CN112700646B - 一种在运营公路断面交通量及车道系数的实测方法 - Google Patents

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本发明公开了一种在运营公路断面交通量及车道系数的实测方法，采用激光测距仪连续采集断面“距离”数据，同时将采集的数据实时传输于计算机中进行存储，进一步对“距离”进行数据统计分析，得出待测断面所经过的车辆数量与通行位置，从而计算得出断面交通量与车道系数。本发明采用计算机存储并统计分析“数值型”数据的方式，解决了传统“图像型”数据存储容量大、图像处理技术难度大的问题。另外，本发明提供的技术方案涉及的实测方法可操作性强，数据分析方法简单明了，克服了传统断面交通量统计方法中模型复杂、计算繁琐等问题，便于工程类或相关人员实际应用。

Description

一种在运营公路断面交通量及车道系数的实测方法
技术领域
本发明涉及交通工程技术领域，尤其涉及一种在运营公路断面交通量及车道系数的实测方法。
背景技术
交通参数作为公路运行状况的直观表述，是公路交通管理、交通规划以及区域经济分析的重要指标，同时也是路面结构设计中最重要的基础数据。能否基于在运营公路车辆通行实际情况，精准确定交通参数，直接关系到交通管理、路网规划的合理性，同时影响公路改扩建、养护维修时路面结构设计的准确性。
目前，在我国公路交通量调查、路面结构设计中，“断面交通量”、“车道系数”是交通参数确定过程中的重要基础数据，同时也是最难准确确定或预测的因素。其中，“断面交通量”指单位时间段内，通过公路某一断面的交通车辆的数量。该参数的获取，主要通过人工直接观测记录、监控视频图像处理分析、基于收费数据估算、依据车辆行驶轨迹计算等方式。上述方法均存在一定的技术弊端，影响其在实际工作中的应用。人工直接观测并记录断面交通量，人力成本较高、费时费力，同时所记录的交通量数据有限，无法长期连续进行观测。通过监控视频图像处理技术，虽可长期连续观测，但存在图像数据存储空间较大、设备成本较高、图像识别与处理技术难度较大等问题。基于收费数据估算法，需收集车辆通行最短路径、平均速度、进站及出站时间及位置等相关信息，通过建立相关理论计算模型，对断面交通量进行估算，存在理论建模复杂、计算过程繁琐、估算结果修正、方法适用性低等问题。依据浮动车数据虽可以清楚地知道车辆的行驶轨迹，但通常并非所有车辆都使用GPS设备，极易导致估计结果不准确。
此外，在交通量调查及分析中，因车辆行驶轨迹浮动，导致同一段面不同车道上其车辆横向分布情况不同。而“车道系数”则是反映车辆横向分布情况的重要参数，该参数指某一设计车道上车辆数量在该方向全断面上车辆数量中所占的比例。“车道系数”可直接表征某一行车方向上，车辆通行的“渠化”或集中程度。当车辆通行受非机动车或行人影响较大时，车道系数相对较低；反之，如封闭式交通条件下，车道系数相对较高。目前，依据我国《公路沥青路面设计规范》(JTG D50-2017)规定，车道系数的确定可按照三个水平进行。水平一：根据现场交通量观测资料统计设计方向不同车道上车辆的数量，确定车道系数。水平二：采用当地的经验值。水平三：采用表1推荐值。
表1车道系数
单向车道数 1 2 3 4
高速公路 - 0.7～0.85 0.45～0.6 0.4～0.5
其他等级公路 1 0.5～0.75 0.5～0.75 -
采用水平一确定车道系数时，与传统“断面交通量”确定方法类似，仍然需要对现场交通量观测资料进行统计分析。通常采用人工直接观测记录、监控视频图像处理分析等技术。人工观测时，仍需对同一段面不同时刻下各车道通行的车辆数量进行统计，进一步计算“车道系数”。采用监控视频图像处理技术时，需对同一段面车辆通行车道位置进行准确识别，通常识别难度较大、精度较低。水平二为依据地方经验确定“车道系数”，水平三为全国“车道系数”平均水平。采用水平二、水平三确定车道系数时，缺乏合理依据、经验性较强且针对性较差。
综上，如何基于在运营公路交通实际情况，真实、准确测定或计算任意断面的交通量以及车道系数，仍是亟待解决的问题。
发明内容
为解决现有技术存在的局限和缺陷，本发明提供一种在运营公路断面交通量及车道系数的实测方法，包括：
采用激光测距仪连续采集断面距离数据，同时将采集的断面距离数据实时传输至计算机中进行存储；
对所述断面距离进行数据统计分析，得出待测断面所经过的车辆数量与通行位置，获得断面交通量与车道系数；
所述激光测距仪分别架设在待测公路断面两侧，A点激光测距仪设置于中央分隔带处，B点激光测距仪设置于硬路肩或应急停车道处；
所述激光测距仪的数据采集频率不低于3次/秒，所述激光测距仪具备无线传输功能，将采集的数据实时传输至计算机中，进行数据批量化存储；
当无车辆通过待测断面时，所述A点激光测距仪的距离数据为起始长度LA0，所述B点激光测距仪实测的距离数据为起始长度LB0；
通过判定同一时刻条件下，A点测距读数与B点测距读数满足的条件，获得车辆通行工况如下：
工况一：所述A点测距读数与所述B点测距读数满足的条件为：LA0-(LA+LB)＝V∈[1.4m，2.4m]而且LA≤LB时，所述车辆通行工况为：仅有1辆车辆行驶于车道Ⅰ并经过所述待测断面；
工况二：所述A点测距读数与所述B点测距读数满足的条件为：LA0-(LA+LB)＝V∈[1.4m，2.4m]而且LA＞LB时，所述车辆通行工况为：仅有1辆车辆行驶于车道Ⅱ并经过所述待测断面；
工况三：所述A点测距读数与所述B点测距读数满足的条件为：LA0-(LA+LB)＝V1+V2+ΔL＞2.8m时，所述车辆通行工况为：有2辆车辆行驶于车道Ⅰ与车道Ⅱ并同时经过所述待测断面。
可选的，还包括：
计算断面交通量与车道系数；
所述计算断面交通量与车道系数的步骤包括：
获得时间段t内通行交通总量Qt＝Q1+Q2+2×Q3；
获得断面交通量Q＝(Q1+Q2+2×Q3)/t；
获得车道系数LDF＝max{(Q1+Q3)/Qt，(Q2+Q3)/Qt}；
其中，t为观测时间段的长度，Q1为满足所述工况一的数目，Q2为满足所述工况二的数目，Q3为满足所述工况三的数目。
可选的，所述激光测距仪的数据采集频率不低于8次/秒。
本发明具有下述有益效果：
本发明提供的在运营公路断面交通量及车道系数的实测方法简单易行、便捷适用，解决了人工现场观测费时费力、观测数据有限的技术弊端；同时采用计算机存储并统计分析“数值型”数据的方式，解决了传统“图像型”数据存储容量大、图像处理技术难度大的问题。另外，本发明提供的技术方案涉及的实测方法可操作性强，数据分析方法简单明了，克服了传统断面交通量统计方法中模型复杂、计算繁琐等问题，便于工程类或相关人员实际应用。
附图说明
图1为本发明实施例一提供的激光测距仪布设位置示意图。
图2为本发明实施例一提供的起始长度示意图。
图3为本发明实施例一提供的车辆行驶于车道Ⅰ的示意图。
图4为本发明实施例一提供的车辆行驶于车道Ⅱ的示意图。
图5为本发明实施例一提供的两辆车同时经过待测断面示意图。
图6为本发明实施例一提供的测距数据实时传输示意图。
图7a为本发明实施例一提供的A点距离分布图。
图7b为本发明实施例一提供的B点距离分布图。
具体实施方式
为使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明提供的在运营公路断面交通量及车道系数的实测方法进行详细描述。
实施例一
本实施例提供一种在运营公路断面交通量及车道系数的实测方法，包括：
采用激光测距仪连续采集断面距离数据，同时将采集的断面距离数据实时传输至计算机中进行存储；
对所述断面距离进行数据统计分析，得出待测断面所经过的车辆数量与通行位置，获得断面交通量与车道系数；
所述激光测距仪分别架设在待测公路断面两侧，A点激光测距仪设置于中央分隔带处，B点激光测距仪设置于硬路肩或应急停车道处；
所述激光测距仪的数据采集频率不低于3次/秒，所述激光测距仪具备无线传输功能，将采集的数据实时传输至计算机中，进行数据批量化存储；
当无车辆通过待测断面时，所述A点激光测距仪的距离数据为起始长度LA0，所述B点激光测距仪实测的距离数据为起始长度LB0；
通过判定同一时刻条件下，A点测距读数与B点测距读数满足的条件，获得车辆通行工况如下：
工况一：所述A点测距读数与所述B点测距读数满足的条件为：LA0-(LA+LB)＝V∈[1.4m，2.4m]而且LA≤LB时，所述车辆通行工况为：仅有1辆车辆行驶于车道Ⅰ并经过所述待测断面；
工况二：所述A点测距读数与所述B点测距读数满足的条件为：LA0-(LA+LB)＝V∈[1.4m，2.4m]而且LA＞LB时，所述车辆通行工况为：仅有1辆车辆行驶于车道Ⅱ并经过所述待测断面；
工况三：所述A点测距读数与所述B点测距读数满足的条件为：LA0-(LA+LB)＝V1+V2+ΔL＞2.8m时，所述车辆通行工况为：有2辆车辆行驶于车道Ⅰ与车道Ⅱ并同时经过所述待测断面。
可选的，还包括：
计算断面交通量与车道系数；
所述计算断面交通量与车道系数的步骤包括：
获得时间段t内通行交通总量Qt＝Q1+Q2+2×Q3；
获得断面交通量Q＝(Q1+Q2+2×Q3)/t；
获得车道系数LDF＝max{(Q1+Q3)/Qt，(Q2+Q3)/Qt}；
其中，t为观测时间段的长度，Q1为满足所述工况一的数目，Q2为满足所述工况二的数目，Q3为满足所述工况三的数目。
可选的，所述激光测距仪的数据采集频率不低于8次/秒。
针对交通量统计及分析过程中，断面交通量及车道系数的传统确定方法中存在的技术弊端，本实施例公开了一种在运营公路断面交通量及车道系数的实测方法。本实施例采用激光测距仪连续采集断面“距离”数据，同时将采集的数据实时传输于计算机中进行存储，进一步对“距离”进行数据统计分析，得出待测断面所经过的车辆数量与通行位置，从而计算得出断面交通量与车道系数。
图1为本发明实施例一提供的激光测距仪布设位置示意图。本实施例提供一种在运营公路断面交通量及车道系数的实测方法，在待测公路断面两侧(A点、B点)分别架设激光测距仪，A点可设于中央分隔带处，B点可设于硬路肩或应急停车道处，如图1。
本实施例中，激光测距仪固定于云台上，云台固定于三角架上。通过调试激光测距仪高度(宜为0.8m-1.2m)及云台转角，保证激光测距仪发射出的激光可水平打向对侧固定物上(或波形梁护栏)。
本实施例开启激光测距仪，并设置其数据采集频率不宜低于8次/秒，不应低于3次/秒；同时，将采集的数据通过无线实时传输于计算机中，便于数据批量化存储。
本实施例实时采集并存储A点、B点两侧激光测距仪实测的“距离”数据，分别记作LA、LB；对实测数据进一步统计分析，得出不同车道上车辆通行数量。
本实施例所涉及的实测数据统计分析，具体方法如下：
图2为本发明实施例一提供的起始长度示意图。无车辆通过待测断面时，A点、B点激光测距仪实测的“距离”数据分别为起始长度LA0、LB0。LA0与LB0读数间无必然联系但可近似相等(LA0≈LB0)，如图2所示。
若待测断面出现车辆通行时，A点与B点测距读数同时减小，即测距读数出现突变。图3为本发明实施例一提供的车辆行驶于车道Ⅰ的示意图。图4为本发明实施例一提供的车辆行驶于车道Ⅱ的示意图。图5为本发明实施例一提供的两辆车同时经过待测断面示意图。如图3-5所示，通过判定同一时刻条件下，A点与B点测距读数所满足的条件，可进一步得出车辆通行工况：
工况一：满足“LA0-(LA+LB)＝V∈[1.4m，2.4m]”且“LA≤LB”，则表明仅有1辆车辆行驶于车道Ⅰ并经过待测断面；
工况二：满足“LA0-(LA+LB)＝V∈[1.4m，2.4m]”且“LA＞LB”，则表明仅有1辆车辆行驶于车道Ⅱ并经过待测断面；
工况三：满足“LA0-(LA+LB)＝V1+V2+ΔL＞2.8m”，则表明有2辆车辆行驶于车道Ⅰ与车道Ⅱ并同时经过待测断面。
本实施例利用Excel数据统计功能，分别统计同一时刻下LA、LB满足上述三种工况的数目，将满足工况一、工况二、工况三的时刻数目分别记作Q1、Q2、Q3。因车速较快、数据采集频率较大或车辆较长等因素，若同一秒内连续出现多个满足工况条件的时刻数目，按车辆通行1次计。
本实施例假设t为观测时间段的长度，则该待测断面的断面交通量与方向系数计算如下：
时间段t内通行交通总量Qt＝Q1+Q2+2×Q3；
断面交通量Q＝(Q1+Q2+2×Q3)/t；
车道系数LDF＝max{(Q1+Q3)/Qt，(Q2+Q3)/Qt}。
本实施例提供一种在运营公路断面交通量及车道系数的实测方法，其实测步骤如下：
在给定的待测公路断面两侧(A点、B点)分别架设激光测距仪，A点可设于中央分隔带处，B点设于硬路肩或应急停车道处。也可将激光测距仪固定于公路两侧波形梁护栏上。
通过调试激光测距仪相对高度及云台转角，保证激光测距仪发射出的激光可水平打向对侧固定物(或波形梁护栏)。
图6为本发明实施例一提供的测距数据实时传输示意图。开启激光测距仪，并设置其数据采集频率不低于8次/秒；同时将采集的数据通过无线实时传输于计算机中，便于数据批量化存储，如图6。
图7a为本发明实施例一提供的A点距离分布图。图7b为本发明实施例一提供的B点距离分布图。依据A点、B点两侧激光测距仪连续、不间断采集的“距离”数据，以时间为横坐标，“距离”数据为纵坐标，在同一坐标体系下绘制不同时刻A点、B点距离分布图，如图7a和图7b。
本实施例依据不同时刻A点、B点距离分布图，可清晰辨别不同时刻车辆行驶位置及车辆数量。本实施以双车道为例，断面无车辆通过时，A点与B点测距读数约为12.38m；当断面出现车辆通行时，A点与B点测距读数同时减小，即测距读数出现突变，表明有车辆通过待测断面。
本实施例依据双车道实测结果，位于中央分隔带处的A点激光测距仪测距读数有2类：范围在1.1261m-2.8395m，表明车辆在行车道Ⅰ通行；范围在3.5987m-6.5908m，表明车辆在行车道Ⅱ通行。位于应急停车道处B点激光测距仪测距读数也有2类：范围在3.7092m-6.7013m，表明车辆在行车道Ⅱ通行；范围在7.8605m-9.5739m，表明车辆在行车道Ⅰ通行。
本实施例采用Excel数据筛选功能，统计满足工况一即“LA0-(LA+LB)＝V∈[1.4m，2.4m]”且“LA≤LB”条件的数目为29组；满足工况二即“LA0-(LA+LB)＝V∈[1.4m，2.4m]”且“LA＞LB”条件的数目为70组；满足工况三即“LA0-(LA+LB)＝V1+V2+ΔL＞2.8m”条件的数目为8组。
本实施例进一步得出：统计时间t＝8min内(14:16:31—14:24:31)，仅有1辆车辆行驶于行车道Ⅰ并经过待测断面的车辆数量为29辆，仅有1辆车辆行驶于行车道Ⅱ并经过待测断面的车辆数量为70辆，同时2辆车辆行驶于车道Ⅰ与车道Ⅱ并同时经过待测断面的车辆为8对。
本实施例提供的观测时间t＝8min内，该待测断面的断面交通量与方向系数计算如下：
时间段t内通行交通总量Qt＝29+70+2×8＝115辆；
断面交通量Q＝(29+70+2×8)/8＝14.375(辆/min)；
车道系数LDF＝max{(29+8)/115，(70+8)/115}＝0.678；
因此，通过实测得出该高速公路断面交通量为14.375辆/min，车道系数为0.678。
本实施例提供的在运营公路断面交通量及车道系数的实测方法简单易行、便捷适用，解决了人工现场观测费时费力、观测数据有限的技术弊端；同时采用计算机存储并统计分析“数值型”数据的方式，解决了传统“图像型”数据存储容量大、图像处理技术难度大的问题。另外，本实施例提供的技术方案涉及的实测方法可操作性强，数据分析方法简单明了，克服了传统断面交通量统计方法中模型复杂、计算繁琐等问题，便于工程类或相关人员实际应用。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种在运营公路断面交通量及车道系数的实测方法，其特征在于，包括：
采用激光测距仪连续采集断面距离数据，同时将采集的断面距离数据实时传输至计算机中进行存储；
对所述断面距离进行数据统计分析，得出待测断面所经过的车辆数量与通行位置，获得断面交通量与车道系数；
所述激光测距仪分别架设在待测公路断面两侧，A点激光测距仪设置于中央分隔带处，B点激光测距仪设置于硬路肩或应急停车道处；
所述激光测距仪的数据采集频率不低于3次/秒，所述激光测距仪具备无线传输功能，将采集的数据实时传输至计算机中，进行数据批量化存储；
当无车辆通过待测断面时，所述A点激光测距仪的距离数据为起始长度LA0，所述B点激光测距仪实测的距离数据为起始长度LB0；LA0为A点激光测距仪到B点激光测距仪的距离，LB0为B点激光测距仪到A点激光测距仪的距离，理论上，LA0＝LB0；
通过判定同一时刻条件下，A点测距读数与B点测距读数满足的条件，获得车辆通行工况如下：
工况一：所述A点测距读数与所述B点测距读数满足的条件为：LA0-(LA+LB)＝V∈[1.4m，2.4m]而且LA≤LB时，所述车辆通行工况为：仅有1辆车辆行驶于车道Ⅰ并经过所述待测断面；
工况二：所述A点测距读数与所述B点测距读数满足的条件为：LA0-(LA+LB)＝V∈[1.4m，2.4m]而且LA＞LB时，所述车辆通行工况为：仅有1辆车辆行驶于车道Ⅱ并经过所述待测断面；
工况三：所述A点测距读数与所述B点测距读数满足的条件为：LA0-(LA+LB)＝V1+V2+ΔL＞2.8m时，所述车辆通行工况为：有2辆车辆行驶于车道Ⅰ与车道Ⅱ并同时经过所述待测断面；
其中，LA为A点激光测距仪到最近的车辆一侧的距离，LB为B点激光测距仪到最近的车辆一侧的距离；
待测断面出现单个车辆通行时，该车辆的宽度为V，单位m；
待测断面同时出现两辆车辆通行时，行驶于车道Ⅰ的车辆的宽度为V1，行驶于车道Ⅱ的车辆的宽度为V2，单位m；ΔL为两辆车之间的距离，单位m。
2.根据权利要求1所述的在运营公路断面交通量及车道系数的实测方法，其特征在于，还包括：
计算断面交通量与车道系数；
所述计算断面交通量与车道系数的步骤包括：
获得时间段t内通行交通总量Qt＝Q1+Q2+2×Q3；
获得断面交通量Q＝(Q1+Q2+2×Q3)/t；
获得车道系数LDF＝max{(Q1+Q3)/Qt，(Q2+Q3)/Qt}；
其中，t为观测时间段的长度，Q1为满足所述工况一的数目，Q2为满足所述工况二的数目，Q3为满足所述工况三的数目。
3.根据权利要求1所述的在运营公路断面交通量及车道系数的实测方法，其特征在于，所述激光测距仪的数据采集频率不低于8次/秒。
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