CN102819957A - 基于上游线圈检测器信息的路段排队上溯识别方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于上游线圈检测器信息的路段排队上溯识别方法。本发明首先通过对目标路段上游线圈检测器的布设，获取所需的路段交通流信息；然后通过对多种排队情况的讨论，分析计算得到路段排队上溯时时间占有率的触发阈值；最后通过上游线圈检测器得到的某一周期i内的平均之间占有率与该周期内的触发阈值比较判断路段是否将要排队上溯。本发明提供的基于上游线圈检测器信息的路段排队上溯识别方法克服了现有方法模型复杂、无法确定触发阈值和受排队影响大等弱点。

Description

基于上游线圈检测器信息的路段排队上溯识别方法

技术领域

本发明涉及基于上游线圈检测器信息的路段排队上溯识别方法，其中通过对路段上游线圈检测器信息的处理得到路段排队上溯状态的识别。

背景技术

排队上溯是进口道出现过饱和现象的一种特殊情况，是路段交通状态极端恶化的表现。运用自动检测技术快速准确地判断路段是否将要演变为排队上溯状态，可以为道路交通控制策略的选择和控制策略转变触发时刻的确定提供有效的依据，直接决定相应控制策略的控制效果。

排队上溯研究始于20世纪60年代，早期的排队上溯研究包括交通波模型推导周期起动波与停车波交汇时刻模型、上游交叉口绿灯损失时间和车辆排队长度-车流密度宏观基本图等方法。这些算法均能较好的说明排队上溯的严重程度，但是存在算法模型复杂、所需初始数据多、无法确定控制策略转变触发阈值和受排队长度影响显著等弱点，很难实现工程应用。

因此，路段排队上溯识别方法的关键是如何更加合理地选取判断路段排队上溯的状态指标，准确方便地标定阈值、减少标定难度，提高方法应对各种交通状态的普适性。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供了一种基于上游线圈检测器信息的路段排队上溯识别方法。

本发明通过选取路段上游线圈检测器测得的时间占有率为状态指标，通过对多种排队情况的分析有效标定排队上溯状态的触发阈值，自动判别路段是否排队上溯。同时该方法变量少，易于工程实现。

本发明解决技术问题所采用的技术方案是：

（1）通过对目标路段上游线圈检测器的布设，获取所需的路段交通流信息；

（2）通过对多种排队情况的讨论，分析计算得到路段排队上溯时时间占有率的触发阈值；

（3）通过上游线圈检测器得到的某一周期i内的平均之间占有率与该周期内的触发阈值比较判断路段是否将要排队上溯。

本发明的显著性效果在于：本发明提供的基于上游线圈检测器信息的路段排队上溯识别方法克服了现有方法模型复杂、无法确定触发阈值和受排队影响大等弱点。通过选取上游占有率为指标，合理确定触发阈值，准确识别路段排队上溯，更好地为道路交通控制策略的选择和控制策略转变触发时刻的确定提供有效的依据。

附图说明

图1是路段排队上溯判别流程图；

图2是时间占有率阈值标定流程图；

图3是待识别路段上游线圈检测器布设示意图。

具体实施方式

图1图示了基于上游线圈检测器信息的路段排队上溯识别方法的基本流程。

（1）上游线圈检测器布设和断面信息获取。

图3图示了待识别路段上游线圈检测器布设方案，其特征为在待识别路段上游埋设环形线圈检测器，统计该断面交通流信息。在待检测路段上游直行路段距交叉口L _d处埋设环形线圈检测器a，本发明仅使用该线圈检测器获取的交通信息即可有效识别目标路段排队上溯情况。

根据确定的采样时间间隔，计算所需的信号周期内交通流量和时间占有率。

第i周期内流量计算方法：                                               

式中：q——特定时间段T内的流量（veh/h）；N——特定时间段T内检测得到的车辆数（veh）；T——特定时间段(h) 。

第i周期内时间占有率计算方法：

式中：o——特点时间段T内的时间占有率；t _n——第n辆车占用线圈检测器的时间。

（2）时间占有率触发阈值标定。

图2是基于上游线圈检测器信息的路段排队上溯识别方法的时间占有率阈值标定流程图。通过对多种排队情况的分析，得到统一的时间占有率阈值的表达式。

时间占有率计算：

。

式中：o——特定时间段T内的时间占有率；N——特定时间段T内检测得到的车辆数（veh）；L _eff ——有效车身长度（车身长度与线圈检测器长度之和）(m)；

——特定时间段T内的车辆车均速度（m/s）。

当最大排队长度小于线圈检测器与停车线之间的距离L _d时，N/T可认为是车流的平均车辆到达率

。由于车辆自上游交叉口驶至线圈检测器位置已基本离散，线圈检测器位置处的车辆速度均接近自由流速度u _f ，故有：

当排队长度大于线圈检测器距交叉口的位置时，线圈检测器被某排队车辆长时间占用，此时应分时段计算周期i内的时间占有率：

式中：o _i ——周期i内的时间占有率；t ₁——红灯启亮到停车波传至线圈检测器位置的时间；t ₂——停车波与起动波传至线圈检测器位置处的时间之差；t ₃——排队队尾消散至线圈检测器位置与起动波传至线圈检测器位置处的时间之差；t ₄——排队队尾消散至线圈检测器位置与本相位绿灯结束时刻的时间之差；o _stop ——拥堵状态下的时间占有率，取1；c——交叉口m处的第i个信号周期。

近似变换为：

式中：

——第i周期的平均车辆到达率。

对排队情况进行具体分析，得到t ₂的表达式：

情况一：红灯启亮时上游路段初始排队长度l小于线圈检测器到交叉口的距离L _d且起动波传至线圈检测器a的时间T ₁小于绿灯时间g，满足：

式中：T ₁——起动波传至线圈检测器a的时间；r——周期c内该相位的红灯时间

情况二：红灯启亮时上游路段初始排队长度l小于线圈检测器到交叉口的距离L _d且起动波传至线圈检测器a的时间T ₁大于绿灯时间g，满足：

情况三：红灯启亮时上游路段初始排队长度l大于线圈检测器到交叉口的距离L _d，满足：

为方便计算，以上三种情况得到的表达式均可用下式表示：

由此得到i周期内的占有率触发阈值：

式中：L _d——线圈检测器至交叉口m的距离；u _w ——起动波波速。

至此，得到基于上游线圈检测器信息的路段排队上溯识别方法中判别标准时间占有率的阈值。

（3）目标路段排队上溯识别

图1图示了路段排队上溯识别流程。针对某一周期i，若上游路段检测得到的周期平均时间占有率o _i大于其阈值o _i, max，则目标路段处于排队上溯状态。

Claims (4)

1. 基于上游线圈检测器信息的路段排队上溯识别方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

（1）通过选取目标路段上游线圈检测器时间占有率为评价指标，识别路段排队上溯；

（2）通过对多种排队情况的讨论，细化排队过程，分析计算得到路段排队上溯时时间占有率的触发阈值；

（3）通过上游线圈检测器得到的某一周期i内的平均时间占有率与该周期内的触发阈值比较判断路段是否将要排队上溯。

2.根据权利要求1所述的路段排队上溯识别方法，其特征在于：目标路段上游线圈检测器布设位置为直行车道。

3.根据权利要求1所述的路段排队上溯识别方法，其特征在于：时间占有率的触发阈值通过多种排队情况的讨论得到统一的表达方式：                                               

其中

表示i周期内的占有率触发阈值，

表示车流的平均车辆到达率，L _eff 表示有效车身长度，u _f 表示线圈检测器位置处的车辆速度均接近自由流速度，r表示周期c内该相位的红灯时间，c表示交叉口m处的第i个信号周期，L _d表示线圈检测器至交叉口m的距离，u _w 表示起动波波速。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的路段排队上溯识别方法，其特征在于：若信号周期内实时监测的平均时间占有率大于计算得到的时间占有率阈值，则目标路段排队上溯。

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