城區道路交通信號裝置的設計方法

2023-06-16 06:53:11

專利名稱：城區道路交通信號裝置的設計方法
技術領域：
本發明涉及一種城區道路交通信號裝置的設計方法。
背景技術：
1858年，交通信號燈在英國倫敦的主要街道誕生。從此，城區道路信號燈成為世界各國城市疏導交通、維護交通秩序的重要設施。紅燈亮停、綠燈亮行是每輛機動車、非機動車和每個行人都必須嚴格遵守的交通規則。目前，城區道路交通信號燈亮燈時間的設定不合理，表現在①很多紅、綠燈亮燈時間的設定沒有從全城區的大局出發，相鄰兩個信號燈的亮燈時間缺乏必然聯繫，處於「各自為政」、亮燈「無約」狀態。這樣，紅、綠燈不停地變換著，行車卻頻頻遇到紅燈。據觀察，一輛車在一個路口因紅燈停車，綠燈一亮向直行方向開去，到達下一個路口約只有30秒鐘，遇到的往往又是紅燈。這種現象在城區的交通主幹道上也常常見到。②各路口信號燈的信號周期的差異，使相鄰路口的綠燈始亮時間不協調。特別是相鄰路口信號周期的差異(有的還差異很大)，使行車頻遇紅燈就更成必然。如一個路口信號燈周期中的配時，設定直行車亮綠燈時間是40秒，通過車輛40多部；其下一個路口信號燈周期中的配時，設定直行車的燈時間是30秒，通過車輛30多部。這樣，行車到該站即使剛好遇上綠燈始亮也來不及全部通過。未通過的車輛只能再等下一個周期的綠燈通行。
總之，目前城區道路交通信號的控制，使路口的相對方向是紅燈時，都會有較多車輛因紅燈而滯留。
目前，各城區一般只在特殊的路段設置行車的限速標誌，目的只是為了安全。而路口間的每個路段距離不同，且路況也不同，行車的速度和到達下一個路口所用的時間也應是不同的，但目前城市道路缺乏設置有關顯示信息提示的交通標誌。另外，同時進入一個路段的行車，到下一個路口時有的可能直行，有的可能向左或右轉彎，其到路口綠燈通行的時間是不同的，但目前由於缺乏有關信息提示的交通標誌，駕駛員不知道從一個路口到達下一個路口的有關信息，只顧加油趕路，但往往趕到下一個路口時，紅燈「亮你沒商量」。如果把城區道路、行車、交通安全設施及標誌等看成是一部大型機器，城區道路缺乏有關信息提示的交通標誌，就象這部機器缺少了一種重要的限制閥。
上個世紀60年代，國外開始提出智能交通問題。80年代起，智能交通開始在美國、日本和歐洲國家推行。交通信號控制是智能交通的重要組成部分。目前，世界上採用的城區道路交通信號控制，亮燈時間由計算機智能控制，即計算機以車輛檢測器提供的交通流量的變化信息，實時自動調整交通信號的控制周期和綠燈時間長度，使一趟車流在一個路口遇到綠燈後，其後的若干路口也都是綠燈(「綠波」)通行。我國智能交通處於初始階段。目前，我國一些城市花巨資從國外引進或自行設計的智能交通系統，其中信號控制系統不太適應我國城市路網交通、路況和交通形式的實情，如路口分布不均，多數不是單行道，很多道路是機動車和非機動車混行等。因此，可實施的道路有限，而且①實施的道路也不能每一趟車流都能「綠波」通行；②當一個方向的車流「綠波」通行時，其交叉方向的車輛仍會遇紅燈等車。③由於不少道路不能實施這種信號控制系統，會造成已實行和未實行的銜接路口，信號周期產生較大差異，使路口的車輛在綠燈時間內不能淨空，或在某相關路段產生車輛驟增，引起交通不暢或堵塞。
由於交通信號控制不科學，疏導不力，使城區道路行車頻遇紅燈，產生多種危害和隱患因素①引起交通不暢，增加了道路交通負荷，容易引發交通事故或擁堵；②頻頻剎車、起步、驟加油，車輛磨損大，耗油、耗電多；③噪音和車輛尾氣排放量增加，加重交通汙染；④浪費人們寶貴的時間，有不少還因此誤事；⑤還容易使駕駛人員產生急躁情緒，產生衝綠燈、闖紅燈、開快車、急超車等不安全因素，並產生惡性循環，使交通秩序比較混亂；⑥嚴重損害城市形象，造成投資環境、汽車消費和汽車工業發展的損失等。

發明內容
本發明的目的是提供一種城區道路交通信號裝置的設計方法，利用該方法設置的城區道路交通信號裝置，有利於確保城區交通暢通。
為了達到上述目的，本發明採用的設計方法包括一種交通標誌及其設置，其特徵在於包括下述步驟(1)在各相關交通路口設置交通信號燈裝置；(2)測定每兩個相鄰路口間路段的距離、測定該路段行車適宜的速度和以該速度從一個路口到達下一個路口要用的行車時間；(3)確定路口信號燈的「綠燈周期」；(4)選定一個路口如路口◇為起點，在一天24小時中確定一個時間為該路口◇AB方向和BA方向的綠燈始亮時間，並設定每過一個「綠燈周期」變換一次，使之在一天24小時中反覆變換綠燈始亮時間；(5)以路口◇往四個方向的綠燈始亮時間，分別加上設定的各相關路段到達下一路口(1)、到達路口(-1)、到達路口◇+1、到達路口◇-1要用的行車時間，設定路口(1)、路口(-1)、路口◇+1、路口◇-1相對方向的綠燈始亮時間，並均設定每過一個「綠燈周期」變換一次，使之在一天24小時中反覆變換綠燈始亮時間；
(6)從任一路口往下一路口，均以該路口綠燈的始亮時間加上測定的該路口至下一路口要用的行車時間，為下一路口的綠燈始亮時間。
此外，還設計一種交通標誌，該交通標誌顯示①行車從一個路口到達下一個路口的距離；②相關路段適宜的行車速度；③用該行車速度到達下一個路口綠燈始亮要用的行車時間等信息，或只顯示其中兩個或一個信息。這種交通標誌設在城區道路信號燈的旁邊，或設在路段的某一位置。
較之已有技術而言，本發明設計方法的應用使城區道路交通信號裝置的時間控制更有規律且更加精確，加上這種交通標誌顯示的信息提示，有利於使行車在綠燈時間內按時通過，避免或減少其在路口遇到紅燈滯留，達到城區交通暢通，提高公路利用率，減少交通汙染、交通事故和交通運輸成本等的目的。


圖1是城區的部分道路說明圖。圖中AB、CD、EF、GH等為道路，◇、(1)、(2)、(3)、(-1)、(-2)、(-3)，◇+1、◇+2、◇-1、◇-2，(1+1)、(1+2)、(1-1)、(1-2)，(-1+1)、(-1+2)、(-1-1)、(-1-2)，(2+1)、(2+2)、(2-1)、(2-2)、(-2-1)、(-2-2)、(-3+1)、(-3-1)等均為設有信號燈的路口。
圖2是提示行車往左行駛時速的交通標誌。
圖3是提示行車往左和右轉彎行駛時速的交通標誌。
圖4是提示行車往左轉彎、直行、往右轉彎行駛時速的交通標誌。
具體實施例方式
下面結合實施例，對本發明作詳細描述。具體的方法步驟如下1、在各相關交通路口上設置交通信號燈裝置；2、測量上下每兩個相鄰路口信號燈之間路段的距離(每個路段以往一個方向上下兩個路口的停車線為距離，或以上下兩個路口的中間線為距離)，根據路段實際情況，準確測定每個路段距離的適宜行車速度及以該速度從一個路口綠燈始亮到達下一個路口綠燈始亮要用的行車時間；3、確定每個路口相對方向「綠燈始亮至熄滅後再次始亮的時間」(簡稱「綠燈周期」。「綠燈周期」內包括行車直行相對方向或交叉相對方向從綠燈、左和右轉彎燈、黃燈、紅燈等到綠燈再次始亮時等的時間)。「綠燈周期」可確定為1分40秒、1分30秒、1分20秒、1分鐘、30秒等。本實施例「綠燈周期」均確定為1分鐘；4、以城區的一條道路(一般以交通主幹道)上的一個路口為起點，如以路口◇為起點(見圖1)，在一天24小時中確定一個時間為該路口◇AB方向和BA方向的綠燈始亮時間，並設定每過一個「綠燈周期」變換一次，使之在一天24小時中反覆變換綠燈始亮時間。如設定為7點正，反覆加上「綠燈周期」(1分鐘)，此後路口◇AB方向和BA方向的綠燈始亮時間為每過1分鐘變換一次，即7點1分始亮，7點2分始亮、、、、、、一天24小時以此類推；5、以路口◇7點正加上測定的到達路口(1)適宜的行車速度要用的行車時間，設定路口(1)的綠燈始亮時間。如路口◇到達路口(1)是1.12km，測定適宜的行車速度為48km/h(行車通過路口和到達下一路口停車線前的減速的速度不平均在內。下同)，要用1分30秒到達(包括行車通過路口和到達下一路口停車線前的減速時間。下同)，則路口(1)的AB方向和BA方向的綠燈始亮時間即為7點1分30秒，反覆加上「綠燈周期」(1分鐘)，此後路口(1)綠燈始亮時間為每過1分鐘變換一次，即7點2分30秒始亮，7點3分30秒始亮、、、、、、一天24小時以此類推；6、路口◇至(-1)，以路口◇7點正加上測定適宜的到達路口(-1)的行車時間，設定路口(-1)AB方向和BA方向綠燈始亮時間。如測定路口◇至(-1)適宜的行車速度為39km/h，要用1分鐘到達，則路口(-1)AB方向和BA方向綠燈始亮時間為7點1分，反覆加上「綠燈周期」(1分鐘)，此後路口(-1)AB方向和BA方向綠燈始亮時間為每過1分鐘變換一次，即7點2分始亮，7點3分始亮、、、、、、一天24小時以此類推；7、把「綠燈周期」1分鐘時間平分(也可不平分，如設定一個方向40秒，一個方向20秒)，則路口◇AB方向和BA方向行車直行和向左、向右轉彎在內的綠燈通行時間為7點正至7點零30秒；路口◇CD方向和DC方向的綠燈始亮時間為7點零30秒，反覆加上「綠燈周期」(1分鐘)，此後路口◇CD方向和DC方向的綠燈始亮時間為每過1分鐘變換一次，即7點1分30秒始亮，7點2分30秒始亮、、、、、、一天24小時以此類推；8、如路口◇至◇+1以測定的適宜行車速度35km/h，要用1分20秒到達，則行車從路口◇7點零30秒綠燈始亮始發，到路口◇+1為7點1分50秒，即該時間設定為該路口的綠燈始亮時間，反覆加上「綠燈周期」(1分鐘)，則路口◇+1CD方向和DC方向的綠燈始亮時間為每過1分鐘變換一次，即7點1分50秒始亮，7點2分50秒始亮、、、、、、一天24小時以此類推。但路口◇+1至◇的行車只能用1分10秒才剛好遇上路口◇的綠燈始亮時間，如果用1分10秒到達的行車速度也適宜則可，否則行車時間應加上或減掉一個「綠燈周期」(1分鐘)行車來計算該路段的行車速度。本綠燈始亮時間的設定，適用於兩個路口之間因路況等原因往返應以不同速度行駛的路段。
9、如路口◇至◇-1以測定適宜的行車速度行駛要用1分鐘到達，則行車從路口◇7點零30秒綠燈始亮始發，到路口◇-1為7點1分30秒，即路口◇-1CD方向和DC方向以該時間設定為綠燈始亮時間，反覆加上「綠燈周期」(1分鐘)，則路口◇-1CD方向和DC方向的綠燈始亮時間為每過1分鐘變換一次，即7點2分30秒始亮，7點3分30秒始亮、、、、、、一天24小時以此類推。
以上是路口◇的四個方向的綠燈始亮時間和該路口分別往四個方向第一個路口綠燈始亮時間的設定方法。
從路口(1)至(2)及至該方向道路終端設有信號燈的每兩個相鄰路口、從路口(-1)至(-2)及至該方向道路終端設有信號燈的每兩個相鄰路口、從路口◇+1至◇+2及至該方向道路終端設有信號燈的每兩個相鄰路口、從路口◇-1至◇-2及至該方向道路終端設有信號燈的每兩個相鄰路口，以及其它道路及與它們相交的每兩個相鄰路口的信號燈，均以行車從一個路口綠燈始亮的時間加上測定的適宜的行車速度到達下一個路口要用的時間，為下一個路口的綠燈始亮時間，並設定每過一個「綠燈周期」變換一次，一天24小時以此類推。
兩個路口信號燈的綠燈始亮時間如已經先被設定，如路口◇-2至(1-2)，路口◇-2的DC方向和CD方向，綠燈始亮已設定為7點3分30秒；路口(1-2)的EF方向和FE方向，綠燈始亮時間為4分30秒，路口◇-2和路口(1-2)往路口(2-2)方向的綠燈始亮為各減掉(或加上)30秒，為7點3分和7點4分，其間相差1分鐘。如果路口◇-2至(1-2)，測定以1分鐘到達的速度適宜，則可以該路段距離和1分鐘時間求得速度；如果該速度太高或太低，應加上或減掉一個「綠燈周期」時間，再測定到達路口(1-2)的適宜速度。
上述城區道路交通信號裝置的設計方法，用於城區道路信號燈網絡控制，如用於交通信號計算機控制系統的設計，也可用於信號單點機聯網式的設定。這種設計方法使整個城區路口的綠燈始亮時間均與一天中的具體時間相對應，構成了整個城區路口信號燈綠燈始亮的「時間鏈」(該「時間鏈」是以直行車時間構成的，根據「綠燈周期」中的信號配時，同樣可設定構成行車向左或右轉彎時綠燈始亮的「時間鏈」或非機動車和行人過路口綠燈始亮的「時間鏈」)。一個城區可設幾條不同時速的行車「時間鏈」，以適應交通的不同時段或不同季節、氣候。在「時間鏈」內的行車只要按測定的該路段適宜的行車速度正常行駛，從一個路口到達下一個路口時遇上的一般是綠燈。
建立城區道路綠燈始亮的「時間鏈」，還要在每兩個相鄰路口之間設置一種交通標誌，該交通標誌顯示行車①從當前路口到下一個路口的距離；②適宜的行車速度；③用該速度從當前路口綠燈始亮到達下一個路口綠燈始亮要用的行車時間等信息。這種交通標誌也可以只顯示其中兩個或一個信息(如只顯示②、③信息或只顯示②的信息)。如交通標誌顯示的信息為「30/57″」(表示以平均30km/h用57秒到達下一個路口綠燈始亮)；「40km/1′30″」(表示以平均40km/h用1分30秒到達下一個路口綠燈始亮)；「47」(表示以平均47km/h行駛到達下一個路口綠燈始亮)；「35km」(表示以平均35km/h行駛到達下一個路口綠燈始亮)等。由於一個路段同時進入的行車在下一個路口可能直行，也可能向左或右轉彎，而下一個路口直行、向左或右轉彎的行車綠燈始亮時間是不同的，這種交通標誌設置於城區道路信號燈的旁邊，或設在路段的某一位置，向行車提示、告知有關信息，使行車能準時到達下一個路口，在綠燈時間內順利通過。
下面結合附圖，對一種顯示行車時速的交通標誌加以說明。
如圖2、圖3、圖4所示，圖中的「←」、「↑」、「→」為方向標示，每個方向的兩個數字為上下排列。上面的數字表示行車走完下一個路段(或本路段)在路口要直行的時速，下面數字表示行車走完下一個路段(或本路段)到路口要向左或向右轉彎的時速。
這種交通標誌用晝、夜都清晰可見的材料製作，或設電子字幕顯示，或以燈光字顯示，設置於城區道路的適當位置，向駕駛員提示行車速度，指導駕駛員準確行駛每一個路段，到達下一個路口時剛好是綠燈，順利通行。
該交通信號裝置的設計方法的實施，通過交通信號燈的合理控制和路段信息的提示，還可養成駕駛員好的駕車習慣，使城區道路交通保持良好秩序並呈良性循環，城區道路交通更趨於安全，交通擁堵得到緩解，交通耗能和汙染大大降低。
權利要求
1.一種城區道路交通信號裝置的設計方法，其特徵在於包括下述步驟(1)在各相關交通路口設置交通信號燈裝置；(2)測定每兩個相鄰路口間路段的距離、測定該路段行車適宜的速度和以該速度從一個路口到達下一個路口要用的行車時間；(3)確定路口信號燈的「綠燈周期」；(4)選定一個路口如路口◇為起點，在一天24小時中確定一個時間為該路口◇AB方向和BA方向的綠燈始亮時間，並設定每過一個「綠燈周期」變換一次，使之在一天24小時中反覆變換綠燈始亮時間；(5)以路口◇往四個方向的綠燈始亮時間，分別加上設定的各相關路段到達下一路口(1)、到達路口(-1)、到達路口◇+1、到達路口◇-1要用的行車時間，設定路口(1)、路口(-1)、路口◇+1、路口◇-1相對方向的綠燈始亮時間，並均設定每過一個「綠燈周期」變換一次，使之在一天24小時中反覆變換綠燈始亮時間；(6)從任一路口往下一路口，均以該路口綠燈的始亮時間加上測定的該路口至下一路口要用的行車時間，為下一路口的綠燈始亮時間。
2.根據權利要求1所述的城區道路交通信號裝置的設計方法，其特徵在於在每兩個相鄰路口之間設置一種交通標誌，該交通標誌顯示①行車從一個路口到達下一個路口的距離；②相關路段適宜的行車速度；③用該速度到達下一個路口綠燈始亮要用的行車時間等信息，或只顯示其中兩個或一個信息。
3.根據權利要求2所述的城區道路交通信號裝置的設計方法，其特徵在於所述的交通標誌設在城區道路信號燈的旁邊，或設在路段的某一位置。
全文摘要
本發明涉及一種城區道路交通信號裝置的設計方法，其特徵在於以一個路口綠燈始亮時間，反覆加上「綠燈周期」時間；從該路口往下一路口，均以該路口綠燈的始亮時間加上測定的該路口至下一路口要用的行車時間，為下一路口的綠燈始亮時間，並反覆加上「綠燈周期」時間。依次類推，設定各路口的始亮時間。設計一種顯示一個路口到達下一個路口適宜的行車速度的交通標誌，設置於道路的適當位置，提示行車用某種速度到達下個路口是綠燈時間。利用該方法設置的城區道路交通信號裝置，有利於城區交通順暢，提高交通安全係數，減少交通耗能和汙染。
文檔編號G08G1/095GK1804931SQ20051007252
公開日2006年7月19日 申請日期2005年5月9日 優先權日2004年5月11日
發明者黃寶文, 黃鄭雋 申請人:黃寶文