專利名稱：基于雙截面檢測器的信號(hào)交叉口延誤測定方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于交通信號(hào)控制領(lǐng)域，具體涉及一種基于雙截面檢測器的信號(hào)交叉口延
誤測定方法。
背景技術(shù)：
交叉口是城市道路交通的咽喉，交叉口交通運(yùn)行狀況的好壞直接影響著交通出行 的質(zhì)量，而延誤是評(píng)價(jià)信號(hào)控制交叉口服務(wù)水平和優(yōu)化信號(hào)配時(shí)方案的重要參數(shù)，因此延 誤無論對(duì)于交通設(shè)計(jì)還是交通評(píng)價(jià)都至關(guān)重要。 所謂延誤，是指車輛在信號(hào)控制交叉口上受阻、行駛時(shí)間損失的指標(biāo)，它直接反映 了機(jī)動(dòng)車出行者穿越交叉口的時(shí)間損失。然而延誤同時(shí)也是一個(gè)難以得到的參數(shù)。傳統(tǒng)的 延誤獲取方法主要有兩種分類理論模型計(jì)算方法和現(xiàn)場觀測方法。理論模型計(jì)算方法中 最典型的是"美國道路通行能力手冊"(HCM2000)給出的延誤計(jì)算公式，這些公式是基于一 定的車輛到達(dá)模式，并且預(yù)設(shè)的參數(shù)可能對(duì)特定的交叉口并不適用，所以HCM的延誤計(jì)算 公式對(duì)于交通控制和評(píng)價(jià)的目的來說并不夠精確?，F(xiàn)場觀測方法雖然能比較精確的獲得交 叉口停車延誤值，但具有樣本量低、成本高、勞動(dòng)強(qiáng)度大、后期數(shù)據(jù)處理工作量大等缺陷，不 能實(shí)時(shí)地、全時(shí)段地獲得交叉口延誤值，因此不能用于優(yōu)化信號(hào)配時(shí)。 近年來，隨著交通檢測技術(shù)的發(fā)展，基于檢測器的延誤獲取方法得到了長足的發(fā) 展。經(jīng)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，基于檢測器的延誤獲取方法可以按照檢測器的排數(shù)分為 單截面和雙截面兩種。單截面方法將檢測器放置在交叉口進(jìn)口道停車線或者進(jìn)口道上游， 它的問題在于需要假定車輛是按照一定的模式到達(dá)或者離開，這可能會(huì)與車輛的實(shí)際情 況不符合，造成延誤測定的誤差。 雙截面方法在交叉口進(jìn)口道停車線和進(jìn)口道上游都設(shè)置檢測器，因此車輛的到達(dá) 和離開情況是明確的，但在推算延誤時(shí)會(huì)面臨以下問題和挑戰(zhàn) (1)如Ahmed Abdel-Rahim等在Transportation Research Board (TRB)發(fā)表 的"Automated Measurement of Approach Delay at Signalized Intersections :A VehicleEvent-Based Method (基于車輛事件的信號(hào)控制交叉口延誤獲取方法)"采用"先 進(jìn)先出，一一對(duì)應(yīng)"的原則為每輛車選擇通過兩個(gè)截面的時(shí)刻，得到車輛在兩個(gè)截面間的行 程時(shí)間，再通過與自由流行駛時(shí)間的差值得到每輛車在交叉口的延誤。這種方法的缺陷在 于一旦出現(xiàn)檢測誤差，會(huì)產(chǎn)生車輛通過兩個(gè)截面時(shí)刻的配對(duì)"錯(cuò)位"，且由"錯(cuò)位"導(dǎo)致的誤 差會(huì)一直累積下去。 (2)將多車道進(jìn)口道簡單地拆分成一條條單獨(dú)的車道來處理，而車輛在車道間變 道的情形未予以考慮。 (3)城市道路交叉口一般都采用進(jìn)口道拓寬設(shè)計(jì)，兩個(gè)截面的車道數(shù)目不相同，目 前針對(duì)變車道條件下的研究未見公開發(fā)表。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有雙截面測定延誤的技術(shù)和研究中存在的不足，特別是 針對(duì)進(jìn)口道拓寬、車輛排隊(duì)長度較長的情形，提出一種新的基于雙截面檢測器的信號(hào)交叉 口延誤測定方法。 本方法有如下四個(gè)特點(diǎn)一、延誤精度不會(huì)因?yàn)檐囕v在兩個(gè)截面間存在不規(guī)則駕駛 行為(如變道、超車等)而受到影響，因此特別適用于變車道的情形；二、車輛無需一一對(duì)應(yīng)， 不存在累積誤差；三、檢測器的檢測誤差有對(duì)延誤計(jì)算精度影響不大；四、檢測設(shè)備不受限 制，可以利用已經(jīng)安裝的線圈、微波雷達(dá)以及視頻等檢測設(shè)備，也可以利用移動(dòng)采集設(shè)備。本 方法實(shí)時(shí)性強(qiáng)、計(jì)算精度高，能夠用于評(píng)價(jià)信號(hào)控制交叉口服務(wù)水平和優(yōu)化信號(hào)配時(shí)方案。
為達(dá)到以上目的，本發(fā)明提出的基于雙截面檢測器的信號(hào)交叉口延誤測定方法， 首先在一個(gè)信號(hào)周期結(jié)束后，從停車線處的檢測器(近端檢測器)的檢測數(shù)據(jù)中獲取在這 周期內(nèi)第一輛車在交叉口停下的時(shí)刻以及綠燈期間從停車線駛離的車輛信息(包括車輛 駛離時(shí)刻，車型信息)，然后根據(jù)第一輛車停車時(shí)刻和最后一輛車通過停車線的時(shí)刻，以及 自由流行駛時(shí)間，推算這兩輛車經(jīng)過進(jìn)口道上游檢測器(遠(yuǎn)端檢測器)的大致時(shí)刻，再以這 兩個(gè)時(shí)刻作為一個(gè)時(shí)間區(qū)間的端點(diǎn)，從遠(yuǎn)端檢測器的檢測數(shù)據(jù)中篩選出在此時(shí)間區(qū)間范圍 內(nèi)車輛信息數(shù)據(jù)(包括車輛通過檢測器時(shí)刻、車型信息，車道信息)；最后根據(jù)車道和車型 信息從遠(yuǎn)端檢測數(shù)據(jù)中隨機(jī)選出一些合理的數(shù)據(jù)作為這周期駛離的車輛配對(duì)的通過遠(yuǎn)端 檢測截面的時(shí)刻。每輛車在兩個(gè)截面內(nèi)的行駛時(shí)間與自由流行駛時(shí)間的差值即為車輛在交 叉口的延誤。當(dāng)前周期內(nèi)所有車輛的延誤值與周期內(nèi)通行車輛數(shù)目的比值為該周期交叉路 口的平均延誤值。
具體步驟如下
(1)雙截面的選取 近端截面選取在停車線前l(fā)-5米范圍內(nèi)，目的是既能檢測到車輛駛離時(shí)刻，又能
檢測到第一輛車在交叉口停車時(shí)刻。遠(yuǎn)端截面選取在進(jìn)口道最大排隊(duì)長度之后的10-15米
范圍內(nèi)，確保排隊(duì)車輛不會(huì)溢出，使計(jì)算得到的延誤值為包含所有車輛停車延誤和減速延
誤在內(nèi)的交叉口信控延誤值。(2)自由流行駛時(shí)間的獲取 在交叉口進(jìn)行抽樣試驗(yàn)，統(tǒng)計(jì)在交叉口沒有停車的車輛通過兩個(gè)截面的時(shí)間，以 樣本平均行駛時(shí)間作為車輛的自由流行駛時(shí)間tf。
(3)檢測數(shù)據(jù)的周期劃分 在一個(gè)周期結(jié)束(以綠燈結(jié)束為標(biāo)志)后，從近端檢測數(shù)據(jù)中得到周期內(nèi)第一輛 車停車時(shí)刻ts和綠燈期間駛離的車輛通過停車線的時(shí)刻，記最后一輛車的駛離時(shí)刻為tn。 將在[ts_tf， tn_tf]時(shí)間區(qū)間內(nèi)經(jīng)過遠(yuǎn)端檢測器的車輛信息作為這個(gè)周期內(nèi)駛離的車輛配 對(duì)的經(jīng)過遠(yuǎn)端檢測截面時(shí)刻的選擇范圍。
(4)遠(yuǎn)端檢測數(shù)據(jù)的篩選 根據(jù)車道和車型信息從遠(yuǎn)端檢測數(shù)據(jù)中篩選出一些合理的數(shù)據(jù)作為這周期駛離 的車輛配對(duì)的通過遠(yuǎn)端檢測截面的時(shí)刻。最后得到每輛車在交叉口的延誤，取平均即得到 交叉口的控制延誤。 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明克服了傳統(tǒng)雙截面延誤測定方法需要設(shè)置基本假設(shè)、一一對(duì)應(yīng)導(dǎo)致配對(duì)"錯(cuò)位"、誤差累積的不足，具有計(jì)算簡便、實(shí)時(shí)性好、對(duì)檢測數(shù)據(jù)的容錯(cuò) 性高等優(yōu)點(diǎn)，特別適用于進(jìn)口道拓寬、排隊(duì)長度較長情況下的延誤獲取。


圖1為本發(fā)明的兩個(gè)檢測截面的位置示意圖。
圖2為本發(fā)明提出的基于雙截面檢測器的信號(hào)交叉口延誤測定方法流程框圖。
圖3為本發(fā)明實(shí)施例中直行車道組的真實(shí)延誤值與檢測延誤值的對(duì)比圖。
圖中標(biāo)號(hào)1為近端檢測器；2為遠(yuǎn)端檢測器；3為信號(hào)配時(shí)信息。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖1對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說明本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為 前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于 下述的實(shí)施例。 實(shí)施例1 :本測定方法用于某地東進(jìn)口道，遠(yuǎn)端檢測截面為三車道，近端截面為五 車道，其中包含三條直行車道，所要求的輸入設(shè)備包括1、在延誤計(jì)算車道的停車線前1-5 米范圍內(nèi)設(shè)置檢測器；2、進(jìn)口道最大排隊(duì)長度之后的10-15米處的所有車道設(shè)置檢測器。 所要求的輸入條件包括信號(hào)配時(shí)信息，車輛在兩個(gè)截面間的自由流行駛時(shí)間tf。
在獲取以上輸入信息后，以獲取直行車道組延誤為例，按照圖2所示的流程獲取 每個(gè)周期的信控延誤，步驟如下 (1)當(dāng)直行綠燈相位結(jié)束后，從直行車道組停車線處的三個(gè)檢測器的數(shù)據(jù)中獲得 周期內(nèi)所有車輛駛離的時(shí)刻ti，以及周期內(nèi)第一輛車停車時(shí)刻^和最后一輛車的駛離時(shí)刻 為t" (2)從遠(yuǎn)端檢測器獲得在[ts_tf， tn_tf]時(shí)間區(qū)間內(nèi)經(jīng)過的所有車輛數(shù)據(jù)； (3)從遠(yuǎn)端檢測數(shù)據(jù)中篩選出與直行車輛駛離時(shí)刻配對(duì)的數(shù)據(jù)。具體的方法有兩
種 方法一 車道信息，將遠(yuǎn)端檢測數(shù)據(jù)按車道的不同劃分為三組，根據(jù)預(yù)先標(biāo)定的遠(yuǎn) 端截面第i條車道總流量中直行的比例Pi，以次比例為概率對(duì)通過遠(yuǎn)端截面第i車道的每 輛車進(jìn)行隨機(jī)試驗(yàn)判斷車輛是否為直行車輛。 方法二 車型信息，將遠(yuǎn)端檢測數(shù)據(jù)按大中小車型劃分為n^、m^m 再從mi個(gè)遠(yuǎn)端 檢測數(shù)據(jù)中隨機(jī)選出ni個(gè)數(shù)據(jù)作為這個(gè)周期駛離的直行車輛中車型為i的W輛車。
(4)將遠(yuǎn)端檢測截面篩選出來的數(shù)據(jù)作為與車輛駛離時(shí)刻配對(duì)的數(shù)據(jù)，得到延誤 計(jì)算車道的周期車均延誤值D。公式中n為周期內(nèi)直行駛離的車輛數(shù)、為遠(yuǎn)端截面篩選 出來的與直行車輛駛離時(shí)刻配對(duì)的車輛經(jīng)過遠(yuǎn)端檢測截面時(shí)刻、ti為周期內(nèi)駛離的直行車 輛通過近端檢測截面的時(shí)刻，tf為車輛在兩個(gè)截面間的自由流行駛時(shí)間。
通過以上檢測方法，東進(jìn)口道的檢測延誤與實(shí)測延誤對(duì)比如圖3所示。從圖中可 以看出，每周期檢測延誤與真實(shí)延誤的平均誤差在10%以內(nèi)。
權(quán)利要求
一種基于雙截面檢測器的信號(hào)交叉口延誤測定方法，其特征在于在一個(gè)信號(hào)周期結(jié)束后，從停車線處的檢測器(近端檢測器)的檢測數(shù)據(jù)中獲取在這周期內(nèi)第一輛車在交叉口停下的時(shí)刻以及綠燈期間從停車線駛離的車輛信息，然后根據(jù)第一輛車停車時(shí)刻和最后一輛車通過停車線的時(shí)刻，以及自由流行駛時(shí)間，推算這兩輛車經(jīng)過進(jìn)口道上游檢測器或遠(yuǎn)端檢測器的大致時(shí)刻，再以這兩個(gè)時(shí)刻作為一個(gè)時(shí)間區(qū)間的端點(diǎn)，從遠(yuǎn)端檢測器的檢測數(shù)據(jù)中篩選出在此時(shí)間區(qū)間范圍內(nèi)車輛信息數(shù)據(jù)，最后根據(jù)車道和車型信息從遠(yuǎn)端檢測數(shù)據(jù)中選出一些合理的數(shù)據(jù)作為當(dāng)前周期駛離的車輛配對(duì)的通過遠(yuǎn)端檢測截面的時(shí)刻。兩個(gè)時(shí)刻的差值為車輛在兩個(gè)截面內(nèi)的行駛時(shí)間，再減去自由流行駛時(shí)間即為車輛在交叉口的延誤。當(dāng)前周期內(nèi)所有車輛的延誤值與周期內(nèi)通行車輛數(shù)目的比值為該周期交叉路口的平均延誤值。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于雙截面檢測器的信號(hào)交叉口延誤測定方法，其特征在于 具體步驟如下(1) 雙截面的選取近端截面選取在停車線前1-5米范圍內(nèi)，既能檢測到車輛駛離時(shí)刻，又能檢測到第一 輛車在交叉口停車時(shí)刻；遠(yuǎn)端截面選取在進(jìn)口道最大排隊(duì)長度之后的10-15米范圍內(nèi)，確 保排隊(duì)車輛不會(huì)溢出，使得計(jì)算得到的延誤值為包含所有車輛停車延誤和減速延誤在內(nèi)的 交叉口信控延誤值；(2) 自由流行駛時(shí)間的獲取在交叉口進(jìn)行抽樣試驗(yàn)，統(tǒng)計(jì)在交叉口沒有停車的車輛通過兩個(gè)截面的時(shí)間，以樣本 平均時(shí)間作為車輛的自由流行駛時(shí)間tf ;(3) 檢測數(shù)據(jù)的周期劃分在一個(gè)周期結(jié)束后，從近端檢測數(shù)據(jù)中得到周期內(nèi)第一輛車停車時(shí)刻^和綠燈期間駛離的車輛通過停車線的時(shí)刻，記最后一輛車的駛離時(shí)刻為t"將在[ts_tf， tn_tf]時(shí)間區(qū)間內(nèi)經(jīng)過遠(yuǎn)端檢測器的車輛信息作為這個(gè)周期內(nèi)駛離的車輛配對(duì)的經(jīng)過遠(yuǎn)端檢測截面時(shí)刻的選擇范圍；其中以綠燈結(jié)束為一個(gè)周期結(jié)束的標(biāo)志；(4) 遠(yuǎn)端檢測數(shù)據(jù)的篩選根據(jù)車道和車型信息從遠(yuǎn)端檢測數(shù)據(jù)中篩選出一些合理的數(shù)據(jù)作為這周期駛離的車 輛配對(duì)的通過遠(yuǎn)端檢測截面的時(shí)刻；最后得到每輛車在交叉口的延誤，取平均即得到交叉 口的控制延誤。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于雙截面檢測器的信號(hào)交叉口延誤測定方法，其特征在于 所述根據(jù)車道和車型信息從遠(yuǎn)端檢測數(shù)據(jù)中篩選出一些合理的數(shù)據(jù)作為當(dāng)前周期駛離的 車輛配對(duì)的通過遠(yuǎn)端檢測截面的時(shí)刻，具體為車道信息，將遠(yuǎn)端檢測數(shù)據(jù)按車道劃分為A組，A為遠(yuǎn)端檢測截面的車道數(shù)，根據(jù)預(yù) 先標(biāo)定的遠(yuǎn)端截面第i條車道總流量中通過近端延誤計(jì)算車道的比例Pi，以次比例為概率 對(duì)通過遠(yuǎn)端截面第i車道的每輛車進(jìn)行隨機(jī)試驗(yàn)判斷車輛是否通過近端延誤計(jì)算車道；或者車型信息，將遠(yuǎn)端檢測數(shù)據(jù)按大中小車型劃分為n^、m^m 再從mi個(gè)遠(yuǎn)端檢測數(shù) 據(jù)中隨機(jī)選出W個(gè)數(shù)據(jù)作為這個(gè)周期這條車道駛離的車型為i的W輛車。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于雙截面檢測器的信號(hào)交叉口延誤測定方法，具體步驟為在一個(gè)信號(hào)周期結(jié)束后，從停車線處檢測數(shù)據(jù)中獲取在這周期內(nèi)第一輛車在交叉口停下的時(shí)刻及綠燈期間從停車線駛離的車輛信息，根據(jù)第一輛車停車時(shí)刻和最后一輛車通過停車線的時(shí)刻、自由流行駛時(shí)間，推算這兩輛車經(jīng)過進(jìn)口道上游檢測器的大致時(shí)刻，再以這兩個(gè)時(shí)刻作為一個(gè)時(shí)間區(qū)間的端點(diǎn)，從檢測數(shù)據(jù)中篩選出在此時(shí)間區(qū)間范圍內(nèi)車輛信息數(shù)據(jù)，根據(jù)車道和車型信息選出合理的數(shù)據(jù)作為這周期駛離的車輛配對(duì)的通過遠(yuǎn)端檢測截面的時(shí)刻。每輛車在兩個(gè)截面內(nèi)的行駛時(shí)間與自由流行駛時(shí)間的差值即為車輛在交叉口的延誤。本發(fā)明具有計(jì)算簡便，實(shí)時(shí)性好，對(duì)檢測數(shù)據(jù)的容錯(cuò)性高等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G08G1/01GK101783073SQ20101002250
公開日2010年7月21日 申請日期2010年1月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月7日
發(fā)明者孫劍, 張惠玲, 李克平, 潘斌, 蘇貴民 申請人:同濟(jì)大學(xué)