CN106297333A - 一种基于交叉口过车记录的干线绿波评估方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于交叉口过车记录的干线绿波评估方法，依托交叉口进口道安装的智能卡口检测设备获取干线绿波控制方向的过车检测数据；基于原始的过车检测数据生成干线交叉口在协同控制方向的过车信号图；基于过车信号图的特性分析以及车牌号码匹配情况，对分析时段内的干线绿波带实际的车辆通行状况初步分析；根据过车信号图以及设计绿波带内的车辆通行状况对干线绿波利用率进行分析与评估。本发明以智能卡口作为交通数据源，无需额外安装交通检测设备，以卡口过车记录为基础生成干线各交叉口在协同控制方向的过车信号图，分析各交叉口的车辆通行特性，在此基础上进行干线绿波利用率的分析，评估绿波控制的应用效果。

Description

一种基于交叉口过车记录的干线绿波评估方法

技术领域

本发明交通信号控制领域，涉及一种基于交叉口过车记录的干线绿波评估方法。

背景技术

当前，智能化的卡口电子警察设备在国内各城市应用广泛，尤其在城市主次干道上交通需求较大的交叉口，基于车牌识别技术实现对交叉口过车的监测和记录。卡口设备对于交叉口过车的检测数据能够反映交叉口以及干线的交通流实际运行情况。

城市实行干线协调绿波控制的目的是增加干线车辆通行率，缓解干线交通拥堵，提高整体运行效率。一般的干线绿波控制通过设计绿波通行速度实现干线的绿波带设计，车辆以设计时速行驶经过干线各交叉口能够实现不停车的通行。但在实际应用中，车辆的运行具有随机波动性，干线绿波的实际带宽一般难以到达设计水平。为此，根据干线车辆实际通行情况评估绿波信号控制的控制效果对于优化干线信号控制具有重要的意义。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种基于交叉口过车记录的干线绿波评估方法，根据对干线实际车辆通行情况的检测，在干线过车信号图的基础上实现直观的绿波实际应用效果评估。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种基于交叉口过车记录的干线绿波评估方法，包括顺序执行的以下步骤：

S1、数据采集，依托交叉口进口道安装的智能卡口检测设备获取干线绿波控制方向的过车检测数据；

S2、基于过车检测数据生成干线交叉口在干线绿波控制方向的过车信号图，将其与叠加有干线绿波设计方案的干线信号控制时空图结合，绘制干线绿波实际通行时空图；

S3、基于干线绿波实际通行时空图的特性分析以及车牌号码匹配情况，对分析时段内的干线绿波带实际的车辆通行状况初步分析；

S4、根据过车信号图以及设计绿波带内的车辆通行状况对干线绿波利用率进行分析与评估。

进一步的，在本发明中，步骤S1中所述的数据采集具体的实现方式为：根据干线的绿波协同控制范围以及协同控制方向，从智能卡口检测设备的检测数据中筛选出分析时段内各交叉口在协同控制流向车道组的停车线车辆通行检测数据。

进一步的，在本发明中，步骤S2具体为：

S21、根据步骤S1采集的分析时段内的过车检测数据，生成干线各交叉口参与协同控制的车道停车线的过车信号矩阵其中：单向绿波控制的干线所有交叉口过车信号矩阵集为{A₁,A₂,…,A_i}；双向绿波控制的干线存在双向的过车信号矩阵集 分别为交叉口i的上行及下行方向的过车信号矩阵；i＝1,2,…,n，n为干线内参与协同控制的交叉口数量；为交叉口i在分析时段内的按过车时间排序的第j辆车的过车详细记录，t_j为检测时刻、l_j为车辆行驶的车道在协同控制流向车道组内的编号、N_j为车辆j车牌号码；

S22、根据过车信号矩阵A_i绘制交叉口协同方向的直行车道组过车时间信号图S_i(t)，若双向绿波控制，上行、下行的过车时间信号图分别为

S23、根据干线交叉口拓扑关系、交叉口间距的干线基础信息以及干线交叉口信号控制方案，以协调控制正方向的第一个交叉口为起点，绘制叠加有干线绿波设计方案的干线信号控制时空图；

S24、将过车时间信号图与干线信号控制时空图整合，绘制干线绿波实际通行时空图。

进一步的，在本发明中，步骤S3中所述的对干线绿波带实际的车辆通行状况初步分析的具体实现方式为：由步骤S2生成的干线绿波实际通行时空图对设计绿波带内的实际车辆通行情况进行直观分析，即从各交叉口的协同控制方向绿灯时间的通行车队中筛检出进入设计绿波带中的车队组成过车集B_i，并对进入设计绿波带的车队车辆过车信号进行标记。

进一步的，在本发明中，步骤S4所述的对干线绿波利用率进行分析的具体实现方式为：

S41、根据步骤S2中的干线绿波实际通行时空图分析交叉口的有效协调时间；

S42、根据各交叉口的有效协调时间，分析干线实际绿波带宽，评估有效绿波利用率，以此评价干线绿波应用效果。

进一步的，在本发明中，步骤S41所述的交叉口有效协调时间分析方法为：

S411、以交叉口i为分析对象，根据步骤S3中对进入设计绿波带中的车队车辆过车信号的标记情况，对车队相邻车辆的过车车头时距进行计算，组成车辆交叉口i的车头时距序列H_i(x)，自变量x表示车辆，并绘制车头时距信号序列图，信号幅值为车头时距数值；根据车头时距序列H_i(x)对交叉口i的直行过车情况进行分析：

设计绿波带中是否存在从第k辆车开始的连续n₀辆车的车头时距信号幅值均低于排队阈值，即

$\&Exists;n_0\&GreaterEqual;2,\&part;\left\{\begin{array}{c}{h}_i\left(j\right)<{\mathrm{\&delta;}}_0\\ j=k,k+1,...,k+n_0\\ k\&Element;\&lsqb;1,b_i-n_0\&rsqb;\end{array}\right.,$

其中，b_i为步骤S3中的过车集B_i中的元素数量；δ₀为交叉口停车排队在绿灯时间的疏散车头时距阈值；h_i(j)表示车辆j与其后一辆车之间的过车车头时距；

若存在，判断这组车头时距对应的车辆以停车排队形式通过交叉口i，将B_i中的第k+n₀标记为能够不停车通过交叉口的车辆；

若不存在，则将B_i中的第1辆车标记为能够不停车通过交叉口的车辆；

S412、根据不停车通行车辆的标记，在步骤S2生成的干线绿波实际通行时空图中对车队畅行的起始时刻T₀进行标注，交叉口i的有效协调时间t_i＝G_i-T₀，其中G_i为交叉口i的设计绿波带宽结束时刻。

进一步的，在本发明中，步骤S42所述的有效绿波利用率评估方法具体如下：

S421、干线实际有效绿波带宽GB＝min(t_i),i＝1,2,…,n，即干线各交叉口的最小有效协调时间；

S422、根据干线实际有效绿波带宽计算绿波利用率r＝GB/GB₀，GB₀为设计绿波带宽；以绿波利用率水平评估干线绿波实际应用效果。

有益效果：

本发明提供的该种基于交叉口过车记录的干线绿波评估方法，基于智能卡口对于过车情况的监测结果对实行协调控制的干线绿波带宽进行分析，以绿波带过车情况以及绿波带有效利用率作为评估指标。该方法以智能卡口作为交通数据源，无需额外安装交通检测设备，以卡口过车记录为基础生成干线各交叉口在协同控制方向的过车信号图，分析各交叉口的车辆通行特性，在此基础上进行干线绿波利用率的分析，评估绿波控制的应用效果。

附图说明

图1为本发明实施例基于交叉口过车记录的干线绿波评估方法的流程示意图；

图2是实施例中绘制的干线绿波实际通行时空图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

实施例

一种基于交叉口过车记录的干线绿波评估方法是通过对干线交叉口的卡口过车检测数据的分析处理实现对干线绿波有效应用情况的评估，如图1，具体实现步骤如下：

S1、数据采集，依托交叉口进口道安装的智能卡口检测设备获取干线绿波控制方向的过车检测数据。

步骤S1所述的数据采集具体的实现方式为：根据干线的绿波协同控制范围以及协同控制方向，从智能卡口检测设备的检测数据中筛选出分析时段内各交叉口在协同控制流向车道组的停车线车辆通行检测数据。

S2、基于过车检测数据生成干线交叉口在干线绿波控制方向的过车信号图，将其与叠加有干线绿波设计方案的干线信号控制时空图结合，绘制干线绿波实际通行时空图。

步骤S2所述的生成干线过车信号图的具体实现方法为：

S21、根据步骤S1采集的分析时段内的过车检测数据，生成干线各交叉口参与协同控制的车道停车线的过车信号矩阵其中：单向绿波控制的干线所有交叉口过车信号矩阵集为{A₁,A₂,…,A_i}；双向绿波控制的干线存在双向的过车信号矩阵集 分别为交叉口i的上行及下行方向的过车信号矩阵；i＝1,2,…,n，n为干线内参与协同控制的交叉口数量；为交叉口i在分析时段内的按过车时间排序的第j辆车的过车详细记录，t_j为检测时刻、l_j为车辆行驶的车道在协同控制流向车道组内的编号、N_j为车辆j车牌号码；

S22、根据过车信号矩阵A_i绘制交叉口协同方向的直行车道组过车时间信号图S_i(t)，若双向绿波控制，上行、下行的过车时间信号图分别为过车信号图为离散时间序列，信号脉冲幅值与该时刻协同方向车道组的过车量成正比。

S23、根据干线交叉口拓扑关系、交叉口间距的干线基础信息以及干线交叉口信号控制方案，以协调控制正方向的第一个交叉口为起点，绘制叠加有干线的绿波设计方案的干线信号控制时空图。

S24、将过车时间信号图与干线信号控制时空图整合，绘制干线绿波实际通行时空图。如图2所示，横向为时间轴，分别标示出周期内的红灯时间、绿灯时间，纵轴为干线交叉口空间距离，1～4分别为交叉口序号。

S3、基于干线绿波实际通行时空图的特性分析以及车牌号码匹配情况，对分析时段内的干线绿波带实际的车辆通行状况初步分析。

步骤S3所述的绿波带实际运行状况初步分析具体实现方式为：

由步骤S2生成的干线绿波实际通行时空图对设计绿波带内的实际车辆通行情况进行直观分析，即从各交叉口的协同控制方向绿灯时间的通行车队中筛检出进入设计绿波带中的车队组成过车集B_i，并对进入设计绿波带的车队车辆过车信号进行标记。

S4、根据过车信号图以及设计绿波带内的车辆通行状况对干线绿波利用率进行分析与评估。

步骤S4所述的干线绿波利用率分析具体实现方式为：

S41、根据步骤S2中的干线绿波实际通行时空图分析交叉口的有效协调时间；

步骤S41所述的交叉口有效协调时间分析方法为：

S411、以交叉口i为分析对象，根据步骤S3中对进入设计绿波带中的车队车辆过车信号的标记情况，对车队相邻车辆的过车车头时距进行计算，组成车辆交叉口i的车头时距序列H_i(x)，自变量x表示车辆，并绘制车头时距信号序列图，信号幅值为车头时距数值；根据车头时距序列H_i(x)对交叉口i的直行过车情况进行分析：

是否存在连续的车头时距信号幅值低于排队阈值，即

$\&Exists;n_0\&GreaterEqual;2,\&part;\left\{\begin{array}{c}{h}_i\left(j\right)<{\mathrm{\&delta;}}_0\\ j=k,k+1,...,k+n_0,\\ k\&Element;\&lsqb;1,b_i\&rsqb;\end{array}\right.$

其中，b_i根据S3生成的设计绿波带内的过车集B_i的元素数量确定；δ₀为交叉口停车排队在绿灯时间的疏散车头时距阈值；h_i(j)表示车辆j与其后一辆车之间的过车车头时距；

若存在，判断这组车头时距对应的车辆以停车排队形式通过交叉口i，将B_i中的第k+n₀标记为能够不停车通过交叉口的车辆；若不存在，则将B_i中的第1辆车标记为能够不停车通过交叉口的车辆；

S412、根据不停车通行车辆的标记，在步骤S2生成的干线绿波实际通行时空图中对车队畅行的起始时刻T₀进行标注，交叉口i的有效协调时间t_i＝G_i-T₀，其中G_i为交叉口i的设计绿波带宽结束时刻；

S42、根据各交叉口的有效协调时间，分析干线实际绿波带宽，评估有效绿波利用率，以此评价干线绿波应用效果。

步骤S42所述的绿波利用率评估方法具体如下：

S421、干线实际有效绿波带宽GB＝min(t_i),i＝1,2,…,n，即干线各交叉口的最小有效协调时间；

S422、根据干线实际有效绿波带宽计算绿波利用率r＝GB/GB₀，GB₀为设计绿波带宽；以绿波利用率水平评估干线绿波实际应用效果。

该种基于交叉口过车记录的干线绿波评估方法，基于智能卡口对于过车情况的监测结果对实行协调控制的干线绿波带宽进行分析，以绿波带过车情况以及绿波带有效利用率作为评估指标。

该方法基于交叉口的智能卡口检测数据生成交叉口实际过车信号图，在此基础上进行干线绿波应用效果的评估。该方法及系统，从过车信号图中分析车辆通行特性，对交叉口的绿灯畅行状况进行判断，分析不停车通行的车队情况，进而对绿波带实际应用效果进行分析评判。

该方法以智能卡口作为交通数据源，无需额外安装交通检测设备，以卡口过车记录为基础生成干线各交叉口在协同控制方向的过车信号图，分析各交叉口的车辆通行特性，在此基础上进行干线绿波利用率的分析，评估绿波控制的应用效果。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种基于交叉口过车记录的干线绿波评估方法，其特征在于：包括顺序执行的以下步骤：

S1、数据采集，依托交叉口进口道安装的智能卡口检测设备获取干线绿波控制方向的过车检测数据；

S2、基于过车检测数据生成干线交叉口在干线绿波控制方向的过车信号图，将其与叠加有干线绿波设计方案的干线信号控制时空图结合，绘制干线绿波实际通行时空图；

S3、基于干线绿波实际通行时空图的特性分析以及车牌号码匹配情况，对分析时段内的干线绿波带实际的车辆通行状况初步分析；

S4、根据过车信号图以及设计绿波带内的车辆通行状况对干线绿波利用率进行分析与评估。

2.如权利要求1所述的基于交叉口过车记录的干线绿波评估方法，其特征在于：步骤S1中所述的数据采集具体的实现方式为：根据干线的绿波协同控制范围以及协同控制方向，从智能卡口检测设备的检测数据中筛选出分析时段内各交叉口在协同控制流向车道组的停车线车辆通行检测数据。

3.如权利要求1所述的基于交叉口过车记录的干线绿波评估方法，其特征在于：步骤S2具体为：

S21、根据步骤S1采集的分析时段内的过车检测数据，生成干线各交叉口参与协同控制的车道停车线的过车信号矩阵其中：单向绿波控制的干线所有交叉口过车信号矩阵集为{A₁,A₂,…,A_i}；双向绿波控制的干线存在双向的过车信号矩阵集 分别为交叉口i的上行及下行方向的过车信号矩阵；i＝1,2,…,n，n为干线内参与协同控制的交叉口数量；P_i ^j为交叉口i在分析时段内的按过车时间排序的第j辆车的过车详细记录，P_i ^j＝[t_j,l_j,N_j]，t_j为检测时刻、l_j为车辆行驶的车道在协同控制流向车道组内的编号、N_j为车辆j车牌号码；

S22、根据过车信号矩阵A_i绘制交叉口协同方向的直行车道组过车时间信号图S_i(t)，若双向绿波控制，上行、下行的过车时间信号图分别为

S23、根据干线交叉口拓扑关系、交叉口间距的干线基础信息以及干线交叉口信号控制方案，以协调控制正方向的第一个交叉口为起点，绘制叠加有干线绿波设计方案的干线信号控制时空图；

S24、将过车时间信号图与干线信号控制时空图整合，绘制干线绿波实际通行时空图。

4.如权利要求1-3任一项所述的基于交叉口过车记录的干线绿波评估方法，其特征在于：步骤S3中所述的对干线绿波带实际的车辆通行状况初步分析的具体实现方式为：由步骤S2生成的干线绿波实际通行时空图对设计绿波带内的实际车辆通行情况进行直观分析，即从各交叉口的协同控制方向绿灯时间的通行车队中筛检出进入设计绿波带中的车队组成过车集B_i，并对进入设计绿波带的车队车辆过车信号进行标记。

5.如权利要求4任一项所述的基于交叉口过车记录的干线绿波评估方法，其特征在于：步骤S4所述的对干线绿波利用率进行分析的具体实现方式为：

S41、根据步骤S2中的干线绿波实际通行时空图分析交叉口的有效协调时间；

S42、根据各交叉口的有效协调时间，分析干线实际绿波带宽，评估有效绿波利用率，以此评价干线绿波应用效果。

6.如权利要求5所述的基于交叉口过车记录的干线绿波评估方法，其特征在于：步骤S41所述的交叉口有效协调时间分析方法为：

S411、以交叉口i为分析对象，根据步骤S3中对进入设计绿波带中的车队车辆过车信号的标记情况，对车队相邻车辆的过车车头时距进行计算，组成车辆交叉口i的车头时距序列H_i(x)，自变量x表示车辆，并绘制车头时距信号序列图，信号幅值为车头时距数值；根据车头时距序列H_i(x)对交叉口i的直行过车情况进行分析：

设计绿波带中是否存在从第k辆车开始的连续n₀辆车的车头时距信号幅值均低于排队阈值，即

$\&Exists;n_0\&GreaterEqual;2,\&part;\left\{\begin{array}{c}{h}_i\left(j\right)<{\mathrm{\&delta;}}_0\\ j=k,k+1,...,k+n_0\\ k\&Element;\&lsqb;1,b_i-n_0\&rsqb;\end{array}\right.,$

其中，b_i为步骤S3中的过车集B_i中的元素数量；δ₀为交叉口停车排队在绿灯时间的疏散车头时距阈值；h_i(j)表示车辆j与其后一辆车之间的过车车头时距；

若存在，判断这组车头时距对应的车辆以停车排队形式通过交叉口i，将B_i中的第k+n₀标记为能够不停车通过交叉口的车辆；

若不存在，则将B_i中的第1辆车标记为能够不停车通过交叉口的车辆；

S412、根据不停车通行车辆的标记，在步骤S2生成的干线绿波实际通行时空图中对车队畅行的起始时刻T₀进行标注，交叉口i的有效协调时间t_i＝G_i-T₀，其中G_i为交叉口i的设计绿波带宽结束时刻。

7.如权利要求5所述的基于交叉口过车记录的干线绿波评估方法，其特征在于：步骤S42所述的有效绿波利用率评估方法具体如下：

S421、干线实际有效绿波带宽GB＝min(t_i),i＝1,2,…,n，即干线各交叉口的最小有效协调时间；

S422、根据干线实际有效绿波带宽计算绿波利用率r＝GB/GB₀，GB₀为设计绿波带宽；以绿波利用率水平评估干线绿波实际应用效果。