信號交叉口飽和狀態(tài)下車輛排隊長度計算方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種信號交叉口飽和狀態(tài)下車輛排隊長度計算方法，該方法基于交通波理論，包括下述步驟：（1）采集信號交叉口的信息；（2）計算信號交叉口飽和排隊長度，并在距離停車線信號交叉口飽和排隊長度之處安置車輛檢測器；（3）實時監(jiān)測車輛檢測器的占有率，通過檢測車輛檢測器的占有率確認車輛排隊狀態(tài)；且通過占有率確定狀態(tài)轉(zhuǎn)換時間點；（4）車輛排隊長度模型建立計算；最終實現(xiàn)本發(fā)明的在信號交叉口飽和狀態(tài)下排隊車輛長度的計算方法。本發(fā)明具有準確性高、計算復雜度低的優(yōu)點，可滿足實際應用的需要。
【專利說明】信號交叉口飽和狀態(tài)下車輛排隊長度計算方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及智能交通【技術領域】，具體是一種基于交通波理論的飽和信號交叉口車輛排隊長度的計算方法。
【背景技術】
[0002]車輛排隊長度和排隊持續(xù)時間是交通管理與控制部門制定和實施管理控制措施的重要依據(jù)，對車輛排隊長度和排隊時間計算方法進行研究具有重要的實際意義和應用價值。
[0003]在交通流理論的研究過程中，先后提出了多種排隊長度計算方法，其中較為經(jīng)典的是MILLER、AKCELIK、SYNCHR03、SIGNAL94、TRANSYT排隊長度模型。然這些模型要求各進口道的車輛平均到達率在整個時間段內(nèi)穩(wěn)定不變，且需要實時準確的測量一段時間內(nèi)的車輛到達率，在信號交叉口飽和的情況下，車輛檢測器被長時間占據(jù)，此時，車輛檢測器無法及時準確的測量到 車輛到達率，因此以上的模型便無法準確的測量出車輛排隊長度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對現(xiàn)有車輛排隊長度的計算方法上的不足，本發(fā)明提供一種信號交叉口飽和狀態(tài)下車輛排隊長度計算方法，利用交通波理論，建立了適應于飽和狀態(tài)下的車輛排隊長度模型，并利用VISSIM仿真軟件進行驗證，可實現(xiàn)精確、高效的車輛排隊長度計算采集功能，彌補現(xiàn)有技術在車輛飽和情況下的不足。本發(fā)明采用的技術方案是:
[0005]一種信號交叉口飽和狀態(tài)下車輛排隊長度計算方法，包括下述步驟:
[0006](I)采集信號交叉口的幾何特征信息、信號燈配時信息和飽和流量，主要包括下述參數(shù):信號交叉口車道數(shù)量，車道寬度，具體配時方案，有效綠燈時間、平均車輛長度；
[0007](2)通過有效綠燈時間、飽和流量以及平均車輛長度計算信號交叉口飽和排隊長度，并在距離停車線信號交叉口飽和排隊長度之處安置車輛檢測器；
[0008](3)實時監(jiān)測車輛檢測器的占有率,通過檢測車輛檢測器的占有率確認車輛排隊狀態(tài)；且通過占有率確定狀態(tài)轉(zhuǎn)換時間點；
[0009](4)針對不同的排隊狀態(tài)建立相應的車輛排隊長度模型進行車輛排隊長度的計
笪
ο
[0010]本發(fā)明的優(yōu)點在于:本發(fā)明通過利用交通波理論，通過對整個停車過程不同交通狀態(tài)的分析，解決在飽和狀態(tài)下信號交叉口的實時排隊長度計算。該模型針對飽和狀態(tài)信號交叉口實時排隊長度計算具有較定數(shù)更好的準確性，大大提高了檢測精度和效率，可以滿足信號配時和交通管理的需求。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1為本發(fā)明的技術路線流程圖。
[0012]圖2為本發(fā)明的時間點檢測判斷流程圖?！揪唧w實施方式】
[0013]下面結合具體附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。
[0014]如圖1所示，本發(fā)明所提出的信號交叉口飽和狀態(tài)下車輛排隊長度計算方法，包括以下步驟:
[0015](I)采集信號交叉口的幾何特征信息、信號燈配時信息和飽和流量，主要包括下述參數(shù):信號交叉口車道數(shù)量，車道寬度，具體配時方案，有效綠燈時間、平均車輛長度；
[0016](2)通過有效綠燈時間、飽和流量以及平均車輛長度計算信號交叉口飽和排隊長度，并在距離停車線信號交叉口飽和排隊長度之處安置車輛檢測器；
[0017](3)實時監(jiān)測車輛檢測器的占有率，通過檢測車輛檢測器的占有率確認車輛排隊狀態(tài)；
[0018](4)針對不同的排隊狀態(tài)建立相應的車輛排隊長度模型進行車輛排隊長度的計
笪
[0019]以上可以看出，本發(fā)明主要由數(shù)據(jù)采集(步驟I)、檢測器安置(步驟2)、時間點確認(步驟3)、建立模型計算(步驟4)等部分組成。所述數(shù)據(jù)采集是通過線圈采集，視頻回放，人工現(xiàn)場測量等方式采集需要的交通參數(shù)；所述檢測器安置部分，負責將檢測器安置在車輛排隊的飽和位置；所述時間點確認部分，通過占有率確定狀態(tài)轉(zhuǎn)換時間點；所述模型建立計算部分，負責建立在不同狀態(tài)下的排隊長度計算模型。
[0020]數(shù)據(jù)采集部分主要涉及車道幾何數(shù)據(jù)、交通流數(shù)據(jù)采集等內(nèi)容。具體步驟如下:
[0021](1.1)通過實地測量的方法采集信號交叉口的幾何特性和信號燈配時；
[0022](1.2)通過錄像回放的方式統(tǒng)計信號交叉口的車輛類型分布，計算車輛的平均長度；
[0023](1.3)通過錄像回放的方式采集信號交叉口的有效綠燈時間內(nèi)的飽和流量。
[0024]檢測器安置部分主要將檢測器安置在車輛排隊的飽和位置。具體步驟如下:
[0025](2.1)通過信息采集到的信號交叉口和交通流量的參數(shù)計算得到信號交叉口飽和排隊長度Ld ；
[0026](2.2)將車輛檢測器安置在距離停車線Ld的位置。
[0027]時間點確認部分，通過占有率確定狀態(tài)轉(zhuǎn)換時間點。具體步驟如下:
[0028](3.1)通過大量時間序列數(shù)據(jù)，確定檢測器占有率為100%的第一時間閾值4s ；
[0029](3.2)實時監(jiān)測車輛檢測器的占有率，若占有率為100%的占有時間小于4s，則此時的排隊長度未達到飽和狀態(tài)；
[0030](3.3)若占有率為100%的時間超過4s，則記錄下此時的時間點Ta，此時排隊的長度不斷累積，當開始放行時，排隊開始消散，當占有率為100%的時間小于4s時，記錄下此時的時間點Tb，而后交通狀態(tài)開始轉(zhuǎn)變，當占有率為O的時間超過2s (第二時間閾值設為2s)時，記錄下此時的時間點T。。
[0031]在建立模型計算部分，本發(fā)明主要利用了交通波理論進行分析。算法流程如圖2所示，具體步驟如下:
[0032](4.1)通過監(jiān)測時間點，判斷交通狀態(tài)；當時間點Ta不存在時，此時排隊長度沒有蔓延到檢測器的位置，可采用非飽和狀態(tài)下的排隊長度計算(本發(fā)明不涉及這一塊內(nèi)容，介紹從略)；當檢測到時間點Ta，Tb, T。，則構建飽和狀態(tài)下車輛排隊長度計算模型，進行計算；
[0033](4.2)計算排隊車輛交通啟動波波速V2 ;當有效綠燈時間開始時，停車線內(nèi)停止的車輛將以最佳的交通流密度和車流量駛離停車線，此時由于啟動而產(chǎn)生的波，以V2的波速向后傳播。
[0034]
【權利要求】
1.一種信號交叉口飽和狀態(tài)下車輛排隊長度計算方法，其特征在于，包括下述步驟: (1)采集信號交叉口的幾何特征信息、信號燈配時信息和飽和流量，主要包括下述參數(shù):信號交叉口車道數(shù)量，車道寬度，具體配時方案，有效綠燈時間、平均車輛長度； (2)通過有效綠燈時間、飽和流量以及平均車輛長度計算信號交叉口飽和排隊長度，并在距離停車線信號交叉口飽和排隊長度之處安置車輛檢測器； (3)實時監(jiān)測車輛檢測器的占有率，通過檢測車輛檢測器的占有率確認車輛排隊狀態(tài)；且通過占有率確定狀態(tài)轉(zhuǎn)換時間點； (4)針對不同的排隊狀態(tài)建立相應的車輛排隊長度模型進行車輛排隊長度的計算。
2.如權利要求1所述的信號交叉口飽和狀態(tài)下車輛排隊長度計算方法，其特征在于，步驟(1)中信息采集包括以下步驟: (1.1)通過實地測量的方法采集信號交叉口的幾何特性和信號燈配時； (1.2)通過錄像回放的方式統(tǒng)計信號交叉口的車輛類型分布，計算車輛的平均長度； (1.3)通過錄像回放的方式采集信號交叉口的有效綠燈時間內(nèi)的飽和流量。
3.如權利要求2所述的信號交叉口飽和狀態(tài)下車輛排隊長度計算方法，其特征在于，步驟⑵包括以下步驟: (2.1)通過信息采集到的信號交叉口和交通流量的參數(shù)計算得到信號交叉口飽和排隊長度Ld; (2.2)將車輛檢測器安置在距離停車線Ld的位置。
4.如權利要求3所述的信號交叉口飽和狀態(tài)下車輛排隊長度計算方法，其特征在于，步驟(3)中狀態(tài)轉(zhuǎn)換時間點的確認包括以下步驟: (3.1)確定一個檢測器占有率為100%的第一時間閾值； (3.2)實時監(jiān)測車輛檢測器的占有率，若占有率為100%的占有時間小于第一時間閾值，則此時的車輛排隊長度未達到飽和狀態(tài)； (3.3)若占有率為100%的時間超過第一時間閾值，則記錄下此時的時間點Ta，此時排隊的長度不斷累積，當開始放行時，排隊開始消散，當占有率為100%的時間小于第一時間閾值時，記錄下此時的時間點Tb，而后交通狀態(tài)開始轉(zhuǎn)變，當占有率為O的時間超過第二時間閾值時，記錄下此時的時間點T。。
5.如權利要求4所述的信號交叉口飽和狀態(tài)下車輛排隊長度計算方法，其特征在于: 第一時間閾值為4s，第二時間閾值為2s。
6.如權利要求4或5所述的信號交叉口飽和狀態(tài)下車輛排隊長度計算方法，其特征在于，步驟(4)中建立車輛排隊長度模型進行車輛排隊長度的計算具體包括以下步驟: (4.1)通過監(jiān)測時間點，判斷交通狀態(tài)；當檢測到時間點Ta，Tb，T。，則構建飽和狀態(tài)下車輛排隊長度計算模型； (4.2)計算排隊車輛交通啟動波波速V2 ；

7.如權利要求6所述的信號交叉口飽和狀態(tài)下車輛排隊長度計算方法，其特征在于:校正系數(shù)α的取值為1.25。
【文檔編號】G08G1/01GK103942957SQ201410146697
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年4月11日 優(yōu)先權日:2014年4月11日
【發(fā)明者】李昱, 臺憲青, 王艷軍, 趙旦譜 申請人:江蘇物聯(lián)網(wǎng)研究發(fā)展中心