本发明公开了一种城市交叉口可变导向车道转向功能变换触发方法，包括：两排线圈检测器的布设；可变导向车道转向功能发生变换的触发方法与流程。本发明从可变导向车道适用的转向不均衡交通的最直观表现，即各转向排队长度存在明显差异出发，通过两排检测器的占有情况判别各转向排队状态当各转向排队差异，并对各转向饱和度进行进一步判定，给出具体判定可变导向车道转向功能转换的流程，提高可变导向车道的利用率，缩短进口道排队长度，降低车辆在交叉口的延误。
1.一种城市交叉口可变导向车道转向功能变换触发方法，其特征在于：包括以下步骤：
设置可变导向车道的进口道布设两组检测器：①检测组J1布设在距离进口道上游L1处的展宽段尾部，数量为进口直行车道、左转车道、可变导向车道上的线圈检测器的总和，用于检测各车道通过车辆数、检测器占用时间数据，由此获得进口道各转向流量、检测器占有交通参数；②检测组J2布设在进口道不分车流转向的上游路段，距离进口道渐变段长度为L2，数量为路段各车道上检测器的总和，用于检测判断上游各车道车流排队是否过长；
当排队扩散至检测器所在位置时，反应在检测器即为过长的电平；因此，红灯期间当检测器没有持续的电平，说明检测器没有被占据即排队没有传播到线圈检测器；设置一电平持续限值，实时监测电平长度，如果电平长度超过限值，说明检测器被占用，排队已经达到线圈所在位置；
记停车线到检测组J1为区间M1，检测组J1到检测组J2为区间M2，检测组J2到后续路段为M3；根据各转向周期最大排队队尾所在区间，分三种排队情况：①某一转向排队队尾在区间M1，而另一转向排队队尾在区间M3，最大排队长度差异结果记为○，表示可变导向车道转向功能应当发生变化；②两种转向排队队尾在同一区间，最大排队长度差异结果记为╳，表示保持可变导向车道转向功能不变；③两种转向排队队队尾分别在区间M1和区间M2或分别在区间M2和区间M3，最大排队长度差异结果记为△，表示需要通过各转向车流饱和度进一步讨论；
最大排队长度差异结果为△，需要对各转向饱和度差异进行进一步判断，应当满足以下条件：①排队长度较小的转向车流饱和度xA应当小于一定阈值xl；②排队长度较长的转向车流饱和度xB应当大于一定阈值xh；③两个方向饱和度的差值Δx应该大于一定阈值xm；
当以上条件均满足时，可变导向车道转向功能进行变换。
2.根据权利要求1所述的城市交叉口可变导向车道转向功能变换触发方法，其特征在于：各转向车道饱和度的计算方法以及饱和度判断过程中阈值的确定方法：
以连续3个周期采集到的交通数据的平均值为计算值，设Li为第i周期获得的左转车流数据，Ti为第i周期获得的直行车流数据；则最近3个周期左转车流平均值记为Li'＝(Li+Li-1+Li-2)/3，直行车流平均值记为Ti'＝(Ti+Ti-1+Ti-2)/3；通过公式 计算各转向饱和度，其中：j—转向车流编号，一般j＝1为左转，j＝2为直行；qj—j转向车流的单车道车流量，pcu/h；xj—j转向车流的饱和度；CAPj—j转向车流的通过能力，pcu/h；
① 其中：nj—j转向车流的进口道车道数；α—修正系数，取0.8～
0.9；②xB＞xh＝0.9；③ 其中：nA—排队长度较小方向车流的进口道车道数；β—修正系数，取0.8～0.9。
一种城市交叉口可变导向车道转向功能变换触发方法
技术领域
[0001] 本发明属于道路交通控制领域，具体涉及一种面向可变导向车道转向功能变换的触发方法。
背景技术
[0002] 传统信号控制交叉口设置时，通常保持车道功能不变，采用信号调整应对交通需求的改变。这种方式能适应进口道各转向车流量波动较小的情况，而对于那些不同时段各转向车流量波动明显的进口道，往往会造成同相位对向车流因放行绿灯通行时间增大而引起时空资源浪费，或者引起单个转向车流排队过长而引起拥堵。现阶段，可变导向车道转向功能的变换往往需要通过交警实时观察交叉口交通量并进行调控，这种主观判断往往造成变换时刻不恰当，交通拥堵或者违规行为，同时也存在利用率低下等问题。
[0003] 已有研究提出了感应控制、双停车线控制、主、预信号控制等方法，但所提出的流程实际执行起来可操作性不强，参数的获取和采集较困难。
发明内容
[0004] 本发明的目的是提出一种城市交叉口可变导向车道转向功能变换触发方法，克服依靠人工判定可变导向车道变换时机的弊端，提高可变导向车道的利用效率，缩短进口道车流排队长度，降低车辆在交叉口的延误。
[0005] 本发明采用的技术方案为：本发明的城市交叉口可变导向车道转向功能变换触发方法，利用检测器实时监测各转向通过流量以及各转向最大排队所在范围，合理选择转向功能变换的时机，提高车道利用率，减少车辆交叉口延误，包括以下步骤：
[0006] 1）两排检测器的布设
[0007] ①检测组J1布设在距离进口道上游L1处的展宽段尾部，数量为进口直行车道、左转车道、可变导向车道上的线圈检测器的总和，用于检测各车道通过车辆数、检测器占用时间等数据，由此获得进口道各转向流量、线圈占有等交通参数。②检测组J2布设在进口道不分车流转向的上游路段，距离进口道渐变段长度为L2，数量为路段各车道上检测器的总和，用于检测判断上游各车道车流排队是否过长。
[0008] 2）检测器被占用的检测方法
[0009] 当排队扩散至检测器所在位置时，反应在检测器即为过长的电平。因此，红灯期间当检测器没有持续的电平（电平时间长度超过某一限值），说明检测器没有被占据即排队没有传播到感应检测器。设置一电平持续限值，实时监测电平长度，如果电平长度超过限值，说明检测器被占用，排队已经达到检测器所在位置。
[0010] 3）可变导向车道转向功能发生变换的判别过程如下：
[0011] 3.1）各转向最大排队长度判定
[0012] 记停车线到检测组J1为区间M1，检测组J1到检测组J2为区间M2，检测组J2到后续路段为M3。根据各转向周期最大排队队尾所在区间，分三种排队情况：①某一转向排队队尾在区间M1，而另一转向排队队尾在区间M3，记为○，表示可变导向车道转向功能应当发生变化；②两种转向排队队尾在同一区间，记为╳，表示保持可变导向车道转向功能不变；③两种转向排队队队尾分别在区间M1和区间M2或分别在区间M2和区间M3，记为△，表示需要通过各转向车流饱和度进一步讨论。
[0013] 3.2）饱和度进一步判定
[0014] 最大排队长度差异结果为△，需要对各转向饱和度差异进行进一步判断，应当满足以下条件：①排队长度较小的转向车流饱和度xA应当小于一定阈值xl；②排队长度较长的转向车流饱和度xB应当大于一定阈值xh；③两个方向饱和度的差值Δx应该大于一定阈值xm。当以上条件均满足时，可变导向车道转向功能进行变换。
[0015] 各转向车道饱和度的计算方法以及饱和度判断过程中阈值的确定方法如下：
[0016] a．饱和度的计算
[0017] 以连续3个周期采集到的交通数据的平均值为计算值，设Li为第i周期获得的左转车流数据，Ti为第i周期获得的直行车流数据。则最近3个周期左转车流平均值记为Li'＝(Li+Li-1+Li-2)/3，直行车流平均值记为Ti'＝(Ti+Ti-1+Ti-2)/3。通过公式 计算各转向饱和度，其中：j—转向车流编号，一般j=1为左转，j=2为直行；qj—j转向车流的单车道车流量，pcu/h；xj—j转向车流的饱和度；CAPj—j转向车流的通过能力，pcu/h。
[0018] b．饱和度判定阈值的确定
[0019] （nj—j转向车流的进口道车道数；α—修正系数，可以取0.8~0.9）；②xB＞xh＝0.9； （nA—排队长度较小方向车流的进
口道车道数；β—修正系数，可取0.8~0.9）。
[0020] 有益效果：1.本发明提出的可变导向车道转向功能变换的触发方法，利用两排检测器对各转向的排队长度差异进行检测，结合饱和度的进一步判定，确保可变导向车道转向功能的变换不会对车道数被减少方向车流造成过严重影响。
[0021] 2.本发明提出的可变导向车道功能变换触发方法简便易行，依靠两排检测器对排队长度进行判断，判断方法更可靠，有效提高可变导向车道的利用率，缩短排队差异，减低进口道总车均延误。
附图说明
[0022] 图1为进口道的车道分布、编号情况以及检测器的布置位置示意图。
[0023] 图2为以图1为范例的交叉口可变导向车道转向功能变换判别流程图。
[0024] 图3为可变导向车道功能变换触发判断流程图。
具体实施方式
[0025] 下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。
[0026] 步骤1：在进口道布设两排检测器如附图1所示；
[0027] 步骤2：以图2、3为例，根据可变导向车道的当前转向功能分情况进行讨论，以一个信号周期为检测周期。以目标进口道方向控制信号绿灯刚好结束、各转向均为红灯时作为周期检测起始时刻。
[0028] （1）可变导向车道初始状态为左转车道
[0029] 1）检测器2未被占用
[0030] 说明此时可变导向车道上车辆排队未蔓延到检测器2，正常情况下检测器1也处于未被占用或低占用率，此时左转车流处于初始排队阶段。
[0031] ①若检测器3、6均被占用，直行车流排队过长，则改变可变导向车道转向功能为直行。
[0032] ②若检测器3被占用，而检测器5、6未被占用，此时直行处于排队蔓延阶段。此时需要对转向饱和度进行判断，通过检测器1、2与检测器3分别获得左转和直行的交通流量，并计算得到各转向饱和度。当满足饱和度判断条件（xA＜xl，xB＞xh，Δx≥xm），则将可变导向车道转向功能变为直行。
[0033] 2）检测器2被占用且检测器4未被占用
[0034] 说明左转车流排队已经排队溢出展宽段，到达渐变段。
[0035] ①若此时检测器3、6均被占用，说明直行车流排队上溯，此时通过检测器1、2与检测器3获得的交通量，计算各转向饱和度差值。当满足饱和度判断条件（xA＜xl，xB＞xh，Δx≥xm），且检测器6占有率增加或检测器1占有率减小，则将可变导向车道转向功能变为直行。
[0036] ②若检测器6未被占用，此时不需要对可变导向车道功能进行调整。
[0037] 3）检测器2、4均被占用
[0038] 此时，左转车流排队已经上溯到路段，不考虑可变导向车道设置不合理的情况。若检测器3、6均处于被占用状态，说明进口道各方向流量都过大并超过进口道通行能力，车道功能的改变已经不能带来有效改善，应当考虑其他控制方式。
[0039] （2）可变导向车道初始状态为直行车道
[0040] 1）检测器2未被占用
[0041] 说明此时可变导向车道上车辆排队未蔓延到检测器2，正常情况下检测器3也处于未被占用或低占用率，此时直行车流处于初始排队阶段。
[0042] ①若检测器1、4均被占用，即左转车流排队过长，则改变可变导向车道转向功能为左转。
[0043] ②若检测器1被占用，而检测器4未被占用，此时左转处于排队蔓延阶段。此时需要对转向饱和度进行判断，通过检测器1与检测器2、3分别获得左转和直行的交通流量，并计算得到各转向饱和度。当满足饱和度判断条件（xA＜xl′，xB＞xh′，Δx≥xm′），则将可变导向车道转向功能变为左转。
[0044] 2）检测器2被占用且检测器6未被占用
[0045] 说明直行车流排队已经排队溢出展宽段，到达渐变段。
[0046] ①若此时检测器1、4均被占用，说明左转车流排队上溯，此时通过检测器1与检测器2、3获得的交通量，计算各转向饱和度差值。当满足饱和度判断条件（xA＜xl′，xB＞xh′，Δx≥xm′），且检测器4占有率增加或检测器3减小，则将可变导向车道转向功能变为左转。
[0047] ②若检测器4未被占用，此时不需要对可变导向车道功能进行调整。
[0048] 3）检测器2、6均被占用
[0049] 此时，直行车流排队已经上溯到路段，若检测器1、4均处于被占用状态，说明进口道各方向流量都过大并超过进口道通行能力，车道功能的改变已经不能带来有效改善，应当考虑其他控制方式。
[0050] 由于城市道路中，进口道的车辆到达离散性较高，车流在相邻周期内的波动较大，不能以单周期是否满足触发条件为车道功能变换依据。一般观测连续3个周期，若连续周期内满足条件，则改变可变导向车道的转向功能。
[0051] 应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。
