本發(fā)明涉及交通管控領(lǐng)域，具體涉及一種基于微波地磁數(shù)據(jù)的交叉口最大排隊長度計算方法。

背景技術(shù)：

交叉口的最大排隊長度不僅可以反映交叉口處車流的運行狀況，也可以衡量交通擁擠程度、評價交叉口的總體運行效率、為交叉口處的交通優(yōu)化及信號配時提供有力的支持。

近年來，各個城市的機動車保有量不斷增長，尤其是早晚高峰期間，城市道路擁擠、交叉口二次排隊等情況愈發(fā)嚴重。雖然目前存在一些交叉口最大排隊長度的計算方法，但并未利用好現(xiàn)有的微波和地磁等交通基礎(chǔ)設(shè)施，也沒有得到各地交通部門的廣泛認可。

基于微波地磁數(shù)據(jù)來計算交叉口的最大排隊長度，實質(zhì)上是利用微波地磁設(shè)備獲取道路上離散分布的車輛基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，同時考慮交叉口中上一時段是否存在滯留車輛數(shù)，對最大排隊長度進行求解，如圖2所示，以路段微波設(shè)備所在的路段截面為參照線，獲取經(jīng)過該路段截面的車輛到達率，以交叉口的地磁設(shè)備所在截面為參照線，求得到達交叉口的車輛到達率，同時利用交叉口的地磁設(shè)備獲取各流向比例，融合加權(quán)移動平均法標定交叉口流向預(yù)測比例，再考慮交叉口中上一時段的滯留車輛數(shù)，最終計算出交叉口的最大排隊長度。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供了一種基于微波地磁數(shù)據(jù)的交叉口最大排隊長度計算方法，克服了目前在計算排隊長度中并未有效結(jié)合微波地磁數(shù)據(jù)的盲目性。

本發(fā)明先通過路段微波設(shè)備獲取上游路段的車輛到達率，結(jié)合車輛離散情況下的幾何分布優(yōu)化模型標定出交叉口處的車輛到達率，利用交叉口的地磁設(shè)備獲取各流向比例，融合加權(quán)移動平均法標定交叉口流向預(yù)測比例，同時考慮上一時段是否存在滯留車輛，對交叉口的最大排隊長度進行計算，提高了交叉口最大排隊長度計算的科學(xué)性和實用性。

本發(fā)明包括以下步驟：

A)根據(jù)微波和地磁分別獲取上游車輛到達率和交叉口流向比例

a)根據(jù)路段微波設(shè)備獲取上游路段的車輛到達率

這里包括如下三個參數(shù)：統(tǒng)計時間間隔△t，t_n時段內(nèi)路段微波采集的交通量Q(t_n)，上游路段的車輛到達率q_up(t_n)；

b)根據(jù)進口道地磁設(shè)備獲取交叉口流向比例

這里包括以下參數(shù)：t_n時段左轉(zhuǎn)流量L(t_n)，直行流量S(t_n)，右轉(zhuǎn)流量R(t_n)，左轉(zhuǎn)流向比例k_L(t_n)，直行流向比例k_S(t_n)，右轉(zhuǎn)流向比例k_R(t_n)，流向比例概率向量N(t_n)。

B)標定交叉口的車輛到達率和流向預(yù)測比例

a)結(jié)合幾何分布模型標定交叉口的車輛到達率

獲取上游路段的車輛到達率后，結(jié)合車輛離散情況下的幾何分布優(yōu)化模型，標定交叉口的車輛到達率；

這里包括如下幾個參數(shù):t_n時段內(nèi)交叉口的車輛到達率q_down(t_n)，統(tǒng)計時間間隔△t，各個時間段k，車隊離散系數(shù)α，路段微波設(shè)備所在截面至地磁設(shè)備所在截面之間的車輛行駛時間t₀；

b)融合加權(quán)移動平均法標定交叉口流向預(yù)測比例

為達到利用數(shù)據(jù)進行動態(tài)預(yù)測的目的，結(jié)合加權(quán)移動平均法，以三個連續(xù)的流向比例概率向量為一組數(shù)據(jù)來標定下一時段的流向比例概率預(yù)測向量；

這里的計算參數(shù)包括：t_n時段的流向比例概率預(yù)測向量N′(t_n)，左轉(zhuǎn)流向預(yù)測比例直行流向預(yù)測比例右轉(zhuǎn)流向預(yù)測比例三個權(quán)重系數(shù)α、β、γ。

C)計算一條車道的滯留車輛數(shù)

標定交叉口的車輛到達率和流向預(yù)測比例后，結(jié)合車道的飽和流率、綠信比、流向比例、車道數(shù)等交通參數(shù)，對一條車道的滯留車輛數(shù)進行求解；

這里的計算參數(shù)包括：t_n時段內(nèi)i流向一條車道的滯留車輛數(shù)R_i(t_n)，交叉口的車輛到達率q_down(t_n)，交叉口內(nèi)i流向的流向比例k_i(t_n)，i流向一條車道的飽和流率S_i，i流向的綠信比λ_i，i流向的綠燈通行時長t_ei，i流向的車道數(shù)m_i。

D)計算一條車道的最大排隊長度

根據(jù)以本時段到達率和流向比例確定的到達車輛數(shù)，綜合上一時段所滯留的車輛數(shù)，確定一條車道的最大排隊長度；

這里的計算參數(shù)包括：t_n時段內(nèi)i流向一條車道的最大排隊車輛數(shù)P_i(t_n)，交叉口的車輛到達率q_down(t_n)，交叉口內(nèi)i流向的流向比例k_i(t_n)，到達車輛修正系數(shù)γ，i流向的紅燈時長t_ri，i流向的車道數(shù)m_i，上一時段i流向一條車道的滯留車輛數(shù)R_i(t_n-1)。

本發(fā)明在交叉口最大排隊長度的計算方法中，先通過路段微波設(shè)備獲取上游路段的車輛到達率，結(jié)合車輛離散情況下的幾何分布優(yōu)化模型標定出交叉口處的車輛到達率，利用交叉口的地磁設(shè)備獲取各流向比例，融合加權(quán)移動平均法標定交叉口流向預(yù)測比例，同時考慮上一時段是否存在滯留車輛，對交叉口的最大排隊長度進行計算。

本發(fā)明有益效果：本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下特點：

1)本發(fā)明在計算交叉口的最大排隊長度過程中，所需的上游路段車輛到達率和交叉口的車輛到達率都是以路段微波數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)計算得來，交叉口的流向比例和流向預(yù)測比例都是由地磁數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)計算得來，充分體現(xiàn)了“數(shù)據(jù)時代”的特點。

2)本發(fā)明在一條車道滯留車輛數(shù)的計算方法中，利用交叉口的車輛到達率和流向比例的關(guān)系，并結(jié)合綠信比、飽和流率等交通參數(shù)，先求得某流向總的滯留車輛數(shù)，最后根據(jù)該流向的車道數(shù)將其平均到一條車道上。

3)本發(fā)明在交叉口的最大排隊長度計算方法中，利用交叉口的車輛到達率和流向比例的關(guān)系，并乘以到達車輛修正系數(shù)，同時考慮上一時段是否存在滯留車輛，對交叉口的最大排隊長度進行計算。

附圖說明

圖1是本發(fā)明方法流程圖；

圖2是路段微波和地磁設(shè)備布設(shè)示意圖；

圖3為時段、概率向量和預(yù)測向量之間的關(guān)系示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明作進一步說明：

如圖1所示，一種基于微波地磁數(shù)據(jù)的交叉口最大排隊長度計算方法,步驟包括：根據(jù)微波和地磁分別獲取上游車輛到達率和交叉口流向比例、標定交叉口的車輛到達率和流向預(yù)測比例、計算一條車道的滯留車輛數(shù)、計算一條車道的最大排隊長度。

A)根據(jù)微波和地磁分別獲取上游車輛到達率和交叉口流向比例

a)根據(jù)路段微波設(shè)備獲取上游路段的車輛到達率

這里包括如下三個參數(shù)：統(tǒng)計時間間隔△t，t_n時段內(nèi)路段微波采集的交通量Q(t_n)，上游路段的車輛到達率q_up(t_n)；

如圖2所示，在距離交叉口地磁設(shè)備L的上游路段布設(shè)微波檢測器，t_n時段內(nèi)路段微波設(shè)備采集的交通量為Q(t_n)，統(tǒng)計時間間隔為△t，以路段微波設(shè)備所在的路段截面為參照線，得到上游路段的車輛到達率為：

b)根據(jù)進口道地磁設(shè)備獲取交叉口流向比例

這里包括以下參數(shù)：t_n時段左轉(zhuǎn)流量L(t_n)，直行流量S(t_n)，右轉(zhuǎn)流量R(t_n)，左轉(zhuǎn)流向比例k_L(t_n)，直行流向比例k_S(t_n)，右轉(zhuǎn)流向比例k_R(t_n)，流向比例概率向量N(t_n)。

通過交叉口進口道布設(shè)的地磁設(shè)備，檢測到t_n時段的左轉(zhuǎn)流量L(t_n)、直行流量S(t_n)、右轉(zhuǎn)流量R(t_n)，得到t_n時段左轉(zhuǎn)的流向比例為：

直行的流向比例為：

右轉(zhuǎn)的流向比例為：

流向比例概率向量為：

N(t_n)＝(k_L(t_n),k_S(t_n),k_R(t_n))

流向比例概率向量中的分量k_L(t_n)、k_S(t_n)、k_R(t_n)分別為t_n時段交叉口左轉(zhuǎn)、直行、右轉(zhuǎn)的流向比例。

B)標定交叉口的車輛到達率和流向預(yù)測比例

a)結(jié)合幾何分布模型標定交叉口的車輛到達率

獲取上游路段的車輛到達率后，結(jié)合車輛離散情況下的幾何分布優(yōu)化模型，標定交叉口的車輛到達率；

這里包括如下幾個參數(shù):t_n時段內(nèi)交叉口的車輛到達率q_down(t_n)，統(tǒng)計時間間隔△t，各個時間段k，車隊離散系數(shù)α，路段微波設(shè)備所在截面至地磁設(shè)備所在截面之間的車輛行駛時間t₀；

以交叉口的地磁設(shè)備所在截面為參照線，結(jié)合優(yōu)化后的車輛離散情況下幾何分布模型，交叉口的車輛到達率為：

b)融合加權(quán)移動平均法標定交叉口流向預(yù)測比例

為達到利用數(shù)據(jù)進行動態(tài)預(yù)測的目的，結(jié)合加權(quán)移動平均法，以三個連續(xù)的流向比例概率向量為一組數(shù)據(jù)來標定下一時段的流向比例概率預(yù)測向量；

這里的計算參數(shù)包括：t_n時段的流向比例概率預(yù)測向量N′(t_n)，左轉(zhuǎn)流向預(yù)測比例直行流向預(yù)測比例右轉(zhuǎn)流向預(yù)測比例三個權(quán)重系數(shù)α、β、γ；

利用加權(quán)移動平均法，以三個連續(xù)的流向比例概率向量為一組數(shù)據(jù)來標定下一時段的流向比例概率預(yù)測向量，以此達到動態(tài)預(yù)測的目的，t_n時段流向比例概率預(yù)測向量為：

流向比例概率預(yù)測向量中的分量即為所預(yù)測的t_n時段交叉口左轉(zhuǎn)、直行、右轉(zhuǎn)的流向比例。

如圖3所示，t₀時段流向比例概率向量為N(t₀)，t₁時段流向比例概率向量為N(t₁)，t₂時段流向比例概率向量為N(t₂)，t₃時段流向比例概率向量為N(t₃)，則t₃時段的流向比例概率預(yù)測向量為：

N′(t₃)＝αN(t₀)+βN(t₁)+γN(t₂)

t₄時段的流向比例概率預(yù)測向量為：

N′(t₄)＝αN(t₁)+βN(t₂)+γN(t₃)

按照上述方法，對流向比例概率預(yù)測向量逐步進行動態(tài)標定。

C)計算一條車道的滯留車輛數(shù)

標定交叉口的車輛到達率和流向預(yù)測比例后，結(jié)合車道的飽和流率、綠信比、流向比例、車道數(shù)等交通參數(shù)，對一條車道的滯留車輛數(shù)進行求解；

這里的計算參數(shù)包括：t_n時段內(nèi)i流向一條車道的滯留車輛數(shù)R_i(t_n)，交叉口的車輛到達率q_down(t_n)，交叉口內(nèi)i流向的流向比例k_i(t_n)，i流向一條車道的飽和流率S_i，i流向的綠信比λ_i，i流向的綠燈通行時長t_ei，i流向的車道數(shù)m_i；

在本發(fā)明中，滯留車輛數(shù)是指上一時段的排隊車輛中，在綠燈期間并未通過停車線而造成二次排隊的車輛數(shù)；在計算一條車道的滯留車輛數(shù)時，利用交叉口的車輛到達率和流向比例的關(guān)系，并結(jié)合綠信比、飽和流率等交通參數(shù)，先求得某流向總的滯留車輛數(shù)，最后除以該流向的車道數(shù)，將總的滯留車輛數(shù)平均到一條車道上，一條車道的滯留車輛數(shù)為：

在上式中，交叉口的流向i取值L、S、R，分別代表左轉(zhuǎn)、直行、右轉(zhuǎn)的流向；如上式所示，若某流向到達的車輛數(shù)小于其通行能力，滯留的車輛數(shù)則為0。

D)計算一條車道的最大排隊長度

根據(jù)以本時段到達率和流向比例確定的到達車輛數(shù)，綜合上一時段所滯留的車輛數(shù)，以此確定一條車道的最大排隊長度；

這里的計算參數(shù)包括：t_n時段內(nèi)i流向一條車道的最大排隊車輛數(shù)P_i(t_n)，交叉口的車輛到達率q_down(t_n)，交叉口內(nèi)i流向的流向比例k_i(t_n)，到達車輛修正系數(shù)γ，i流向的紅燈時長t_ri，i流向的車道數(shù)m_i，上一時段i流向一條車道的滯留車輛數(shù)R_i(t_n-1)。

在計算一條車道的最大排隊長度時，利用本時段交叉口的車輛到達率和流向比例的關(guān)系，并用到達車輛修正系數(shù)加以修正先求得某流向紅燈期間總的到達車輛數(shù)，再除以該流向的車道數(shù)，最后加上上一時段所滯留的車輛數(shù)，一條車道的最大排隊長度為：

應(yīng)當指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。