一路一线模式在丁字交叉口的换乘实现方法与流程

本发明属于交通工程技术领域，具体涉及一路一线模式在丁字交叉口的换乘实现方法。

背景技术：

“一路一线”是一种新的常规公交模式，即一条道路只运行一路公交线，公交站设在交叉路口便于换乘，该模式有很多优点，是解决现有公交问题(如等车时间长，公交站拥挤，重复系数大，公交资源浪费大，客流不均衡等)的一种有效模式，但存在较多实际问题需要解决，其中，换乘多是首先要解决的问题，原则上要求换乘方便、快捷，即要尽量减少换乘所用的时间，但是现有的公交站布局根据交通规则都设置在交叉口50米之外，在交叉口换乘很不方便。换乘问题不解决，“一路一线”模式就没有实用意义。目前十字交叉口的换乘问题已经解决，还有丁字路口、环形交叉口和其他不规则交叉口的换乘问题没有解决。要实现“一路一线”模式的试点应用，至少要解决3种常见交叉口即十字交叉口、丁字交叉口、环形交叉口(即环岛)的换乘问题。

“一路一线”的研究成果很少，目前只有有限的不超过20篇文章和几个专利，只有一篇文章和一个专利是针对十字交叉口的换乘研究成果。对于丁字交叉口，目前的公交站布局如图1所示,其布局是一种三站模型，无论是当前公交模式还是“一路一线”公交模式，下车后要换乘另外一条线路，都要过斑马线，即步行较长的路程才能到达目标换乘站。

图1所示的三站模型布局，其换乘很不方便，因为换乘要过斑马线，乘客要步行较长的距离才能到达目标换乘站。三站模型公交站少，在交叉口会产生客流拥挤现象，而且三站模型普遍使用了右转专用道，即对右转车流没有控制，导致行人和右转车流冲突频繁，没有真正解决换乘不方便的问题。

对于“一路一线”公交模式，本发明人公开了一种改进的布局，在交叉口设置5个公交站，如图2所示，可称之为5站模型。图中虚线表示公交车的行驶方向，带箭头的实线表示乘客下车后去换乘时步行的方向。公交车经过路口时停靠2个站，分别称之为右站和左站。表示乘客到达交叉口时，如果要左行则在左站下车换乘，如果要右行则在右站下车换乘。这种布局的优点是换乘时不需要步行过斑马线，直接步行到换乘站，大大减少换乘时间，同时，停靠左、右2个站还具有分散客流的功能，避免了停靠一个站时过分拥挤的状态。

图2所示的5站模型布局，可以实现换乘方便，分散客流，避免拥挤。图1中的三站模型和图2中的5站模型都是现有方案，但是图2只是提供了一种公交站布局，并没有提出具体的实现方法。要实现5站模型的换乘方案，除了公交站布局之外，还应该考虑到公交车的进口道及出口道、社会车辆的进口道及出口道、人行道、非机动车道的布局以及交通信号控制的问题。此外，3个左站，2个右站并无命名，容易引起混淆。

5站模型刚提出来时，面临着一个非常关键而现实的问题，那就是5站模型能不能实现，如果不能实现，则表明“一路一线”模式的换乘问题解决不了，“一路一线”模式的研究就卡在换乘问题上，没有必要继续研究这种模式,因为“一路一线”模式的缺点是换乘比较多，要求换乘方便快捷。换乘问题不解决，“一路一线”模式就没有实用价值。根据现有的常用的控制方法，即对直行和左转车流进行控制，对右转车流不控制，直接使用右转专用道，则5站模型根本实现不了，理由是右转专用道穿过行人换乘区，会导致右转车流和行人的严重冲突。这是现有技术的缺陷，导致5站模型不能实现。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一路一线模式在丁字交叉口的换乘实现方法，也就是5站模型的实现方法。

一路一线模式在丁字交叉口的换乘实现方法，包括5站模型的公交站布局，布局还包括进口道布局、出口道布局、人行道布局、非机动车道布局，交通控制使用3相位控制方案，换乘线路是沿着道路一边的人行道直接到达目标换乘站；

所述5站模型是指在丁字交叉口设置5个公交站所形成的布局模型，所述公交站位于公交进口道或者公交出口道的边缘，都位于交叉口50米之内，共有五个，5个公交站分别为u左站、l右站、r左站、d左站和d右站，分别位于丁字交叉口的正上方、左边公交进口道边缘、右边公交出口道边缘、下边公交出口道边缘和下边公交进口道边缘；

所述公交进口道和公交出口道都是紧靠路缘石的第一个车道；

所述左站表示乘客到达丁字交叉口需要左拐时下车的站，所述右站表示乘客到达丁字交叉口需要右拐时下车的站；

丁字交叉口的右边车道布局从上到下依次是右边公交进口道、右边直行进口道、右边左转进口道、水平道路中心线、右边直行出口道、右边右转出口道、右边公交出口道；

丁字交叉口的左边车道布局从上到下依次是左边公交出口道、左边直行出口道、左边左转出口道、水平道路中心线、左边直行进口道、左边右转进口道、左边公交进口道；

丁字交叉口的下边车道布局从左到右依次是下边公交出口道、下边右转出口道、下边左转出口道、竖直道路中心线、下边左转进口道、下边右转进口道、下边公交进口道；

人行道布局：在丁字交叉口的左拐角区域、右拐角区域和上方区域，跟公交进口道和出口道相邻的区域设置为人行道；

非机动车道布局：在丁字交叉口的左拐角区域、右拐角区域和上方区域，在人行道外的区域设置为非机动车道；

在丁字交叉口，对交通流进行了命名，共有10股车流(rb，rs，rl，lb，ls，lr，db，dr，dl，ub)和3股行人交通流(lp，rp，dp)；

所述交通控制使用的3相位控制方案是指共设置3个相位，每个相位放行的几股交通流之间都没有冲突，同时禁止其他方向的交通流通过，其中把右转车流纳入统一控制；

第1相位放行5股交通流，即来自右边公交进口道的公交车流、来自右边直行进口道的直行车流、来自左边直行进口道的直行车流、来自左边公交进口道的公交车流、下边的斑马线行人交通流；

第2相位放行4股交通流，即左边的斑马线行人交通流、来自上边的公交车流、来自右边左转进口道的左转车流、来自下边右转进口道的右转车流；

第3相位放行4股交通流：来自左边右转进口道的右转车流、来自下边左转进口道的左转车流、来自下边公交进口道的公交车流、右边的斑马线行人交通流；

3个相位的循环顺序有2种，即第1相位—>第2相位-->第3相位—>第1相位，或者第1相位—>第3相位-->第2相位—>第1相位，循环方案任选一种进行控制均可；

换乘交通流有3股，包括u左站处原地换乘交通流和2股换乘交通流；到达u左站处的乘客无需移动，在原地换乘不同线路，来自下边的公交车流到达u左站停靠让乘客换乘，然后直接调头，形成公交车流ub；丁字交叉口的左拐角区域和右拐角区域为另外2个换乘区，即在l右站和d左站之间、d右站和r左站之间换乘，在换乘区不设置交通灯，乘客换乘时自由步行，换乘交通流属于行人交通流，不横穿斑马线的非机动车和行人受到人行道和非机动车道的布局约束。

本发明一个关键的技术是对右转车流进行控制，取消右转专用道，代之以右转进口道和出口道，从而解决了5站模型的实现问题。

本发明的布局和交通控制结合在一起，实现了5站模型所述的换乘方案，同时实现了所有的交通流零冲突，包括行人交通流和不过斑马线的非机动车交通流之间都没有冲突。表明本发明实现了最重要的目标，即换乘方便，同时提高了交叉口的通行能力和安全性。理由如下：常见的交通控制方案中，在一个相位内放行的几股交通流之间存在冲突比较常见，例如左转车流和斜对面的直行车流同时放行就存在冲突，为了避免碰撞，直行优先，左转车流要减速甚至停车等待让直行车流先通过，浪费了时间，导致通行能力下降。

本发明实现了零冲突，没有时间浪费，所以提高了通行能力，同时把安全性提高到最佳状态。特别是交通越拥挤，本发明这一优势越明显。因为交通越拥挤，如果有冲突，则冲突浪费的时间越多，通行能力下降越多。

本发明相对于现有技术，具有以下有益效果：

1)本发明以5站模型的公交站布局为基础，另外添加了公交、左转、直行、右转车流的进口道和出口道布局，同时使用3相位的交通控制方案。其关键技术是取消了普遍使用的右转专用道，代之以右转进口道和出口道，并将右转车流纳入统一控制，实现了5站模型所述的换乘方法，乘客换乘不过斑马线，换乘时步行距离一般可以实现在50米之内。

换乘问题解决了，对“一路一线”模式的研究而言是一种突破。

2)3相位控制方案实现了所有交通流之间都是零冲突，包括行人和不过斑马线的非机动车之间也无冲突，把安全性提高到最佳状态。

3)提高了丁字交叉口的通行能力，特别是交通越拥挤，本发明的优势越明显。交通拥挤时通行能力不变，不会下降。

附图说明

图1为三站模型布局(现有公交站布局)；

图2为5站模型布局；

图3为丁字交叉口总布局(包括公交站、进口道、出口道、非机动车道等布局)；

图4为交通控制信号的相位方案；

附图中标号的含义：

方向的定义：丁字交叉口，也就是“t”字形交叉口，以“t”字的左、右、上和下来描述本发明布局的方向。

u-丁字交叉口的上部(up的简写)；

l-丁字交叉口的左边(left的简写)；

r-丁字交叉口的右边(right的简写)；

d-丁字交叉口的下部(down的简写)；

1—公交站，有5个，指u左站、l右站、r左站、d左站和d右站；

2—公交进口道，有3条，指丁字交叉口的右边公交进口道、左边公交进口道、下边公交进口道；

3—直行进口道，有2条，指丁字交叉口的右边直行进口道、左边直行进口道；

4—左转进口道，有2条，指丁字交叉口的右边左转进口道、下边左转进口道；

5—右转进口道，有2条，指丁字交叉口的下边右转进口道、左边右转进口道；

6—公交出口道，有3条，指丁字交叉口的左边公交出口道、右边公交出口道、下边公交出口道；

7—直行出口道，有2条，指丁字交叉口的左边直行出口道、右边直行出口道；

8—左转出口道，有2条，指丁字交叉口的左边左转出口道、下边左转出口道；

9—右转出口道，有2条，指丁字交叉口的右边右转出口道、下边右转出口道；

10—斑马线，有3条，指左边斑马线、右边斑马线、下边斑马线；

11—道路中心线，有2条，指水平道路中心线和竖直道路中心线；

12—换乘交通流，有2条，指左拐角和右拐角区域的乘客换乘交通流；

13—人行道，有3条，指左拐角、右拐角区域和上部人行道；

14—非机动车道，有3条，指左拐角、右拐角区域和上部的非机动车道；

rb--来自右边公交进口道的公交车流；

rs--来自右边直行进口道的直行车流；

rl--来自右边左转进口道的左转车流；

lb--来自左边公交进口道的公交车流；

ls--来自左边直行进口道的直行车流；

lr--来自左边右转进口道的右转车流；

db--来自下边公交进口道的公交车流；

dr--来自下边右转进口道的右转车流；

dl--来自下边左转进口道的左转车流；

ub--来自上边的公交车流；

lp--左边的斑马线行人交通流；

rp--右边的斑马线行人交通流；

dp--下边的斑马线行人交通流。

具体实施内容

为了便于本领域普通技术人员理解和实施本发明，下面结合实施例对本发明作进一步的详细描述，应当理解，此处所描述的实施示例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例一

本实施例是针对单向3车道道路的设计，其结构如图3所示。

本发明包括布局和交通信号控制(即相位方案)2个方面，其中布局包括5站模型的公交站布局，公交进口道、出口道布局，社会车辆直行、左转和右转进口道、出口道布局，非机动车道布局和人行道布局。即在5站模型的基础上增加了车道布局和交通控制。

公交站布局

公交站布局使用5站模型，所述5站模型是指在丁字交叉口设置5个公交站1所形成的布局模型，所述公交站1位于公交进口道2或者公交出口道6的边缘，都位于交叉口50米之内，共有五个，5个公交站分别为u左站、l右站、r左站、d左站和d右站，分别位于丁字交叉口的正上方、左边公交进口道2边缘、右边公交出口道6边缘、下边公交出口道6边缘和下边公交进口道2边缘；

所述公交进口道2和公交出口道6都是紧靠路缘石的第一个车道；

所述左站表示乘客到达丁字交叉口需要左拐时下车的站，所述右站表示乘客到达丁字交叉口需要右拐时下车的站；

进口道布局、出口道布局和其他布局

丁字交叉口的右边车道布局从上到下依次是右边公交进口道2、右边直行进口道3、右边左转进口道4、水平道路中心线11、右边直行出口道7、右边右转出口道9、右边公交出口道6；

丁字交叉口的左边车道布局从上到下依次是左边公交出口道6、左边直行出口道7、左边左转出口道8、水平道路中心线11、左边直行进口道3、左边右转进口道5、左边公交进口道2；

丁字交叉口的下边车道布局从左到右依次是下边公交出口道6、下边右转出口道9、下边左转出口道8、竖直道路中心线11、下边左转进口道4、下边右转进口道5、下边公交进口道2；

人行道布局：在丁字交叉口的左拐角区域、右拐角区域和上方区域，跟公交进口道和出口道相邻的区域设置为人行道13；

非机动车道布局：在丁字交叉口的左拐角区域、右拐角区域和上方区域，在人行道13外的区域设置为非机动车道14；

交通控制

除了路边的行人交通流、非机动车交通流和换乘行人交通流12之外，在道路中间的交通流有13股，即：

来自右边公交进口道的公交车流rb，即rightbus的简写，下面的简写含义类似；

来自右边直行进口道的直行车流rs；

来自右边左转进口道的左转车流rl；

来自左边公交进口道的公交车流lb；

来自左边直行进口道的直行车流ls；

来自左边右转进口道的右转车流lr；

来自下边公交进口道的公交车流db；

来自下边右转进口道的右转车流dr；

来自下边左转进口道的左转车流dl；

来自上边的公交车流ub；

所述db和ub不是同一股交通流，因为在u左站有乘客上下；来自下边的公交车流db到达u左站停靠让乘客换乘，然后直接调头，形成公交车流ub；

左边的斑马线行人交通流lp；

右边的斑马线行人交通流rp；

下边的斑马线行人交通流dp；

上述13股交通流按照如下3相位控制方案进行控制：

所述相位是一种放行状态，一个相位需要分配一定的时间，在某一个相位时间段内，放行几股交通流，同时禁止其他交通流通过交叉口。3个相位按照一定的顺序轮流循环，循环一周的时间称之为一个相位周期。

本发明的相位方案如下，如图4所示。

第1相位放行5股交通流：rb、rs、ls、lb、dp；

第2相位放行4股交通流：lp、ub、rl、dr；

第3相位放行4股交通流：lr、dl、db、rp；

3个相位的循环顺序没有限制，例如

第1相位—>第2相位-->第3相位—>第1相位，或者

第1相位—>第3相位-->第2相位—>第1相位，等等。

上述循环方案任选一种进行控制均可。

所述相位方案可以实现13股交通流之间没有冲突，即实现了零冲突。

基于本发明的布局而设置的其他交通控制相位方案都属于本发明。

换乘方法

所述换乘交通流有3股，包括u左站处原地换乘交通流和2股换乘交通流12。到达u左站处的乘客无需移动，在原地换乘不同线路。来自下边的公交车流db到达u左站停靠让乘客换乘，然后直接调头，形成公交车流ub；丁字交叉口的左下角区域和右下角区域为另外2个换乘区，即在l右站和d左站之间、d右站和r左站之间换乘，换乘距离短，不需要过斑马线。在换乘区不设置交通灯，乘客换乘时自由步行，换乘交通流属于行人交通流。根据人行道13和非机动车道14的布局约束，不过斑马线的非机动车和行人之间没有冲突。

对于“一路一线”公交模式而言，公交车到达交叉口时是直行，不左拐，也不右拐，所以乘客如果要左拐或者右拐必须下车换乘。

所述左站表示乘客到达丁字交叉口需要左拐时下车的站，所述右站表示乘客到达丁字交叉口需要右拐时下车的站。

例如，来自左边的乘客到达交叉口时如果需要右拐，则在l右站下车，然后步行到d左站等候公交车换乘。

来自左边的乘客到达交叉口时如果需要左拐，则在r左站下车，然后步行到d右站等候公交车换乘。当然，这种情况下左拐还有一个方案是在r左站或者l右站下车通过步行过斑马线也可以。

来自右边的乘客到达交叉口时如果需要左拐，则在u左站下车，无需步行而在原地等候db公交车流到来，然后换乘进入ub公交车流。

来自下边的乘客到达交叉口时如果需要右拐，则在d右站下车，然后步行到r左站等候公交车换乘。

对于u左站的乘客，如果需要左拐，可以先乘车到d左站下车，然后步行到l右站等候公交车换乘。当然这种情况还有一个方案，就是步行过斑马线到达l右站或者r左站等候公交车换乘。

相位方案的实现：

该相位方案简单易行，包括：

①交通信号灯的改造：

交通灯的设置有2个方案可选，其一是增加一个右转箭头灯而保留圆灯，其二是除了行人交通灯外，都用箭头灯，即左转、直行、右转箭头灯，而不用圆灯。其中公交车和社会车辆的直行交通流都使用同一个直行箭头灯，因为公交车流是直行的，而且按照相位方案，直行的车流和公交车流是同时放行的。

②交通信号控制机的改造：

对现有交通信号控制机的改造包括硬件和软件。

硬件对应于交通信号灯的改造，要求有对应于所述交通灯的控制电路及其通信线。

软件改造要求能实现图4的相位方案，而且在相位上不要求对公交进行优先控制，所以不影响社会车辆的通行。这种算法不考虑公交优先，简化了控制，实现起来相对简单。

实施例二

本实施例是针对单向4车道及超过4车道道路的设计。

如果道路单向有4个车道或者超过4个车道，则实施方案和3个车道的公交站布局方案、相位方案相同，唯一不同的是车道布局进行调整一下，即多余的1个车道或者多个车道根据实际情况分配给公交车流或者直行车流或者左转车流或者右转车流，根据统计的历史数据，多余的车道分配给流量较大的车流，例如，如果公交车流流量较大，则公交进口道和出口道分配2个车道。

实施例三

本实施例是针对单向2车道道路的设计。

对于单向2个车道的道路，未到达丁字交叉口时，公交车流和其他车流是混合在一起的，到达丁字交叉口的位置时必须扩建公交进口道和出口道，这样可以将公交车流分离出来，从公交进口道进入交叉口，从公交出口道离开交叉口，离开时又和其他车流合并在一起，没有公交专用道。在交叉口处的布局情况和图3的完全一致，差别是公交进口道和出口道是扩建的，同时公交站布局和相位控制方案和实施例一相同。

实施例四

本实施例是针对单向1车道道路的设计。

在城市最窄的道路一般也有2个车道，即单向一个车道，一般支线道路多数是这种情况，而且这种支线道路中丁字交叉口也占多数。这种情况如果在丁字交叉口有扩建空间，可以扩建为图3所示的单向3个车道，可以执行实施例1的方案，但一般没有扩建空间，这种情况实施例一的方案不适用，需要研究新的布局、控制和换乘方案，不属于本发明解决的问题。

实施例五

本实施例是针对不对称道路的设计。

不对称是指丁字交叉口的下方道路比较窄，例如，丁字交叉口左边和右边的道路属于同一个主干道，单向车道数如果大于或者等于3，则不需要扩建，如果主干道单向车道数等于2，则需要扩建为单向3车道。而下边的道路属于支线，车道数单向为2车道或者为1车道。如果下边的车道单向为2车道，此时在丁字交叉口处，下边道路要扩建为单向3个车道，此时可以执行实施例1的方案。如果下边的车道单向为1车道，则需要研究新的方案。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

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