CN111081018A - 基于交通流量和占有率信息实现路口车道指数融合处理的方法 - Google Patents

基于交通流量和占有率信息实现路口车道指数融合处理的方法 Download PDF

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张其强
张志宇
沈宝权
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Abstract

本发明涉及一种基于交通流量和占有率信息实现路口车道指数融合处理的方法，包括输入基础数据，通过电警采集车道组流量和车道组平均占有率；将车道组流量分别转换成对应车道的饱和度，并将按照道路服务水平将饱和度转换成交通指数，以及将占有率转换成交通指数；计算并判断由饱和度转换的交通指数与由占有率转换的交通指数的比值，根据不同情况计算最终交通指数。采用了本发明的基于交通流量和占有率信息实现路口车道指数融合处理的方法，属于城市灯控路口的交通状态研判方法，在实际工程项目应用中取得了良好效果，在不同交通状态下建立了基于流量和占有率为指标的融合指数模型，规避了因交通信息采集系统采集到的占有率质量不高而导致研判交通状态不准确的问题。

Description

基于交通流量和占有率信息实现路口车道指数融合处理的 方法
技术领域
本发明涉及交通管理领域，尤其涉及实时交通分析领域，具体是指一种基于交通流量和占有率信息实现路口车道指数融合处理的方法。
背景技术
路口环境的实时交通状态对于交通管理者和交通出行者具有很重要的有意义。在智能交通系统中，对于交通状态的研判算法的研究一直持续深入从未间断。这些算法，通常通过采集道路基础信息和交通数据，通过一定的数学方法进行分析处理，输出结果和一个既定的交通状态判别标准进行比较，进而判断出当前的交通状态。
目前，大量已研究的算法模型采用排队长度、平均速度这两个指标判断交通状态，传统的交通信息采集设备对排队长度、平均速度两种类型数据并不容易获得，即使获得，数据质量有效性也很低；另外也有很多算法模型，通过交通流量计算饱和度，通过饱和度的大小判断路口车道的交通状态，对于路口过饱和拥堵的情况，饱和度却无法判读路口及路口车道交通状态；也有模型研究采用占有率表征路口车道交通状态，现实情况是现在交通信息采集系统获取的占有率数据质量不高，采用占有率单一指标判断路口车道交通状态显然不符合工程项目需要。
发明内容
本发明的目的是克服了上述现有技术的缺点，提供了一种满足准确率高、误差小、适用范围广泛的基于交通流量和占有率信息实现路口车道指数融合处理的方法。
为了实现上述目的，本发明的基于交通流量和占有率信息实现路口车道指数融合处理的方法如下：
该基于交通流量和占有率信息实现路口车道指数融合处理的方法，其主要特点是，所述的方法包括以下步骤：
(1)输入基础数据，通过电警采集车道组流量和车道组平均占有率；
(2)将车道组流量分别转换成对应车道的饱和度，并将按照道路服务水平将饱和度转换成交通指数，以及将占有率转换成交通指数；
(3)计算并判断由饱和度转换的交通指数与由占有率转换的交通指数的比值，若所述的比值大于等于第一比值，则继续步骤(4)；若所述的比值小于第一比值且大于第二比值，则继续步骤(5)；若所述的比值小于等于第二比值，则继续步骤(6)；
(4)输出最终车道指数，即为由饱和度转换的交通指数；
(5)通过占有率和饱和度计算最终交通指数；
(6)判断占有率是否大于预设阈值，如果是，继续步骤(7)；否则，输出最终车道指数，即为由饱和度转换的交通指数；
(7)判断持续时间是否大于等于两个周期，如果是，则输出最终车道指数，即为由占有率转换的交通指数；否则，继续步骤(1)。
较佳地，所述的步骤(1)中的车道组流量为直行车道流量和左转车道流量，车道组平均占有率为直行车道平均占有率和左转车道平均占有率。
较佳地，所述的步骤(2)中计算车道的饱和度，具体为：
根据以下公式计算左转车道的饱和度：
Figure BDA0002331669440000021
其中，QL为左转车道流量，αL为左转车道通行能力调整系数，grL为左转车道绿信比，T为路口信号周期，nL为左转车道数，CL为左转车道通行能力；
根据以下公式计算直行车道的饱和度：
Figure BDA0002331669440000022
其中，Qs为直行车道流量，αs为直行车道通行能力调整系数，grS为直行车道绿信比，T为路口信号周期，ns为直行车道数，CS为直行车道通行能力。
较佳地，所述的步骤(2)中计算由饱和度转换的交通指数，具体为：
根据以下公式计算由左转车道的饱和度转换的交通指数：
Figure BDA0002331669440000031
其中，rL为左转车道的饱和度；
根据以下公式计算由直行车道的饱和度转换的交通指数：
Figure BDA0002331669440000032
其中，rs为直行车道的饱和度。
较佳地，所述的步骤(2)中计算由占有率转换的交通指数，具体为：
根据以下公式计算由占有率转换的交通指数：
Figure BDA0002331669440000033
其中，a1和a2为权值系数，a1为0.7，a2为0.02，flow为单位时间内的标准流量，OL为左转车道平均占有率；
根据以下公式计算由占有率转换的交通指数：
Figure BDA0002331669440000034
其中，a1和a2为权值系数，flow为单位时间内的标准流量，OS为直行车道平均占有率。
较佳地，所述的步骤(5)中通过占有率和饱和度计算最终交通指数，具体为：
根据以下公式计算通过占有率和饱和度计算左转车道的最终交通指数：
rhzs_l＝a1*zs_l+(1-a1)*zso_l；
其中，zs_l为由左转车道的饱和度转换的交通指数，a1为权值系数，zso_l为左转车道的由占有率转换的交通指数；
根据以下公式计算通过占有率和饱和度计算直行车道的最终交通指数：
rhzs_s＝a1*zs_s+(1-a1)*zso_s；
其中，zs_s为由直行车道的饱和度转换的交通指数，a1为权值系数，zso_s为由直行车道的占有率转换的直行交通指数。
较佳地，所述的步骤(3)中的第一比值为2。
较佳地，所述的步骤(3)中的第二比值为0.5。
采用了本发明的基于交通流量和占有率信息实现路口车道指数融合处理的方法，属于城市灯控路口的交通状态研判方法，该方法在实际工程项目应用中取得了良好的效果。该发明在不同交通状态下建立了基于流量和占有率为指标的融合指数模型，规避了因交通信息采集系统采集到的占有率质量不高而导致研判交通状态不准确的问题。通过发明的算法模型计算的结果，可以为交通诱导系统及其他需要交通状态展示的系统提供数据支撑。
附图说明
图1为本发明的基于交通流量和占有率信息实现路口车道指数融合处理的方法的流程图。
具体实施方式
为了能够更清楚地描述本发明的技术内容，下面结合具体实施例来进行进一步的描述。
本发明的该基于交通流量和占有率信息实现路口车道指数融合处理的方法，其中包括以下步骤：
(1)输入基础数据，通过电警采集车道组流量和车道组平均占有率；
(2)将车道组流量分别转换成对应车道的饱和度，并将按照道路服务水平将饱和度转换成交通指数，以及将占有率转换成交通指数；
(3)计算并判断由饱和度转换的交通指数与由占有率转换的交通指数的比值，若所述的比值大于等于第一比值，则继续步骤(4)；若所述的比值小于第一比值且大于第二比值，则继续步骤(5)；若所述的比值小于等于第二比值，则继续步骤(6)；
(4)输出最终车道指数，即为由饱和度转换的交通指数；
(5)通过占有率和饱和度计算最终交通指数；
(6)判断占有率是否大于预设阈值，如果是，继续步骤(7)；否则，输出最终车道指数，即为由饱和度转换的交通指数；
(7)判断持续时间是否大于等于两个周期，如果是，则输出最终车道指数，即为由占有率转换的交通指数；否则，继续步骤(1)。
作为本发明的优选实施方式，所述的步骤(1)中的车道组流量为直行车道流量和左转车道流量，车道组平均占有率为直行车道平均占有率和左转车道平均占有率。
作为本发明的优选实施方式，所述的步骤(2)中计算车道的饱和度，具体为：
根据以下公式计算左转车道的饱和度：
Figure BDA0002331669440000051
其中，QL为左转车道流量，αL为左转车道通行能力调整系数，grL为左转车道绿信比，T为路口信号周期，nL为左转车道数，CL为左转车道通行能力；
根据以下公式计算直行车道的饱和度：
Figure BDA0002331669440000052
其中，Qs为直行车道流量，αs为直行车道通行能力调整系数，grS为直行车道绿信比，T为路口信号周期，ns为直行车道数，CS为直行车道通行能力。
作为本发明的优选实施方式，所述的步骤(2)中计算由饱和度转换的交通指数，具体为：
根据以下公式计算由左转车道的饱和度转换的交通指数：
Figure BDA0002331669440000053
其中，rL为左转车道的饱和度；
根据以下公式计算由直行车道的饱和度转换的交通指数：
Figure BDA0002331669440000061
其中，rs为直行车道的饱和度。
作为本发明的优选实施方式，所述的步骤(2)中计算由占有率转换的交通指数，具体为：
根据以下公式计算由占有率转换的交通指数：
Figure BDA0002331669440000062
其中，a1和a2为权值系数，a1为0.7，a2为0.02，flow为单位时间内的标准流量，OL为左转车道平均占有率；
根据以下公式计算由占有率转换的交通指数：
Figure BDA0002331669440000063
其中，a1和a2为权值系数，flow为单位时间内的标准流量，OS为直行车道平均占有率。
作为本发明的优选实施方式，所述的步骤(5)中通过占有率和饱和度计算最终交通指数，具体为：
根据以下公式计算通过占有率和饱和度计算左转车道的最终交通指数：
rhzs_l＝a1*zs_l+(1-a1)*zso_l；
其中，zs_l为由左转车道的饱和度转换的交通指数，a1为权值系数，zso_l为左转车道的由占有率转换的交通指数；
根据以下公式计算通过占有率和饱和度计算直行车道的最终交通指数：
rhzs_s＝a1*zs_s+(1-a1)*zso_s；
其中，zs_s为由直行车道的饱和度转换的交通指数，a1为权值系数，zso_s为由直行车道的占有率转换的直行交通指数。
作为本发明的优选实施方式，所述的步骤(3)中的第一比值为2。
作为本发明的优选实施方式，所述的步骤(3)中的第二比值为0.5。
本发明的具体实施方式中，在交通工程中，流量计算的饱和度表征需求，占有率表征拥堵状态及干扰情况，但是在现状应用中，鉴于交通信息采集系统采集到的占有率质量不高，为了满足实际工程项目中研判交通状态的需要，通过大量数据分析发现，采用交通流量和占有率两个指标，在不同交通状态下采用不同融合指数模型，计算结果和实际车道交通状态较符合。
一、输入数据：
本发明根据以下输入参数进行计算研判：
LD_ID为路段ID，Qs为直行车道流量，QL为左转车道流量，ns为直行车道数，nL为左转车道数，CS为直行车道通行能力，CL为左转车道通行能力，αs为直行车道通行能力调整系数，αL为左转车道通行能力调整系数，grS为直行车道绿信比，计算方法为直行相位时间/总周期时间，grL为左转车道绿信比，计算方法为左转相位时间/总周期时间，T为路口信号周期，OS为直行车道平均占有率，OL为左转车道平均占有率，time为录入时间。
二、输出数据：
本发明基于智能交通系统进行处理研判后输出的数据为：
rhzs_s为直行车道指数，rhzs_l为左转车道指数，time为插入时间。
三、方法流程：
步骤1：获得路段ID，通过电警采集Tmin(暂定5min)的路段车道组流量Q(QS，QL)及车道组平均占有率O(OS，OL)。
步骤2：将车道组流量分别转换成对应车道的饱和度r＝(rs，rL)，由于rs和rL计算方式一样，以下用rL为例进行计算：
Figure BDA0002331669440000071
表饱和度和交通指数在拥堵状态表示中的对应关系
拥堵等级 畅通 基本畅通 轻度拥堵 中度拥堵 严重拥堵
交叉口饱和度 [0,0.6) [0.6,0.75) [0.75,0.9) [0.9,1) [1,1.5]
交通指数 [0,2) [2,4) [4,6) [6,8) [8,10]
然后按照道路服务水平将饱和度转换成交通指数，公式如下：
饱和度交通指数：
Figure BDA0002331669440000081
将占有率转换成交通指数：
占有率交通指数：
Figure BDA0002331669440000082
式中，a1、a2：权值系数，a1＝0.7，a2＝0.02；flow为单位时间内的标准流量，单位为pcu/s，flow＝QL/300。
步骤3：判断饱和度转换的交通指数与占有率转换的交通指数的比值m，令
Figure BDA0002331669440000083
如果m≥m0(m0暂定为2)，转到步骤4；如果m1＜m＜m0(m1暂定为0.5)，转到步骤5；如果m≤m1转到步骤6。
步骤4：输出的最终车道指数为通过饱和度计算的交通指数rhzs_l和rhzs_s；
步骤5：通过占有率和饱和度计算交通指数：
rhzs_l＝a1*zs_l+(1-a1)*zso_l；
rhzs_s计算方式同上，其中a1是饱和度转换成指数的系数(a1暂定为0.5，可根据实际情况调整)。
步骤6：判断O占有率是否大于设定的阈值a0(暂定0.6)，如果否，输出的最终车道指数为通过饱和度计算的交通指数rhzs_l＝zs_l；如果是，判断该情况是否持续两个周期以上(包含两个周期)，如果持续两个周期以上，输出的最终车道指数为通过占有率计算的交通指数，rhzs_s计算方式同上，如果否，转到步骤1。
采用了本发明的基于交通流量和占有率信息实现路口车道指数融合处理的方法，属于城市灯控路口的交通状态研判方法，该方法在实际工程项目应用中取得了良好的效果。该发明在不同交通状态下建立了基于流量和占有率为指标的融合指数模型，规避了因交通信息采集系统采集到的占有率质量不高而导致研判交通状态不准确的问题。通过发明的算法模型计算的结果，可以为交通诱导系统及其他需要交通状态展示的系统提供数据支撑。
在此说明书中，本发明已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本发明的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。

Claims (8)

1.一种基于交通流量和占有率信息实现路口车道指数融合处理的方法，其特征在于，所述的方法包括以下步骤：
(1)输入基础数据，通过电警采集车道组流量和车道组平均占有率；
(2)将车道组流量分别转换成对应车道的饱和度，并将按照道路服务水平将饱和度转换成交通指数，以及将占有率转换成交通指数；
(3)计算并判断由饱和度转换的交通指数与由占有率转换的交通指数的比值，若所述的比值大于等于第一比值，则继续步骤(4)；若所述的比值小于第一比值且大于第二比值，则继续步骤(5)；若所述的比值小于等于第二比值，则继续步骤(6)；
(4)输出最终车道指数，即为由饱和度转换的交通指数；
(5)通过占有率和饱和度计算最终交通指数；
(6)判断占有率是否大于预设阈值，如果是，继续步骤(7)；否则，输出最终车道指数，即为由饱和度转换的交通指数；
(7)判断持续时间是否大于等于两个周期，如果是，则输出最终车道指数，即为由占有率转换的交通指数；否则，继续步骤(1)。
2.根据权利要求1所述的基于交通流量和占有率信息实现路口车道指数融合处理的方法，其特征在于，所述的步骤(1)中的车道组流量为直行车道流量和左转车道流量，车道组平均占有率为直行车道平均占有率和左转车道平均占有率。
3.根据权利要求1所述的基于交通流量和占有率信息实现路口车道指数融合处理的方法，其特征在于，所述的步骤(2)中计算车道的饱和度，具体为：
根据以下公式计算左转车道的饱和度：
Figure FDA0002331669430000011
其中，QL为左转车道流量，αL为左转车道通行能力调整系数，grL为左转车道绿信比，T为路口信号周期，nL为左转车道数，CL为左转车道通行能力；
根据以下公式计算直行车道的饱和度：
Figure FDA0002331669430000012
其中，Qs为直行车道流量，αs为直行车道通行能力调整系数，grS为直行车道绿信比，T为路口信号周期，ns为直行车道数，CS为直行车道通行能力。
4.根据权利要求1所述的基于交通流量和占有率信息实现路口车道指数融合处理的方法，其特征在于，所述的步骤(2)中计算由饱和度转换的交通指数，具体为：
根据以下公式计算由左转车道的饱和度转换的交通指数：
Figure FDA0002331669430000021
其中，rL为左转车道的饱和度；
根据以下公式计算由直行车道的饱和度转换的交通指数：
Figure FDA0002331669430000022
其中，rs为直行车道的饱和度。
5.根据权利要求1所述的基于交通流量和占有率信息实现路口车道指数融合处理的方法，其特征在于，所述的步骤(2)中计算由占有率转换的交通指数，具体为：
根据以下公式计算由占有率转换的交通指数：
Figure FDA0002331669430000023
其中，a1和a2为权值系数，a1为0.7，a2为0.02，flow为单位时间内的标准流量，OL为左转车道平均占有率；
根据以下公式计算由占有率转换的交通指数：
Figure FDA0002331669430000031
其中，a1和a2为权值系数，flow为单位时间内的标准流量，OS为直行车道平均占有率。
6.根据权利要求1所述的基于交通流量和占有率信息实现路口车道指数融合处理的方法，其特征在于，所述的步骤(5)中通过占有率和饱和度计算最终交通指数，具体为：
根据以下公式计算通过占有率和饱和度计算左转车道的最终交通指数：
rhzs_l＝a1*zs_l+(1-a1)*zso_l；
其中，zs_l为由左转车道的饱和度转换的交通指数，a1为权值系数，zso_l为左转车道的由占有率转换的交通指数；
根据以下公式计算通过占有率和饱和度计算直行车道的最终交通指数：
rhzs_s＝a1*zs_s+(1-a1)*zso_s；
其中，zs_s为由直行车道的饱和度转换的交通指数，a1为权值系数，zso_s为由直行车道的占有率转换的直行交通指数。
7.根据权利要求1所述的基于交通流量和占有率信息实现路口车道指数融合处理的方法，其特征在于，所述的步骤(3)中的第一比值为2。
8.根据权利要求1所述的基于交通流量和占有率信息实现路口车道指数融合处理的方法，其特征在于，所述的步骤(3)中的第二比值为0.5。
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