CN109166313A - 一种根据过车数据的溢出预警方法 - Google Patents

一种根据过车数据的溢出预警方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种根据过车数据的溢出预警方法，基于信号控制方案的相位序列和相位时长分析路段上下游不同时刻的车辆驶入/驶出流率，基于GIS地图分析路段车辆承载力，以及基于路段下游过车信息规律构建数据分析模型，并最终进行溢出风险量化和预警。

Description

一种根据过车数据的溢出预警方法
技术领域
本发明属于交通预警领域，特别涉及一种根据过车数据的溢出预警方法。
背景技术
随着经济的发展，我国机动车保有量不断攀升，城市交通信号管理控制面临巨大的挑战。为了合理、有效的利用城市道路空间，提升城市交通运行效率，缓解交叉口车流“死锁”现象，路段车流运行状态监视、预测和管理已经成为交通领域急需解决的问题。
目前，传统的溢出检测手段是在路段上游距上游路口出口道一定距离内增加线圈、地磁、微波、视频、RFID等检测设备，检测固定断面内的车辆过车信息并进行溢出判断。但是通过增加设备，直接增加了经济成本投入，且通过固定断面的车辆过车信息进行溢出研判，存在预警信息超前、误报等现象，另外单一断面信息不能对路段车流量变化规律进行有效预测，预警信息不能量化。
发明内容
本发明为了解决现有技术中存在的问题，提出了一种基于路段空间信息和交通信号时间信息动态分析路段溢出风险方案，通过GIS地图自动定位路段位置及读取路段属性信息，根据路段上下游路口的过车特征信息，分析下游路口各交通流流向的排队到达/消散情况和路段车流量变化趋势，并结合信号控制参数对路段车辆到达和消散进行综合评估，对路段溢出进行预测、预警，为交警部门的可视化指挥、交通管控提供信息支持。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种根据过车数据的溢出预警方法，包括以下步骤：
步骤1：路段内过车数据检测；所述过车数据包括车辆唯一性标签数据，用于分析路段内出入其他出入口的过车信息；
步骤2：过车数据分析，分析下游路口各交通流流向的排队到达和消除情况，计算路段驶入和驶出车流量变化；
步骤3：根据GIS地图分析路段属性信息，包括路段长度、车道数和车道宽度，分析路段承载力Qm；
步骤4：以路段承载力为约束条件，根据路段内车流量变化和路段下游过车信息，构建溢出预警分析模型，该预警分析模型基于流量变化量与路段承载力Qm，即
其中，ΔQ为流量变化量，i为路段内车辆空间占有率，当i大于设定的阈值时，进行溢出预警；
步骤5：根据车辆驶入驶出路段的前后顺序，判断车流在路段中停车和路段内驶离的信息，分析路段内车辆空间占有率，研判溢出情况，即i大于0.7时判定路口即将溢出进行溢出预警。
所述车流量包括直行车流量、左转车流量和总车流量；
根据路段上下游路口的放行相位切换规律，分析路段上游路口的进口道驶入车流量和下游路口的驶出车流量，进行路段内驶入和驶出总车流量变化计算；
在路段下游路口进口道，根据停车线各流向过车数据，分析其空间离散规律和上游路口各进口道车辆过车时空特征分析车辆到达规律，分析当前流向交通流的排队情况；结合路段上游路口进口道的流入车流量，分析当前路段内左转、直行交通流的流量变化。
构建流量变化分析函数得到路段内驶入和驶出车流量变化，表达式如下：
其中，Qi为路段上游路口的驶入车流量，Qo为路段下游路口驶出车流流量。
所述驶入车流量为路段上游路口直行、右转和左转进入路段的标准车当量PCU统计量；驶出车流量为路段下游路口进口道直行、右转和左转含掉头驶离的标准车当量PCU统计量，不同车型按照CJJ37-2012车辆换算系数换算。
有益效果：本发明与现有技术相比，本发明应用于交通信号实时监视系统后，体现了如下优点：
1、能够实时监视路网各路口的溢出风险，充分利用现有的电警(卡口)、视频、RFID等检测设备分析交通运行状态，节约成本提高交通流数据利用效率。
2、与路口信号联动，动态分析路段内车流量变化趋势，实现溢出风险量化和溢出风险预警。
3、能够动态展示路段溢出风险级别。
4、数据分析结果能够有效的应用于信号智能控制系统。
附图说明
图1为溢出风险识别模型构成示意图；
图2为溢出风险识别数据分析方法示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例进一步阐述该发明方法。
本发明的溢出风险识别模型包括交通信号控制参数和基于GIS地图的路口矩阵，具体参考图1，定义如下：
交通信号控制参数：通过交通信号控制系统获取路口信号控制的时段方案、周期时长以及相位时长等参数；
基于GIS地图的路口矩阵包括路段信息、路段流入车流量和路段流出车流量。
路段信息包括路段方向、方位角、车道数、进口车道列表、出口车道列表等，路段方向取值北东南西四个方向；方位角为该路段顺时针偏移正北方向角度取值范围0°～359°；进口车道列表为通过上游路口驶入路段的上游路口车道列表；出口车道列表为通过该路段驶离路口的车道列表，同时通过GIS地图计算路段长度。
路段流入车流量：定义为路段上游路口直行、右转和左转进入路段的标准车当量PCU统计量，不同车型按照CJJ37-2012车辆换算系数换算。
路段流出车流量：定义为路段下游路口进口道直行、右转和左转(含掉头)驶离的标准车当量PCU统计量。
溢出：定义为下游交叉口交通拥堵所产生的车辆排队长度将整个该交叉口与其上游交叉口之间的道路空间占满，甚至占有上游交叉口空间，导致上游交叉口信号控制无法正常运行情况，通常可分为直行溢出、左转溢出和全面溢出三种类型。
本发明通用于电警(卡口)、视频和RFID等具备检测过车信息的检测设备的路网和路段，如图2所示，根据A、B路口的放行相位切换规律，分析路段上游路口B的进口道流入车流量，即1号进口道右转车道、2号进口道直行车道和3号进口道左转车道驶入路段的车流量和分析下游路口A的流出车流量，即4号进口道驶离路段的车流量，进行路段内车流量变化趋势分析，以及溢出风险识别和溢出预警。
灯控路口的交通流运行规律，随着交通流向放行相位的切换存在一定规律。绿灯起始时刻，由于启动时间的损失控制延误存在统计规律；绿灯中段，排队车辆以平均车头时距为间隔依次通过停车线，驶入路口；绿灯末端，非饱和情况下，由于车流量离散到达停车线，过车信息离散，饱和情况下，排队未消散，车辆以平均车头时距为间隔依次通过停车线。
以图2为例，在路段下游进口道，即路口A的2号进口方向各进口道，根据停车线各流向交通流的运行规律和采集数据的规律特征，分析当前流向交通流的排队情况，结合路段上游路口进口道即路口B的1进口右转、2进口直行和3进口左转方向各进口道采集的过车数据，分析当前路段内左转、直行交通流的流量变化趋势。
本发明的过车数据分析在时间方面从路段下游进口道任一流向排队车辆在一个信号周期内未完全消散为计算起始时刻，计算路段驶入和驶出车流量的变化情况。
溢出预警模型与交通信号相位同步：由于各路口设置的左转、直行、右转以及多方向的复合车道数量不同，所以随着交通信号相位的切换，驶入路段和驶出路段的车辆在不同时刻流率不同。溢出预警模型是根据交叉口过车时空特征以及在出现排队的后续时间序列中(信号控制相位序列及相位时长)，根据路段上游的流入流率λ1，λ2，……，λi和路段下游路口不同时刻的流出流率μ1，μ2，……，μo，构建流量变化分析函数。
其中，Qi为路段上游路口的驶入车流量，Qo为路段下游路口驶出车流流量。
在空间上根据GIS地图分析路段属性信息(路段长度、车道数、车道宽度等)自主分析路段承载力，分析路段直行、左转的承载力。
最终以路段承载力Qm为约束条件，分析时间和路段内直行车流量、左转车流量及总车流量变化的关系，构建溢出预警分析模型，量化溢出风险指标，该预警分析模型为：
当i大于设定的阈值时，进行溢出预警，本实施例的阈值为0.7。
本发明是基于信号控制方案的相位序列和相位时长分析路段上下游不同时刻的车辆驶入/驶出流率，基于GIS地图分析路段车辆承载力，以及基于路段下游过车信息规律构建数据分析模型，并最终进行溢出风险量化和预警。且溢出预警模型包含了行直行溢出、左转溢出和全面溢出三种溢出模型的构建。

Claims (4)

1.一种根据过车数据的溢出预警方法，溢出定义为下游交叉口交通拥堵所产生的车辆排队长度将整个该交叉口与其上游交叉口之间的道路空间占满，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1：路段内过车数据检测；所述过车数据包括车辆唯一性标签数据，用于分析路段内出入其他出入口的过车信息；
步骤2：基于信号控制的相位序列和相位时长，计算分析路段上下游不同时刻的车辆驶入和驶出车流量变化；
步骤3：根据GIS地图分析路段属性信息，包括路段长度、车道数和车道宽度，分析路段承载力Qm；
步骤4：以路段承载力为约束条件，根据路段内车流量变化和路段下游过车信息，构建溢出预警分析模型，该预警分析模型基于流量变化量与路段承载力Qm即
其中，ΔQ为流量变化量，i为路段内车辆空间占有率，当i大于设定的阈值时，进行溢出预警；
步骤5：根据车辆驶入驶出路段的前后顺序，判断车流在路段中停车和路段内驶离的信息，分析路段内车辆空间占有率，研判溢出情况。
2.根据权利要求1所述的一种根据过车数据的溢出预警方法，其特征在于：所述车流量包括直行车流量、左转车流量和总车流量；
根据路段上下游路口的放行相位切换规律，分析路段上游路口的进口道驶入车流量和下游路口的驶出车流量，进行路段内驶入和驶出总车流量变化计算；
在路段下游路口进口道，根据停车线各流向过车数据，分析其空间离散规律和上游路口各进口道车辆过车时空特征分析车辆到达规律，分析当前流向交通流的排队情况；结合路段上游路口进口道的流入车流量，分析当前路段内左转、直行交通流的流量变化。
3.根据权利要求2所述的一种根据过车数据的溢出预警方法，其特征在于：构建流量变化分析函数得到路段内驶入和驶出车流量变化，表达式如下：
其中，Qi为路段上游路口的驶入车流量，Qo为路段下游路口驶出车流量。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的一种根据过车数据的溢出预警方法，其特征在于：所述驶入车流量为路段上游路口直行、右转和左转进入路段的标准车当量PCU统计量；驶出车流量为路段下游路口进口道直行、右转和左转含掉头驶离的标准车当量PCU统计量，不同车型按照CJJ37-2012车辆换算系数换算。
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