到达交叉口后道路情况已经发生变化从而影响正常秩序，因此D的范围为100m～200m。借道信号提示杆7是在借道期间根据交叉口当前红绿信号时间，来提示普通车辆是否可以借道以及借道车辆数量。
图3为普通车辆进入专用道的示意图，图中8为普通车辆进入BRT专用道的换道路径，长度为Z，Z的长度一般取20m～30m；9为车道标线B，为了安全起见，这里采用左实线右虚线的布置方法，即只能由右向左变道。
图4为普通车辆离开BRT专用道的示意图。图中BRT车辆4正常行驶，后方跟驰的普通车辆5在行驶到换道后路径2时，沿车道标线A3向右变道驶入交叉口出口处左直行车道。
二、流量监测设备6与借道信号提示杆7的设置及工作过程
流量监测设备6检测信号周期内交叉口待通行车辆的数量，并发送公交信息处理中心，若周期内待通行车辆的数量大于通行车辆的数量，则判断此时交叉口通行缓慢(并不一定需要开启借道)，若连续两个信号周期内当前交叉口待通行车辆数量大于最大通行车流量TMAX，则判断当前交叉口拥堵，此时需要进行BRT专用道借道。
通过车流量检测来判断是否需要进行借道，交叉口不拥堵时，信号灯10不工作，计数器11不工作，字幕条12提示“车辆正常通行”，即不需要借道；交叉口拥堵时，信号灯10工作，提示车辆前方“可以借道BRT专用道”，计数器11显示可借道的剩余车辆数量。
一种社会车辆借用BRT车道的交叉口信号控制方法，具体为：
如图5所示，包括借道条件的判断、借道过程、借道通过后换道过程。
(1)借道条件的判断
首先在保证BRT车辆4优先的前提下，通过流量监测设备6检测交叉口待通行车辆数量(设为T)，当T＞TMAX时，判定需要借道来缓解交叉口拥堵，同时需要考虑下述情况，判断能否借道：
为了保证BRT车辆4的优先通过，借道的普通车辆只允许跟驰到站的BRT车辆。控制器获取相邻两辆BRT车辆之间的距离W(距离最小值记为Wmin)，当W＞Wmin时，即两辆BRT车辆之间有充足的距离时，判定允许借道，控制借道信号提示杆7，实现普通车辆借道分流；在可借道期间，普通车辆可以自由选择是否进入BRT专用道行驶。Wmin的具体取值为：假定BRT车速为60km/h匀速行驶，交叉口绿灯时长为30s，则按照30s内借道车辆完全通过计算，Wmin为500m，为了安全性这里取Wmin＝600m。若W≤Wmin，不允许借道，普通车辆无法进入BRT专用道，交叉口正常通行。
(2)借道过程
控制器通过借道信号提示杆7，使得普通车辆进入BRT专用道，若此时交叉口信号灯为绿灯，普通车辆借用BRT专用道通过交叉口，若此时交叉口信号灯为红灯或者BRT车辆到达时为红灯，在交叉口信号灯为红灯时，控制器基于BRT车辆到站时间，在BRT车辆没有到达交叉口的时间段内不可借道，直到BRT车辆进入交叉口等待时，普通车辆跟随BRT车辆进入专用道等待，跟随的普通车辆数量由当前交叉口信号灯绿灯时间决定，设绿灯时间为t。交叉口信号灯的情况由交叉口信号控制系统获取。
跟随的普通车辆数量的确定过程为：
假设允许有M辆普通车辆跟随BRT车辆通过交叉口，若BRT车辆到达时交叉口信号灯为红灯，则前一辆车过线与后一辆车过线之间的时间设定为5s/辆(考虑车辆启动所需时间)，则
Figure BDA0002540830150000051
若BRT车辆到达时可以正常通过交叉口(交叉口信号灯为绿灯或者BRT车辆到达交叉口停车线时为绿灯)，则前一辆车过线与后一车辆过线之间的时间设定为4s/辆(无需停车，低速通过)，则
Figure BDA0002540830150000052
为保证安全性，若绿灯剩余时间较少，此时再进行借道会产生安全隐患，则规定若绿灯时间少于5s(控制器由交叉口信号控制系统获取)，则控制器信号灯10不工作。
(3)借道通过后换道过程
普通车辆行驶过交叉口后，由于BRT专用道的特殊性，普通车辆需要换道进入普通车道继续行驶，由于BRT公交站台1占用一条出口道车道的位置，则换道车辆需要行驶入出口道的车道①，普通车道的直行车辆在借道期间需要向右变道驶出交叉口，即普通直行车道①、②、③上的车辆驶入对应出口道的车道②、③、④(出口道车道④原为东西方向右转车辆使用，在南北方向借道期间可以使用)。
上述过程中，若BRT公交站台位于交叉口进口处，如图6，则需要考虑站台处BRT车辆停靠及上下客停车的情况。在满足上述借道条件时，还需满足如下条件：
若BRT车辆到站时交叉口信号灯为红灯，但BRT车辆在公交站台停靠时间x与红灯剩余时间x1满足|x-x1|≤5s，此时可以借用BRT专用道，普通车辆在信号灯10提示下驶入BRT专用道，跟随BRT车辆通过交叉口；若BRT车辆到站时交叉口信号灯为绿色，BRT车辆需要在站台处上下客，此时借道不仅起不到作用，而且会加剧拥堵，甚至会影响下一辆到达的BRT车辆，因此不允许借道。公交站台停靠时间x为经验值，设置在控制器中，红灯剩余时间x1由交叉口信号控制系统获取。
若BRT公交站台在交叉口进口处，则普通车辆跟随BRT车辆通过交叉口后，换道进入普通车道，如图7。在出口处另外设置变道信号提示杆(设置黄闪灯，由控制器控制黄闪灯一直工作)，以此来提醒通过交叉口的车辆注意左侧车流汇入(换道进入普通车道的车辆)，提示杆距离出口处距离为C，C取30～50m。
所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种社会车辆借用BRT车道的交叉口信号控制方法，其特征在于，BRT公交站台位于交叉口出口处，包括如下步骤：
步骤(1)，当交叉口拥堵时，控制器由相邻两辆BRT车辆之间的距离W与距离最小值Wmin之间的关系，判断能否借道：当W＞Wmin时，控制借道信号提示杆(7)，实现普通车辆借道分流，若W≤Wmin，不允许借道；
步骤(2)，普通车辆借道分流，若此时交叉口信号灯为绿灯，普通车辆借用BRT专用道通过交叉口，若此时交叉口信号灯为红灯或者BRT车辆到达时为红灯，普通车辆跟随BRT车辆进入专用道等待，跟随的普通车辆数量由当前交叉口信号灯绿灯t时间决定；
步骤(3)，普通车辆行驶过交叉口后，换道车辆驶入出口道车道，普通车道的直行车辆在借道期间需要向右变道驶出交叉口。
2.根据权利要求1所述的社会车辆借用BRT车道的交叉口信号控制方法，其特征在于，若BRT公交站台位于交叉口进口处，还需满足如下条件：若BRT车辆到站时交叉口信号灯为红灯，BRT车辆在公交站台停靠时间x与红灯剩余时间x1满足|x-x1|≤5s，此时可借用BRT专用道；若BRT车辆到站时交叉口信号灯为绿灯，不可借用BRT专用道。
3.根据权利要求2所述的社会车辆借用BRT车道的交叉口信号控制方法，其特征在于，换道出口处另外设置黄闪灯，提醒通过交叉口的车辆注意左侧车流汇入。
4.根据权利要求1所述的社会车辆借用BRT车道的交叉口信号控制方法，其特征在于，在交叉口信号灯为红灯时，直到BRT车辆进入交叉口等待时，普通车辆跟随BRT车辆进入专用道等待。
5.根据权利要求1所述的社会车辆借用BRT车道的交叉口信号控制方法，其特征在于，所述跟随的普通车辆数量M的确定过程为：若BRT车辆到达时交叉口信号灯为红灯，则
Figure FDA0002540830140000012
若BRT车辆到达时交叉口信号灯为绿灯，则
Figure FDA0002540830140000011
在绿灯时间少于5s时，不可借用BRT专用道。
6.一种根据权利要求1-5任一项所述的社会车辆借用BRT车道的交叉口信号控制系统，其特征在于，包括流量监测设备(6)、借道信号提示杆(7)、公交信息处理中心和控制器；控制器由BRT公交站台的实时位置、BRT车辆的实时位置，计算BRT车辆到站时间；流量监测设备(6)监测交叉口待通行车辆的数量，拥堵时，公交信息处理中心通过控制器控制借道信号提示杆(7)，实现BRT专用道借道。
7.根据权利要求6所述的社会车辆借用BRT车道的交叉口信号控制系统，其特征在于，所述借道信号提示杆(7)包括信号灯(10)、计数器(11)和字幕条(12)，控制器将允许借道车辆数量发送给计数器(11)，信号灯(10)由控制器控制启停；信号灯(10)工作时，控制器控制字幕条(12)显示“可以借道BRT专用道”，同时计数器(11)显示允许借道的剩余车辆数量；信号灯(10)不工作时，控制器控制字幕条(12)显示“车辆正常通行”，同时计数器(11)不工作。
8.根据权利要求7所述的社会车辆借用BRT车道的交叉口信号控制系统，其特征在于，所述借道信号提示杆(7)下方还设置光传感器，光传感器用于统计准备借道车辆的数量，并发送给控制器。
9.根据权利要求7所述的社会车辆借用BRT车道的交叉口信号控制系统，其特征在于，普通车辆进入BRT专用道的换道路径长度为20m～30m，普通车辆离开BRT专用道的换道路径长度L＝0.5S，S为交叉口进口道停车线与对面停车线之间的距离。
10.根据权利要求7所述的社会车辆借用BRT车道的交叉口信号控制系统，其特征在于，所述拥堵满足：连续两个信号周期内当前交叉口待通行车辆数量大于最大通行车流量TMAX。
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