CN105679024B - 一种道路交叉口排队长度计算方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种道路交叉口排队长度计算方法，包括：步骤1：建立道路交叉口排队长度模型：Lq＝(Q2‑Q1)*LC；通过所述道路交叉口排队长度模型计算道路交叉口排队长度；步骤2：通过公式(1)对所述道路交叉口排队长度模型进行修正，其中，公式(1)满足公式(2)、(3)、(4)；步骤3：通过如下方法对步骤1的道路交叉口排队长度进行累计误差修正：(a)零值修正：在一段时间内，若均无车辆通过检测器Ⅰ与检测器Ⅱ，且两检测器之间无车辆存留，则将排队长度调整为0；(b)满值修正：在一段时间内，若均无车辆通过检测器Ⅰ与检测器Ⅱ，且两检测器之间有较多车辆存留，则将排队长度调整为L2‑L1。本发明通过迭代计算能够实时计算道路交叉口的排队长度。
Description
技术领域
本发明涉及一种道路交叉口排队长度计算方法，应用于道路交叉口的交通运营管理领域。
背景技术
近年来，我国城市道路交叉口的交通堵塞问题日趋严重。随着车辆的保有量的不断上升，城市道路日益拥堵，从而导致城市道路交通事故频发。一旦道路上发生拥堵，将直接降低路网的运行效率，也容易诱发二次事故。减少交通事故带来的负面影响的有效途径，是通过实时运算拥堵造成的影响，根据计算可得到道路达到最大排队长度的时间，为采取有效的措施处理拥堵提供可靠的理论依据。排队长度是衡量交叉口拥堵程度的重要指标，是交叉口信号控制优化技术中重要的输入条件，因此准确的采集获得排队长度指标具有重要意义。排队长度的引入可以根据进口道的几何线型和车道功能加以更好分配信号时间。
中国专利文献CN102034353A公开了一种基于固定检测器的城市道路交通事故排队长度测算方法。该方法是基于在道路中设置的固定检测器，用以检测车辆的离去率，通过采用城市道路组合交通流来描述车辆到达的特征。根据车辆的到达率和离去率，建立基于固定检测器的排队长度测算方法，再根据交通事故持续的时间，计算交通事故造成的最大排队长度。该方法能够计算发生在固定检测器沿车辆行驶方向前方的交通事故造成拥堵的车辆排队长度。但是，道路上车辆发生碰撞的位置具有随机性，可能发生在固定检测器前方，也可能发生在固定检测器后方，上述专利文献公开的方法无法计算实际中所有碰撞发生的位置，通用性差。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种具有良好通用性和准确性、通过道路交叉口排队长度模型对道路交叉口排队长度进行计算的道路交叉口排队长度计算方法。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案予以实现：
一种道路交叉口排队长度计算方法，包括：
步骤1：建立道路交叉口排队长度模型：
Lq＝(Q2-Q1)*LC
其中：Lq：道路交叉口车辆排队长度；LC为车身长度与平均车头距离之和，Q1：为一个周期内本相位绿灯时间段内通过检测器I的交通量，Q2：为一个周期内本相位绿灯时间段内通过检测器II的交通量；
通过所述道路交叉口排队长度模型计算道路交叉口排队长度；
步骤2：通过公式(1)对所述道路交叉口排队长度模型进行修正，其中，公式(1)满足公式(2)、(3)、(4)；
公式(1)：
公式(2)：
公式(3)：
n-θ≥0；
公式(4)：
queue(n)≥0；
其中，第k进口道第m车道第n步的排队长度；
arri(n-θ)：第i个上游检测器第n-θ步的到达车辆数；
Lai(n-θ)：第i个上游检测器第n-θ步的到达车辆长度；
depj(n)：第j个下游检测器第n步的驶离车辆数；
Fm：m车道下游检测器的最大个数；
DN：m车道上游检测器的个数；
k进口道车辆排队数折减系数；
Ldj(n)：第j个下游检测器第n步的到达车辆长度；
第k进口道中车道m的总数目；
k:进口道的编号，代指交叉口的某个进口道；
v：车速，m/s；
a：减速度，m/s2；
Δt：时间步长，s；
qmax：两检测器间距，m；
queue(n)：第n步排队长度；
θ：上游检测器检测到车辆行驶到排队末端的旅行时间与时间段的比值；
步骤3：通过如下方法对步骤1的道路交叉口排队长度进行累计误差修正：
(a)零值修正：在一段时间内，若均无车辆通过检测器Ⅰ与检测器Ⅱ，且两检测器之间无车辆存留，则将排队长度调整为0；
(b)满值修正：在一段时间内，若均无车辆通过检测器Ⅰ与检测器Ⅱ，且两检测器之间有较多车辆存留，则将排队长度调整为L2-L1；L1为饱和点位置，L2为溢出点位置；
其中，检测器Ⅰ与检测器Ⅱ为两个相邻检测器。
与现有技术相比，本发明提供的技术方案考虑了以下修正因素：
1、考虑车辆在区间内的行驶时间(车辆分为以一定初速度进入区间行驶与车辆减速制动至停车开始排队过程)，从而准确的识别在区间内参与排队的车辆数与在行驶中为到达队尾参与排队的车辆数。
2、考虑车辆车型，不同车型车辆长度差异较大，当排队车辆数较多时，会造成排队长度估计的累积误差。
3、考虑车辆转向率，主要是用于对车辆换道行为导致同一车道检测器对之间流量守恒原理的修正。
4、能够实时计算道路交叉口的排队长度，而且考虑因素全面，具有很好的精度。
附图说明
图1是本发明所述排队长度检测区域示意图。
图中所示：1、检测器Ⅰ；2、检测器Ⅱ；3、溢出点；4、饱和点。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作详细描述：
参照图1所示排队长度检测区域的布置，本发明的道路交叉口排队长度计算方法，包括：
步骤1：建立道路交叉口排队长度模型：
Lq＝(Q2-Q1)*LC
其中：Lq：道路交叉口车辆排队长度；LC为车身长度与平均车头距离之和，Q1：为一个周期内本相位绿灯时间段内通过检测器I的交通量，Q2：为一个周期内本相位绿灯时间段内通过检测器II的交通量；
通过所述道路交叉口排队长度模型计算道路交叉口排队长度。
步骤2：通过公式(1)对所述道路交叉口排队长度模型进行修正，其中，公式(1)满足公式(2)、(3)、(4)；
公式(1)：
公式(2)：
公式(3)：
n-θ≥0；
公式(4)：
queue(n)≥0；
其中，第k进口道第m车道第n步的排队长度；
arri(n-θ)：第i个上游检测器第n-θ步的到达车辆数；
Lai(n-θ)：第i个上游检测器第n-θ步的到达车辆长度；
depj(n)：第j个下游检测器第n步的驶离车辆数；
Fm：m车道下游检测器的最大个数；
DN：m车道上游检测器的个数；
k进口道车辆排队数折减系数；
Ldj(n)：第j个下游检测器第n步的到达车辆长度；
第k进口道中车道m的总数目；
k:进口道的编号，代指交叉口的某个进口道；
v：车速，m/s；
a：减速度，m/s2；
Δt：时间步长，s；
qmax：两检测器间距，m；
queue(n)：第n步排队长度；
θ：上游检测器检测到车辆行驶到排队末端的旅行时间与时间段的比值；旅行时间指车辆从上游检测器行驶到排队末端的时间。
需要说明的是，其中，k是进口的编号，代指交叉口的某个进口；m为交叉口某进口的某个车道；n为划分的时间步长，即在做迭代计算时的最小时间单位。
步骤3：通过如下方法对步骤1的道路交叉口排队长度进行累计误差修正：
(a)零值修正：在一段时间内，若均无车辆通过检测器Ⅰ与检测器Ⅱ，且两检测器之间无车辆存留，则将排队长度调整为0；
(b)满值修正：在一段时间内，若均无车辆通过检测器Ⅰ与检测器Ⅱ，且两检测器之间有较多车辆存留，则将排队长度调整为L2-L1。L1为饱和点位置，L2为溢出点位置；
其中，检测器Ⅰ与检测器Ⅱ为两个相邻检测器。
本发明通过对道路交叉口排队长度模型的修正，迭代计算能够实时计算交叉口的排队长度。与现有技术相比，本发明提供的技术方案考虑了以下修正因素：
1、考虑车辆在区间内的行驶时间(车辆分为以一定初速度进入区间行驶与车辆减速制动至停车开始排队过程)，从而准确的识别在区间内参与排队的车辆数与在行驶中为到达队尾参与排队的车辆数。
2、考虑车辆车型，不同车型车辆长度差异较大，当排队车辆数较多时，会造成排队长度估计的累积误差。
3、考虑车辆转向率，主要是用于对车辆换道行为导致同一车道检测器对之间流量守恒原理的修正。
4、能够实时计算道路交叉口的排队长度，而且考虑因素全面，具有很好的精度。
Claims (1)
1.一种道路交叉口排队长度计算方法，其特征在于，包括：
步骤1：建立道路交叉口排队长度模型：
Lq＝(Q2-Q1)*LC
其中：Lq：道路交叉口车辆排队长度；LC为车身长度与平均车头距离之和，Q1：为一个周期内本相位绿灯时间段内通过检测器I的交通量，Q2：为一个周期内本相位绿灯时间段内通过检测器II的交通量；
通过所述道路交叉口排队长度模型计算道路交叉口排队长度；
步骤2：通过公式(1)对所述道路交叉口排队长度模型进行修正，其中，公式(1)满足公式(2)、(3)、(4)；
公式(1)：
公式(2)：
公式(3)：
n-θ≥0；
公式(4)：
queue(n)≥0；
其中，第k进口道第m车道第n步的排队长度；
arri(n-θ)：第i个上游检测器第n-θ步的到达车辆数；
Lai(n-θ)：第i个上游检测器第n-θ步的到达车辆长度；
depj(n)：第j个下游检测器第n步的驶离车辆数；
Fm：m车道下游检测器的最大个数；
DN：m车道上游检测器的个数；
k进口道车辆排队数折减系数；
Ldj(n)：第j个下游检测器第n步的到达车辆长度；
第k进口道中车道m的总数目；
k:进口道的编号，代指交叉口的某个进口道；
v：车速，m/s；
a：减速度，m/s2；
Δt：时间步长，s；
qmax：两检测器间距，m；
queue(n)：第n步排队长度；
θ：上游检测器检测到车辆行驶到排队末端的旅行时间与时间段的比值；
步骤3：通过如下方法对步骤1的道路交叉口排队长度进行累计误差修正：
(a)零值修正：在一段时间内，若均无车辆通过检测器Ⅰ与检测器Ⅱ，且两检测器之间无车辆存留，则将排队长度调整为0；
(b)满值修正：在一段时间内，若均无车辆通过检测器Ⅰ与检测器Ⅱ，且两检测器之间有较多车辆存留，则将排队长度调整为L2-L1；L1为饱和点位置，L2为溢出点位置；
其中，检测器Ⅰ与检测器Ⅱ为两个相邻检测器。
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