CN109523783B - 一种拥堵状况下各车道平均排队车辆数的确定方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种拥堵状况下各车道平均排队车辆数的确定方法：S1、基于待测交叉路口的信号相位获取目标车道的红灯时长r_i，并采集待测交叉路口在拥堵状况下目标车道的车辆到达率λ_i；S2、计算目标车道上最后一辆试验车辆在绿灯亮起时不能通过的期望E(Q)；S3、计算目标车道上最后一辆试验车辆在绿灯亮起时能通过的概率P_i(s∈A)；S4、计算目标车道上最后一辆试验车辆在绿灯亮起时不能通过的概率P_i(s∈Q)；S5、根据上述参数计算出目标车道排队车辆数的期望E(N_i)。本发明能够对超出检测器范围的信号交口口处的交通状况进行采集和分析，从而精确地计算出待检测区域内每一条车道上车辆的排队数量和排队长度，为缓解交通压力提供稳定有效地数据基础。

Description

一种拥堵状况下各车道平均排队车辆数的确定方法及系统

技术领域

本发明涉及交通拥堵测算方法技术领域，尤其涉及一种拥堵状况下各车道平均排队车辆数的确定方法及系统。

背景技术

随着城市化进程的发展，道路上车辆的数量越来越多，如何准确的确定信号交叉口车辆排队长度，是评价交叉口，以及优化信号配时的重要指标。

目前，现存的确定信号交叉口车辆排队长度的方法主要分为以下两类：一类是通过检测器分析信号交叉口累计进入与累计流出的车辆的差值来计算，该方法无法计算当车辆超过上游检测器时，信号交叉口的排队长度；另一类是根据交通流理论进行排队长度的估算，根据波动理论，通过车辆的到达率计算信号交叉口的排队长度，这种方法被广泛应用于现实生活中。

发明内容

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种拥堵状况下各车道平均排队车辆数的确定方法及系统。

本发明提出的拥堵状况下各车道平均排队车辆数的确定方法，包括以下步骤：

S1、基于待测交叉路口的信号相位获取目标车道的红灯时长r_i，并采集待测交叉路口在拥堵状况下目标车道的车辆到达率λ_i；

S2、计算目标车道上最后一辆试验车辆在绿灯亮起时不能通过的期望E(Q)；

S3、计算目标车道上最后一辆试验车辆在绿灯亮起时能通过的概率P_i(s∈A)；

S4、计算目标车道上最后一辆试验车辆在绿灯亮起时不能通过的概率P_i(s∈Q)；

S5、根据下述公式计算出目标车道排队车辆数的期望E(N_i)，所述公式为：

E(N_i)＝P_i(s∈Q)E(Q)+P_i(s∈A)[E(Q)+λ_ir_i]。

优选地，步骤S2具体包括：

基于待测交叉路口的信号相位获取目标车道的绿灯时长g_i以及信号周期c_i；

采集待测交叉路口在拥堵状况下目标车道的车辆离开率s_i；

根据下述公式计算目标车道上最后一辆试验车辆在绿灯亮起时不能通过的期望E(Q)，所述公式为：

其中，ρ为目标车道的交通饱和度且

ρ₀为目标车道的排队车辆数为0时的交通饱和度且

优选地，步骤S3具体包括：

根据下述公式计算目标车道上最后一辆试验车辆在绿灯亮起时能通过的概率P_i(s∈A)，所述公式为：

优选地，步骤S4具体包括：

根据下述公式计算目标车道上最后一辆试验车辆在绿灯亮起时不能通过的概率P_i(s∈Q)，所述公式为：

P_i(s∈Q)＝1-e^-6.242E(Q)。

本发明提出的拥堵状况下各车道平均排队车辆数的确定系统，包括：

数据采集模块，用于基于待测交叉路口的信号相位获取目标车道的红灯时长r_i，并采集待测交叉路口在拥堵状况下目标车道的车辆到达率λ_i；

期望计算模块，用于计算目标车道上最后一辆试验车辆在绿灯亮起时不能通过的期望E(Q)；

第一概率模块，用于计算目标车道上最后一辆试验车辆在绿灯亮起时能通过的概率P_i(s∈A)；

第二概率模块，用于计算目标车道上最后一辆试验车辆在绿灯亮起时不能通过的概率P_i(s∈Q)；

期望确定模块，用于根据下述公式计算出目标车道排队车辆数的期望E(N_i)，所述公式为：

E(N_i)＝P_i(s∈Q)E(Q)+P_i(sP_i(s∈A)[E(Q)+λ_ir_i]。

优选地，期望计算模块具体用于：

基于待测交叉路口的信号相位获取目标车道的绿灯时长g_i以及信号周期c_i；

采集待测交叉路口在拥堵状况下目标车道的车辆离开率s_i；

根据下述公式计算目标车道上最后一辆试验车辆在绿灯亮起时不能通过的期望E(Q)，所述公式为：

其中，ρ为目标车道的交通饱和度且

ρ₀为目标车道的排队车辆数为0时的交通饱和度且

优选地，第一概率模块具体用于：

根据下述公式计算目标车道上最后一辆试验车辆在绿灯亮起时能通过的概率P_i(s∈A)，所述公式为：

优选地，第二概率模块具体用于：

根据下述公式计算目标车道上最后一辆试验车辆在绿灯亮起时不能通过的概率P_i(s∈Q)，所述公式为：

P_i(s∈Q)＝1-e^-6.242E(Q)。

本发明提出的拥堵状况下各车道平均排队车辆数的确定方法及系统，突破了常规方法中采用检测器确定信号交叉口的排队长度时的范围局限性，能够对超出检测器范围的信号交口口处的交通状况进行采集和分析，从而精确地计算出待检测区域内每一条车道上车辆的排队数量和排队长度，为缓解交通压力提供稳定有效地数据基础。本发明在待检测区域处于拥堵状态下时，全面采集信号交叉口各车道的车辆到达率、车辆离开率、车道红灯时长、车道绿灯时长以及车道的信号周期，并对上述参数进行分析和整合，从而计算出待检测区域内各车道上的排队车辆数。本发明针对性的对待检测区域处于拥堵状态下的实际状态进行判断和计算，进一步提高了待检测区域信号交叉口的排队长度确定结果的准确性和精度。

附图说明

图1为一种拥堵状况下各车道平均排队车辆数的确定方法的步骤示意图；

图2为一种拥堵状况下各车道平均排队车辆数的确定系统的结构示意图。

具体实施方式

如图1-2所示，图1-2为本发明提出的一种拥堵状况下各车道平均排队车辆数的确定方法及系统。

参照图1，本发明提出的拥堵状况下各车道平均排队车辆数的确定方法，包括以下步骤：

S1、基于待测交叉路口的信号相位获取目标车道的红灯时长r_i，并采集待测交叉路口在拥堵状况下目标车道的车辆到达率λ_i；

S2、计算目标车道上最后一辆试验车辆在绿灯亮起时不能通过的期望E(Q)；

本实施方式中，步骤S2具体包括：

基于待测交叉路口的信号相位获取目标车道的绿灯时长g_i以及信号周期c_i；

采集待测交叉路口在拥堵状况下目标车道的车辆离开率s_i；

根据下述公式计算目标车道上最后一辆试验车辆在绿灯亮起时不能通过的期望E(Q)，所述公式为：

其中，ρ为目标车道的交通饱和度且

ρ₀为目标车道的排队车辆数为0时的交通饱和度且

S3、计算目标车道上最后一辆试验车辆在绿灯亮起时能通过的概率P_i(s∈A)；

本实施方式中，步骤S3具体包括：

根据下述公式计算目标车道上最后一辆试验车辆在绿灯亮起时能通过的概率P_i(s∈A)，所述公式为：

S4、计算目标车道上最后一辆试验车辆在绿灯亮起时不能通过的概率P_i(s∈Q)；

本实施方式中，步骤S4具体包括：

根据下述公式计算目标车道上最后一辆试验车辆在绿灯亮起时不能通过的概率P_i(s∈Q)，所述公式为：

P_i(s∈Q)＝1-e^-6.242E(Q)。

S5、根据下述公式计算出目标车道排队车辆数的期望E(N_i)，所述公式为：

E(N_i)＝P_i(s∈Q)E(Q)+P_i(s∈A)[E(Q)+λ_ir_i]。

参照图2，图2为本发明提出的拥堵状况下各车道平均排队车辆数的确定系统，包括：

数据采集模块，用于基于待测交叉路口的信号相位获取目标车道的红灯时长r_i，并采集待测交叉路口在拥堵状况下目标车道的车辆到达率λ_i；

期望计算模块，用于计算目标车道上最后一辆试验车辆在绿灯亮起时不能通过的期望E(Q)；

本实施方式中，期望计算模块具体用于：

基于待测交叉路口的信号相位获取目标车道的绿灯时长g_i以及信号周期c_i；

采集待测交叉路口在拥堵状况下目标车道的车辆离开率s_i；

根据下述公式计算目标车道上最后一辆试验车辆在绿灯亮起时不能通过的期望E(Q)，所述公式为：

其中，ρ为目标车道的交通饱和度且

ρ₀为目标车道的排队车辆数为0时的交通饱和度且

第一概率模块，用于计算目标车道上最后一辆试验车辆在绿灯亮起时能通过的概率P_i(s∈A)；

本实施方式中，第一概率模块具体用于：

根据下述公式计算目标车道上最后一辆试验车辆在绿灯亮起时能通过的概率P_i(s∈A)，所述公式为：

第二概率模块，用于计算目标车道上最后一辆试验车辆在绿灯亮起时不能通过的概率P_i(s∈Q)；

本实施方式中，第二概率模块具体用于：

根据下述公式计算目标车道上最后一辆试验车辆在绿灯亮起时不能通过的概率P_i(s∈Q)，所述公式为：

P_i(s∈Q)＝1-e^-6.242E(Q)。

期望确定模块，用于根据下述公式计算出目标车道排队车辆数的期望E(N_i)，所述公式为：

E(N_i)＝P_i(s∈Q)E(Q)+P_i(s∈A)[E(Q)+λ_ir_i]。

本实施方式提出的拥堵状况下各车道平均排队车辆数的确定方法及系统，突破了常规方法中采用检测器确定信号交叉口的排队长度时的范围局限性，能够对超出检测器范围的信号交口口处的交通状况进行采集和分析，从而精确地计算出待检测区域内每一条车道上车辆的排队数量和排队长度，为缓解交通压力提供稳定有效地数据基础。本实施方式在待检测区域处于拥堵状态下时，全面采集信号交叉口各车道的车辆到达率、车辆离开率、车道红灯时长、车道绿灯时长以及车道的信号周期，并对上述参数进行分析和整合，从而计算出待检测区域内各车道上的排队车辆数。本实施方式针对性的对待检测区域处于拥堵状态下的实际状态进行判断和计算，进一步提高了待检测区域信号交叉口的排队长度确定结果的准确性和精度。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种拥堵状况下各车道平均排队车辆数的确定方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、基于待测交叉路口的信号相位获取目标车道的红灯时长r_i，并采集待测交叉路口在拥堵状况下目标车道的车辆到达率λ_i；

S2、计算目标车道上最后一辆试验车辆在绿灯亮起时不能通过的期望E(Q)；

S3、计算目标车道上最后一辆试验车辆在绿灯亮起时能通过的概率P_i(s∈A)；

S4、计算目标车道上最后一辆试验车辆在绿灯亮起时不能通过的概率P_i(s∈Q)；

S5、根据下述公式计算出目标车道排队车辆数的期望E(N_i)，所述公式为：

E(N_i)＝P_i(s∈Q)E(Q)+P_i(s∈A)[E(Q)+λ_ir_i]；

步骤S2具体包括：

基于待测交叉路口的信号相位获取目标车道的绿灯时长g_i以及信号周期c_i；

采集待测交叉路口在拥堵状况下目标车道的车辆离开率s_i；

根据下述公式计算目标车道上最后一辆试验车辆在绿灯亮起时不能通过的期望E(Q)，所述公式为：

其中，ρ为目标车道的交通饱和度且

ρ₀为目标车道的排队车辆数为0时的交通饱和度且

步骤S3具体包括：

根据下述公式计算目标车道上最后一辆试验车辆在绿灯亮起时能通过的概率P_i(s∈A)，所述公式为：

步骤S4具体包括：

根据下述公式计算目标车道上最后一辆试验车辆在绿灯亮起时不能通过的概率P_i(s∈Q)，所述公式为：

P_i(s∈Q)＝1-e^-6.242E(Q)。

2.一种拥堵状况下各车道平均排队车辆数的确定系统，其特征在于，包括：

数据采集模块，用于基于待测交叉路口的信号相位获取目标车道的红灯时长r_i，并采集待测交叉路口在拥堵状况下目标车道的车辆到达率λ_i；

期望计算模块，用于计算目标车道上最后一辆试验车辆在绿灯亮起时不能通过的期望E(Q)；

第一概率模块，用于计算目标车道上最后一辆试验车辆在绿灯亮起时能通过的概率P_i(s∈A)；

第二概率模块，用于计算目标车道上最后一辆试验车辆在绿灯亮起时不能通过的概率P_i(s∈Q)；

期望确定模块，用于根据下述公式计算出目标车道排队车辆数的期望E(N_i)，所述公式为：

E(N_i)＝P_i(s∈Q)E(Q)+P_i(s∈A)[E(Q)+λ_ir_i]；

期望计算模块具体用于：

基于待测交叉路口的信号相位获取目标车道的绿灯时长g_i以及信号周期c_i；

采集待测交叉路口在拥堵状况下目标车道的车辆离开率s_i；

根据下述公式计算目标车道上最后一辆试验车辆在绿灯亮起时不能通过的期望E(Q)，所述公式为：

其中，ρ为目标车道的交通饱和度且

ρ₀为目标车道的排队车辆数为0时的交通饱和度且

第一概率模块具体用于：

根据下述公式计算目标车道上最后一辆试验车辆在绿灯亮起时能通过的概率P_i(S∈A)，所述公式为：

第二概率模块具体用于：

根据下述公式计算目标车道上最后一辆试验车辆在绿灯亮起时不能通过的概率P_i(s∈Q)，所述公式为：

P_i(s∈Q)＝1-e^-6.242E(Q)。

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