CN114664111A - 一种高速公路服务区泊车延误计算方法 - Google Patents

Abstract

本发明为一种高速公路服务区泊车延误计算方法，首先确定停车场内人行横道布设形式并根据人行横道布设形式和人行横道的行人引力范围，确定各条人行横道对应的泊车区；其次，计算每条人行横道上的来向行人群平均到达率和去向行人群平均到达率以及车辆临界可穿越时间间隔；最后，计算各条人行横道上行人过街造成的泊车延误，当人行横道上的双向行人流中同时出现车辆可穿越时间间隔时，则不会造成泊车延误；当人行横道上的双向行人流中未同时出现车辆可穿越时间间隔时，泊车延误等于停车等待时间；待泊车辆的泊车延误等于泊车路径所经过的所有人行横道上行人过街造成的泊车延误之和。该方法为服务区停车场内交通管控策略的制定提供了依据。

Description

一种高速公路服务区泊车延误计算方法

技术领域

本发明属于交通工程和交通信息及交通控制技术领域，具体涉及一种高速公路服务区泊车延误计算方法。

背景技术

随着经济水平和居民生活水平的提高，机动车数量不断增长，停车场规模逐渐增大，为减轻待泊司乘的寻泊负担，提高泊车效率和停车场的智能化管理水平，泊位引导系统已被越来越多的停车场引入。

泊位引导系统依靠最优泊位选择模型驱动，最优泊位选择模型是一种量化描述泊位选择影响因素的常用模型。既有泊位选择模型多量化描述了泊车行驶时间/距离、通往车位的车道状态、泊车后步行距离、泊位安全性、泊位遮荫性、泊位两侧占用情况等泊位选择影响因素，这些泊位选择模型主要适用于城市停车场。相较于城市停车场，高速公路服务区停车场内设有人行横道，根据交通规则车辆面对人行横道时须停车礼让过街行人，这将导致泊车延误。泊车延误也是泊位选择和提升泊车效率的关键影响因素，既有泊位选择模型并未量化考虑由于行人过街造成的泊车延误，因此不能适用于高速公路服务区，为开发适用于高速公路服务区的泊位引导系统，有必要研究高速公路服务区的泊车延误。

发明内容

针对先有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是，提供一种高速公路服务区泊车延误计算方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案如下：

一种高速公路服务区泊车延误计算方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤S1、通过实地调查确定停车场内人行横道布设形式；

步骤S2、根据人行横道布设形式和人行横道的行人引力范围，确定各条人行横道对应的泊车区；将从同一人行横道过街的司乘对应的泊位划分为同一泊车区；

步骤S3、计算每条人行横道上的过街行人群平均到达率，包括来向行人群平均到达率和去向行人群平均到达率；

来向行人群平均到达率等于人行横道对应的泊车区内车辆平均到达率，泊车区U_b内车辆平均到达率λ_b的表达式为：

其中，O_b为待泊车辆驶入服务区时，前方待泊车辆的最优泊位属于泊车区U_b的车辆总数；k为前方待泊车辆中最优泊位属于泊车区U_b的车辆编号，前方待泊车辆是指位于待泊车辆前方的待泊车辆；

为车辆k驶入服务区的时刻；

为车辆k到达最优泊位所需的行程时间；

为车辆k到达目标泊位的预计时刻；

为前方待泊车辆到达目标泊位的最晚时刻；

为前方待泊车辆到达目标泊位的最早时刻；b表示泊车区的编号，为正整数；

去向行人群平均到达率等于人行横道对应的泊车区内车辆平均离去率，泊车区U_b内车辆平均离去率λ_b′的计算公式为：

其中，Q_b为待泊车辆驶入服务区时，泊车区U_b内的预离去车辆数；z为泊车区U_b内预离去车辆的编号；

为车辆z到达目标泊位的时刻；

为预离去车辆中最晚到达目标泊位的时刻；

为预离去车辆中最早到达目标泊位的时刻；

步骤S4、根据式(7)计算车辆临界可穿越时间间隔；假设0时刻行人群y恰好通过待泊车辆所在位置，待泊车辆于此时开始穿越行人流；T时刻待泊车辆完全穿过行人流，而此时行人群y+1恰好到达待泊车辆所在位置，将行人群y与行人群y+1的到达时间间隔即为车辆临界可穿越时间间隔；

其中，τ为车辆临界可穿越时间间隔；l_k、l_c分别为待泊车辆的车身宽度和长度；l_e、l_f分别为行人群边界长度和宽度；v₁为行人群的步行速度，v₀为待泊车辆行驶速度；

步骤S5、计算各条人行横道上行人过街造成的泊车延误，当人行横道上的双向行人流中同时出现车辆可穿越时间间隔时，则不会造成泊车延误；当人行横道上的双向行人流中未同时出现车辆可穿越时间间隔时，行人过街造成的泊车延误等于待泊车辆停车等待的平均行人群间隔数与行人群平均到达时间间隔之积；双向行人流包括来向行人流和去向行人流，从停车场至目的地为来向，从目的地至停车场为去向，目的地是指服务区内集餐厅、超市和厕所于一体的综合楼；

人行横道D_b处待泊车辆停车等待的行人群间隔数x_b的分布规律为：

P_b(x_b＝u)＝[l-exp(-λ_bτ-λ_b′)]^uexp(-λ_bτ-λ_b′τ) (9)

其中，u为非负整数；

人行横道D_b处待泊车辆停车等待的平均行人群间隔数

为：

人行横道D_b上的来向行人群到达时间间隔的概率密度函数f(h_b)为：

h_b为人行横道D_b上的来向行人群到达时间间隔；

人行横道D_b上的去向行人群到达时间间隔的概率密度函数f(h_b′)为：

h_b′为人行横道D_b上的去向行人群到达时间间隔；

人行横道D_b上的来向行人群的平均到达时间间隔

为：

人行横道D_b上的去向行人群的平均到达时间间隔

为：

人行横道D_b上行人过街造成的泊车延误

为：

待泊车辆的泊车延误等于泊车路径所经过的所有人行横道上行人过街造成的泊车延误之和。

人行横道布设形式包括：1)泊位组沿服务区纵向布置，相邻泊位组之间设有多条人行横道；2)泊位组沿服务区纵向布置，仅目的地与其邻近的泊位组之间设有人行横道而其余泊位组间未设置人行横道；3)泊位组沿服务区纵向布置，相邻泊位组间只设置一条人行横道；4)泊位组沿服务区横向布置，各个泊位组邻近目的地的端部分别设置一条连接目的地的人行横道；5)泊位组沿服务区横向布置，仅有部分泊位组邻近目的地的端部设有一条连接目的地的人行横道；并排设置的多个泊位构成一个泊位组，泊位组内的相邻泊位未被行车道分隔；目的地是指服务区内集餐厅、超市和厕所等一体的综合楼；以目的地与停车场的连线方向为服务区纵向，与目的地和停车场的连线垂直的方向为服务区横向；

基于二元Logit模型得到过街人行横道选择模型的表达式为：

V_1o-V_0o＝β₀+β₁x₁+β₂x₂ (3)

其中，V_1o表示行人选择某一人行横道的可观测效用值，V_0o表示行人不选择该人行横道的可观测效用值；x₁表示行人与相邻人行横道的间距，x₂表示人行横道的位置，β₀、β₁、β₂为待标定参数；

假设泊位组C_p与C_p-1之间由左至右依次设有人行横道D_b、D_b+1、D_b+2，p表示泊位组的编号，为正整数；利用过街人行横道选择模型并通过式(4)计算人行横道D_b的行人引力范围右半区长度

和人行横道D_b+1的行人引力范围左半区长度

其中，

分别表示行人与人行横道D_b+1、D_b的间距，

分别表示人行横道D_b+1、D_b的位置，Δx_b,b+1表示人行横道D_b与D_b+1的间距；

在泊位组C_p内，位于人行横道D_b+1左侧且与其距离小于等于

的司乘和位于人行横道D_b+1右侧且与其距离小于等于人行横道D_b+1的行人引力范围右半区长度

的司乘均选择人行横道D_b+1过街，故人行横道D_b+1的行人引力范围为行人引力范围左半区长度

与右半区长度

以内的区域；位于人行横道D_b左侧的司乘不存在过街人行横道选择行为，只能通过人行横道D_b过街；位于人行横道D_b右侧且与其距离小于等于人行横道D_b的行人引力范围右半区长度

的司乘，选择人行横道D_b过街，故人行横D_b的行人引力范围为泊位组C_p左端至行人引力范围右半区长度

以内的区域；泊位组C_p右端至人行横道D_b+2的行人引力范围左半区长度

以内的区域为人行横道D_b+2的行人引力范围；

1)对于泊位组沿服务区纵向布置，相邻泊位组之间设有多条人行横道的布设形式，假设泊位组C_p-1,C_p,C_p+1,...,C_p+s-1,C_p+s沿目的地至停车场由近及远依次布置，泊位组C_p-1和C_p之间沿服务区横向由左向右依次设有人行横道D_b,D_b+1,...,D_b+m，泊位组C_p+s-2和C_p+s-1之间沿服务区横向由左向右依次设有人行横道D_b+m+q+h,D_b+m+q+h+1,...,D_b+m+q+h+n，泊位组C_p+s-1和C_p+s之间沿服务区横向由左向右依次设有人行横道D_b+m+q+h+n+1,D_b+m+q+h+n+2,...,D_b+m+q+h+n+r，人行横道D_b+m+q+h+n+1位于D_b+m+q+h和D_b+m+q+h+1之间，m、q、h、n、r、s均为正整数；

令

为人行横道D_b+m+q+h+1的行人引力范围左半区长度，Δx_{b+m+q+h+n+1,b+m+q+h+1}为人行横道D_b+m+q+h+n+1与D_b+m+q+h+1的间距；当间距Δx_{b+m+q+h+n+1,b+m+q+h+1}小于等于人行横道D_b+m+q+h+1的行人引力范围左半区长度

时，则认为人行横道D_b+m+q+h+n+1位于人行横道D_b+m+q+h+1的行人引力范围内，人行横道D_b+m+q+h+n+1上的行人通过人行横道D_b+m+q+h+1过街，故泊车区U_b+m+q+h+1包含泊位组C_p+s-1内在人行横道D_b+m+q+h+1的行人引力范围内的所有泊位和泊车区U_b+m+q+h+n+1内的所有泊位；当间距Δx_{b+m+q+h+n+1,b+m+q+h+1}大于人行横道D_b+m+q+h+1的行人引力范围左半区长度

时，从人行横道D_b+m+q+h+n+1过街的行人选择人行横道D_b+m+q+h过街；对于与距离目的地最远的泊位组连接的人行横道，每条人行横道对应的泊车区包含对应人行横道的行人引力范围内的所有泊位；

2)对于泊位组沿服务区纵向布置，仅在目的地与其邻近的泊位组之间设有人行横道而其余泊位组间未设置人行横道的布设形式，假设泊位组C₁,C₂,...,C_P沿目的地至停车场由近及远依次布置，目的地与其邻近的泊位组C₁之间沿服务区横向由左向右依次设有人行横道D_b,D_b+1,...,D_b+m，泊位组C₁,...,C_P内的司乘将在人行横道D_b,D_b+1,......,D_b+m中选择一条人行横道过街，故人行横道D_b+1对应的泊车区U_b+1包含所有泊位组内位于人行横道D_b+1的行人引力范围内的泊位；若目的地与其邻近的泊位组C₁之间只存在一条人行横道，则该人行横道对应的泊车区为包含所有泊位组内的泊位；

3)对于泊位组沿服务区纵向布置，相邻泊位组间只设置一条人行横道的布设形式，如图5所示，假设泊位组C_p-1,C_p,C_p+1,...,C_p+s沿目的地至停车场由近及远依次布置，泊位组C_p-1与C_p之间设有人行横道D_b，泊位组C_p与C_p+1之间设有人行横道D_b+1，泊位组C_p+s-1与C_p+s之间设有人行横道D_b+m，故泊车区U_b+m包含泊位组C_p+s内的所有泊位，泊车区U_b+m-1包含泊位组C_p+m-1,C_p+m内的所有泊位，泊位区U_b包含泊位组C_p,C_p+1,......,C_p+s-1,C_p+s内的所有泊位；

4)对于泊位组沿服务区横向布置，各个泊位组邻近目的地的端部分别设置一条连接目的地的人行横道的布设形式，假设泊位组C_p,C_p+1,...,C_p+s沿服务区横向从左至右依次布置，人行横道D_b,D_b+1,…,D_b+m依次与泊位组C_p,C_p+1,...,C_p+s连接；在各个泊位组内泊车的司乘均通过与各自泊位组相连的人行横道过街，故各条人行横道对应的泊车区包含与相应人行横道连接的泊位组内的所有泊位；

5)对于泊位组沿服务区横向布置，只在部分泊位组邻近目的地的端部设有一条连接目的地的人行横道的布设形式，假设泊位组C_p+s+h+1,C_p+s+h,...,C_p沿服务区横向从左至右依次布置，泊位组C_p+s邻近目的地的端部设有人行横道D_b+1，泊位组C_p+s+1,C_p+s-1,…,C_p+1均未设置人行横道，则在泊位组C_p+s内泊车的司乘通过人行横道D_b+1过街；当泊位组C_p+s+1与C_p+s的间距Δy_p+s+1,p+s小于人行横道D_b+1的行人引力范围左半区长度

认为泊位组C_p+s+1在人行横道D_b+1的行人引力范围内，故在泊位组C_p+s+1内泊车的司乘通过人行横道D_b+1过街；当泊位组C_p+s与C_p+1的间距Δy_p+s,p+1小于人行横道D_b+1的行人引力范围右半区长度

认为泊位组C_p+1,…,C_p+s-1均在人行横道D_b+1的行人引力范围内，故在泊位组C_p+1,…,C_p+s-1内泊车的司乘均通过人行横道D_b+1过街，则人行横道D_b+1对应的泊车区U_b+1包括泊车组C_p+1,C_p+2,…,C_p+s+1内的所有泊位。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

首先，本发明充分考虑了高速公路服务区内行人活动特征、服务区内人行横道布设形式和同车司乘结群过街现象，因此对高速公路服务区具有适用性；其次，本发明所计算的待泊车辆泊车延误是由人行横道处行人过街引起的，计算结果不仅能用于反映泊车效率，还能反映行人过街安全，因此能为高速公路服务区停车场内交通管控策略的制定提供依据；再次，计算方法具有一定的动态性，即延误计算结果能根据人行横道上的过街行人群平均到达率的实时变化而改变，能反映服务区停车场内的实时交通状态；最后，计算方法可用于高速公路服务区最优泊位选择模型的构建，不仅能提高了泊位引导系统对高速公路服务区的适用性，还能通过泊位引导降低行人过街风险，提高服务区人性化、安全化水平，为智慧停车场的构建提高理论基础。

附图说明

图1是本发明的整体流程图；

图2是人行横道的行人引力范围示意图；

图3是人行横道布设形式一的示意图；

图4是人行横道布设形式二的示意图；

图5是人行横道布设形式三的示意图；

图6是人行横道布设形式四的示意图；

图7是人行横道布设形式五的示意图；

图8是车辆临界可穿越时间间隔的示意图；

图9是行人结群形式的示意图；

图10是行人群步行影响区划分的示意图；

图11是行人群边界线的示意图；

图12是行人群到达时间间隔与车辆之间的几何关系示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案进行详细说明，但并不以此限定本申请的保护范围。

如图1所示，本发明为一种高速公路服务区泊车延误计算方法(简称方法)，包括以下步骤：

步骤S1、确定停车场内人行横道布设形式，根据对现有高速公路服务区停车场的实地调查可知，人行横道布设形式一般包括五种，形式一：泊位组沿服务区纵向布置，相邻泊位组之间设有多条人行横道(参见图3)；形式二：泊位组沿服务区纵向布置，仅目的地与其邻近的泊位组之间设有人行横道而其余泊位组间未设置人行横道(参见图4)；形式三：泊位组沿服务区纵向布置，相邻泊位组间只设置一条人行横道(参见图5)；形式四：泊位组沿服务区横向布置，各个泊位组邻近目的地的端部分别设置一条连接目的地的人行横道(参见图6)；形式五：泊位组沿服务区横向布置，仅有部分泊位组邻近目的地的端部设有一条连接目的地的人行横道(参见图7)；

其中，并排设置的多个泊位构成一个泊位组，泊位组内的相邻泊位未被行车道分隔；目的地是指服务区内集餐厅、超市和厕所等一体的综合楼；以目的地与停车场的连线方向为服务区纵向，与目的地和停车场的连线垂直的方向为服务区横向；

步骤S2、根据人行横道布设形式，确定各条人行横道对应的泊车区；

将泊位组记作C_p，p∈[0,P]表示泊位组的编号，P表示停车场内的泊位组总数；将从同一人行横道过街的司乘对应的泊位划分为同一泊车区，每个人行横道对应一个泊车区，故泊车区U_b包含从人行横道D_b过街的所有司乘对应的停车泊位，b∈[0,B]表示泊车区的编号，B代表停车场内的泊车区总数；p和b均为正整数；

为划分泊车区，需要确定人行横道的行人引力范围，因此基于二项Logit模型构建过街人行横道选择模型，过街人行横道选择模型的特征变量包括行人与相邻人行横道的间距x₁和人行横道的位置x₂，通过调研两个特征变量在服务区中的实际取值，生成了表1所示的10种场景；人行横道的位置x₂采用哑变量表示，靠近目的地的人行横道用1表示，远离目的地的人行横道用2表示；

表1 各种场景的参数

通过SP调查法，询问服务区内行人在上述10种场景中过街人行横道选择行为，行人对每条人行横道的选择方案只包含“过街”与“不过街”两种；基于二元Logit模型，通过式(1)和(2)计算行人选择行人选择某一人行横道过街的概率P_1o和不选择该人行横道过街的概率P_0o；

其中，V_1o表示行人选择某一人行横道的可观测效用值，V_0o表示行人不选择该人行横道的可观测效用值；

过街人行横道选择模型的表达式为：

V_1o-V_0o＝β₀+β₁x₁+β₂x₂ (3)

其中，β₀、β₁、β₂为待标定参数；

以图2为例对人行横道的行人引力范围进行解释，行人引力范围包含左、右半区长度，利用过街人行横道选择模型计算各条人行横道的行人引力范围，则通过式(4)计算人行横道D_b的行人引力范围右半区长度

和人行横道D_b+1的行人引力范围左半区长度

其中，

分别表示行人与人行横道D_b+1、D_b的间距，

分别表示人行横道D_b+1、D_b的位置，Δx_b,b+1表示人行横道D_b与D_b+1的间距；

同理，求解人行横道D_b+1的行人引力范围右半区长度

和人行横道D_b+2的行人引力范围左半区长度

在泊位组C_p内，位于人行横道D_b+1左侧且与其距离小于等于

的司乘和位于人行横道D_b+1右侧且与其距离小于等于

的司乘均选择人行横道D_b+1过街，故人行横道D_b+1的行人引力范围左半区长度

与右半区长度

以内的区域为人行横道D_b+1的行人引力范围；位于人行横道D_b左侧的司乘不存在过街人行横道选择行为，只能通过人行横道D_b过街；位于人行横道D_b右侧且与其距离小于等于人行横道D_b的行人引力范围右半区长度

的司乘，选择人行横道D_b过街，故泊位组C_p左端至人行横道D_b的行人引力范围右半区长度

以内的区域为人行横D_b的行人引力范围；同理，泊位组C_p右端至人行横道D_b+2的行人引力范围左半区长度

以内的区域为人行横道D_b+2的行人引力范围；

1)对于泊位组沿服务区纵向布置，相邻泊位组之间设有多条人行横道的布设形式，如图3所示，假设泊位组C_p-1,C_p,C_p+1,...,C_p+s-1,C_p+s沿目的地至停车场由近及远依次布置，泊位组C_p-1和C_p之间沿服务区横向由左向右依次设有人行横道D_b,D_b+1,...,D_b+m，泊位组C_p+s-2和C_p+s-1之间沿服务区横向由左向右依次设有人行横道D_b+m+q+h,D_b+m+q+h+1,...,D_b+m+q+h+n，泊位组C_p+s-1和C_p+s之间沿服务区横向由左向右依次设有人行横道D_b+m+q+h+n+1,D_b+m+q+h+n+2,...,D_b+m+q+h+n+r，人行横道D_b+m+q+h+n+1位于D_b+m+q+h和D_b+m+q+h+1之间，m、q、h、n、r、s均为正整数；b+m+q+h+n+r≤B，p+s≤P；

令

为人行横道D_b+m+q+h+1的行人引力范围左半区长度，Δx_{b+m+q+h+n+1,b+m+q+h+1}为人行横道D_b+m+q+h+n+1与D_b+m+q+h+1的间距；当间距Δx_{b+m+q+h+n+1,b+m+q+h+1}小于等于人行横道D_b+m+q+h+1的行人引力范围左半区长度

时，则认为人行横道D_b+m+q+h+n+1位于人行横道D_b+m+q+h+1的行人引力范围内，人行横道D_b+m+q+h+n+1上的行人会通过人行横道D_b+m+q+h+1过街，因此通过人行横道D_b+m+q+h+1过街的行人包含泊位组C_p+s-1内在人行横道D_b+m+q+h+1的行人引力范围内的泊位上停车的司乘和通过人行横道D_b+m+q+h+n+1过街的行人，故泊车区U_b+m+q+h+1包含泊位组C_p+s-1内在人行横道D_b+m+q+h+1的行人引力范围内的所有泊位和泊车区U_b+m+q+h+n+1内的所有泊位；当间距Δx_{b+m+q+h+n+1,b+m+q+h+1}大于人行横道D_b+m+q+h+1的行人引力范围左半区长度

时，从人行横道D_b+m+q+h+n+1过街的行人选择人行横道D_b+m+q+h过街；其余泊车区的划分与此同理；对于与距离目的地最远的泊位组连接的人行横道，每条人行横道对应的泊车区包含对应人行横道的行人引力范围内的所有泊位；

2)对于泊位组沿服务区纵向布置，仅在目的地与其邻近的泊位组之间设有人行横道而其余泊位组间未设置人行横道的布设形式，如图4所示，假设泊位组C₁,C₂,...,C_P沿目的地至停车场由近及远依次布置，目的地与其邻近的泊位组C₁之间沿服务区横向由左向右依次设有人行横道D_b,D_b+1,...,D_b+m；受交通法规约束，在路段设有人行横道的情况下司乘须通过人行横道过街，则泊位组C₁,...,C_P内的司乘将在人行横道D_b,D_b+1,......,D_b+m中选择一条人行横道过街，故人行横道D_b+1对应的泊车区U_b+1包含所有泊位组内位于人行横道D_b+1的行人引力范围内的泊位，其他泊车区的划分方式与此同理；若目的地与其邻近的泊位组C₁之间只存在一条人行横道，则该人行横道对应的泊车区为包含所有泊位组内的泊位；

3)对于泊位组沿服务区纵向布置，相邻泊位组间只设置一条人行横道的布设形式，如图5所示，假设泊位组C_p-1,C_p,C_p+1,...,C_p+s沿目的地至停车场由近及远依次布置，泊位组C_p-1与C_p之间设有人行横道D_b，泊位组C_p与C_p+1之间设有人行横道D_b+1，泊位组C_p+s-1与C_p+s之间设有人行横道D_b+m，则在泊位组C_p+s内泊车的司乘均通过人行横道D_b+m过街，故泊车区U_b+m包含泊位组C_p+s内的所有泊位；人行横道D_b+m上的司乘必然经过人行横道D_b+m-1过街，因此人行横道D_b+m-1上的过街行人除了包含在泊位组C_p+m-1内泊车的司乘外，还包括泊位组D_b+m内泊车的司乘，故泊车区U_b+m-1包含泊位组C_p+m-1,C_p+m内的所有泊位，以此类推泊位区U_b包含泊位组C_p,C_p+1,......,C_p+s-1,C_p+s内的所有泊位；

4)对于泊位组沿服务区横向布置，各个泊位组邻近目的地的端部分别设置一条连接目的地的人行横道的布设形式，如图6所示，假设泊位组C_p,C_p+1,...,C_p+s沿服务区横向从左至右依次布置，人行横道D_b,D_b+1,…,D_b+m依次与泊位组C_p,C_p+1,...,C_p+s连接；在各个泊位组内泊车的司乘均通过与各自泊位组相连的人行横道过街，故各条人行横道对应的泊车区包含与相应人行横道连接的泊位组内的所有泊位，例如泊车区U_b+m包含泊位组C_p+s内的所有泊位；

5)对于泊位组沿服务区横向布置，只在部分泊位组邻近目的地的端部设有一条连接目的地的人行横道的布设形式，如图7所示，假设泊位组C_p+s+h+1,C_p+s+h,...,C_p沿服务区横向从左至右依次布置，泊位组C_p+s邻近目的地的端部设有人行横道D_b+1，泊位组C_p+s+1,C_p+s-1,…,C_p+1均未设置人行横道，则在泊位组C_p+s内泊车的司乘通过人行横道D_b+1过街；当泊位组C_p+s+1与C_p+s的间距Δy_p+s+1,p+s小于人行横道D_b+1的行人引力范围左半区长度

可认为泊位组C_p+s+1在人行横道D_b+1的行人引力范围内，故在泊位组C_p+s+1内泊车的司乘通过人行横道D_b+1过街；当泊位组C_p+s与C_p+1的间距Δy_p+s,p+1小于人行横道D_b+1的行人引力范围右半区长度

可认为泊位组C_p+1,…,C_p+s-1均在人行横道D_b+1的行人引力范围内，故在这些泊位组内泊车的司乘均通过人行横道D_b+1过街，则人行横道D_b+1对应的泊车区U_b+1包括泊车组C_p+1,C_p+2,…,C_p+s+1内的所有泊位，其余人行横道对饮的泊车区划分方式与此同理。

步骤S3、计算每条人行横道上的过街行人群平均到达率，包括来向行人群平均到达率和去向行人群平均到达率；

1)人行横道对应的来向行人群平均到达率和去向行人群平均到达率的转换：由于高速公路服务区内的司乘均由车辆运送，故可将服务区内的行人活动单位视为由同车司乘构成的行人群，服务区内的行人群分为从停车场泊车→目的地满足需求的来向行人群和从目的地满足需求→停车场取车的去向行人群；来向行人群由车辆运送至服务区，每辆到达服务区的车辆将产生一个来向行人群；去向行人群由车辆运送离开服务区，每辆离开服务区的车辆将承载一个去向行人群；每条人行横道上的过街行人的停车泊位均位于该人行横道对应的泊车区内，因此将人行横道对应的来向行人群平均到达率和去向行人群平均到达率分别等价为与该人行横道对应的泊车区内车辆平均到达率和车辆平均离去率；

2)计算每条人行横道对应的泊车区内车辆平均到达率，其中泊车区U_b内车辆平均到达率λ_b的表达式为：

其中，O_b为待泊车辆驶入服务区时，前方待泊车辆的最优泊位属于泊车区U_b的车辆总数；k为前方待泊车辆中最优泊位属于泊车区U_b的车辆编号，前方待泊车辆是指位于待泊车辆(刚驶入服务区的待泊车辆)前方的待泊车辆；

为车辆k驶入服务区的时刻；

为车辆k到达最优泊位所需的行程时间，为车辆k的泊车行驶时间与行人过街造成的泊车延误之和；由于待泊车辆驶入服务区时，泊车引导系统已为前方待泊车辆分配了最优泊位，故在求解待泊车辆的最优泊位时，

作为已知量并从泊车引导系统获得；

为车辆k到达目标泊位的预计时刻；

为前方待泊车辆到达目标泊位的最晚时刻；

为前方待泊车辆到达目标泊位的最早时刻；

3)计算每条人行横道对应的泊车区内车辆平均离去率，对服务区停车时间调查分析结果表明，服务区内相同驶入时段下同种车型的停车时间差异较小，故预离去车辆的平均离去率与预离去车辆到达泊位的平均到达率相等，因此泊车区U_b内车辆平均离去率λ_b′的计算公式为：

其中，Q_b为待泊车辆驶入服务区时，泊车区U_b内的预离去车辆数；z为泊车区U_b内预离去车辆的编号；

为车辆z到达目标泊位的时刻；

为预离去车辆中最晚到达目标泊位的时刻；

为预离去车辆中最早到达目标泊位的时刻；

步骤S4、根据式(7)计算车辆临界可穿越时间间隔；

其中，τ为车辆临界可穿越时间间隔；l_k、l_c分别为待泊车辆的车身宽度(不计后视镜)和长度；l_e为行人群边界长度，通常取5.02m；l_f为行人群边界宽度，通常取1.5m；v₁为行人群的步行速度，本实施例可设为1.2m/s；v₀为待泊车辆行驶速度，可设为高速公路服务区停车场内的限速值，通常为5km/h；

如图8所示，假设0时刻行人群y恰好通过待泊车辆所在位置，待泊车辆于此时开始穿越行人流；T时刻待泊车辆完全穿过行人流，而此时行人群y+1恰好到达待泊车辆所在位置，将行人群y与行人群y+1的到达时间间隔τ称为车辆临界可穿越时间间隔，即满足车辆穿越行人流的行人群最小到达时间间隔；

行驶中的车辆若侵入行人群周围的某区域，则会对行人群过街安全构成威胁；将该区域的边界线作为行人群边界线；根据相关研究，将行人视作半径r₀为0.2m的圆，将距离在2.13m以内且未被另一行人分隔的同向两行人视为结伴行人；假设双向行人群能充分占用人行横道，从而获得过街行人结群形式，如图9所示，行人群内同排相邻两个行人的间距为1.1m，同列相邻两个行人的间距约为1.82m；根据相关研究，以行人周边半径为1.6m的圆内的区域作为行人步行影响区，即物体进入该区域会对行人的步行构成影响；对行人群步行影响区进行分区，得到如图10所示的结果，其中，y₁为人行横道中线，y₂为人行横道边缘线，x₁为行人群中前排行人的连线，x₂为行人群中后排行人的连线；将行人群步行影响区内位于x₁轴上侧且位于y₂轴右侧的区域记为1区；位于x₁轴上侧且位于y₁与y₂轴之间的区域记为2区；位于x₂轴下侧且位于y₂轴右侧的区域记为3区；位于x₂轴下侧且位于y₁与y₂轴之间的区域记为4区；将位于y₁轴左侧的区域记为5区；

行驶中的车辆侵入1区或2区时，会与过街行人群构成冲突；行驶中的车辆侵入3区或4区时，虽未与过街行人群构成冲突，但车身未完全驶离行人所在位置，且与行人较接近，故仍对过街行人群存在一定威胁；行驶中的车辆侵入5区时，车身已完全驶离行人所在位置，故对过街行人群的威胁较小，可忽略；综上所述，行驶中的车辆侵入行人群步行影响区内的1区～4区时，会影响行人过街安全，故理论上应以1区～4区的边界线作为行人群边界线；但面对行人过街而静止等待的车辆会占用1区和3区，故上述行人群边界与车辆边界存在重合部分，不利于量化行人群到达时距与车辆之间的几何关系，由图10可知，驶中的车辆若未侵入2区和4区，则必然也未侵入过1区和3区，因此将2区和4区的边界线视为行人群边界线，如图11所示，将长度为5.02m，宽度为1.5m的矩形视为行人群边界线，因此行人群边界长度和宽度分别为5.02m和1.5m。

步骤S5、计算各条人行横道上行人过街造成的泊车延误，当人行横道上的双向行人流中同时出现车辆可穿越时间间隔时，则不会造成泊车延误；当人行横道上的双向行人流中未同时出现车辆可穿越时间间隔时，行人过街造成的泊车延误等于停车等待时间，即待泊车辆停车等待的平均行人群间隔数与行人群平均到达时间间隔之积；待泊车辆的泊车延误等于泊车路径所经过的所有人行横道上行人过街造成的泊车延误之和；

假设同一服务区内各条人行横道上的双向行人群到达时间间隔均服从负指数分布，当人行横道D_b上的双向行人流中同时出现车辆可穿越时间间隔时，待泊车辆可穿过人行横道D_b，则待泊车辆能穿越人行横道D_b的概率计算式为：

P_b(h_b＞τ)P_b(h_b′＞τ)＝exp(-λ_bτ)exp(-λ_b′τ)＝exp(-λ_bτ-λ_b′τ) (8)

其中，h_b为人行横道D_b上的来向行人群到达时间间隔，P_b(h_b＞τ)为人行横道D_b上来向行人群到达时间间隔大于车辆临界可穿越时间间隔的概率，即来向行人流中出现车辆可穿越时间间隔的概率；h_b′为人行横道D_b上的去向行人群到达时间间隔，P_b(h_b′＞τ)为人行横道D_b上去向行人群到达时间间隔大于车辆临界可穿越时间间隔的概率，即去向行人流中出现车辆可穿越时间间隔的概率；

当人行横道D_b上的双向行人流中未同时出现车辆可穿越时间间隔时，待泊车辆需在人行横道外停车等待，则行人过街造成的泊车延误等于停车等待时间，即待泊车辆停车等待的平均行人群间隔数与行人群平均到达时间间隔之积；

人行横道D_b处待泊车辆停车等待的行人群间隔数x_b的分布规律为：

P_b(x_b＝u)＝[1-exp(-λ_bτ-λ_b′τ)]^uexp(-λ_bτ-λ_b′τ) (9)

其中，u为非负整数；

人行横道D_b处待泊车辆停车等待的平均行人群间隔数

为：

人行横道D_b上的来向行人群到达时间间隔的概率密度函数f(h_b)为：

人行横道D_b上的去向行人群到达时间间隔的概率密度函数f(h_b′)为：

人行横道D_b上的来向行人群的平均到达时间间隔

为：

人行横道D_b上的去向行人群的平均到达时间间隔

为：

人行横道D_b上行人过街造成的泊车延误

为：

至此完成高速公路服务区泊车延误计算。

本发明未述及之处适用于现有技术。

Claims (3)

1.一种高速公路服务区泊车延误计算方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤S1、通过实地调查确定停车场内人行横道布设形式；

步骤S2、根据人行横道布设形式和人行横道的行人引力范围，确定各条人行横道对应的泊车区；将从同一人行横道过街的司乘对应的泊位划分为同一泊车区；

步骤S3、计算每条人行横道上的过街行人群平均到达率，包括来向行人群平均到达率和去向行人群平均到达率；

来向行人群平均到达率等于人行横道对应的泊车区内车辆平均到达率，泊车区U_b内车辆平均到达率λ_b的表达式为：

其中，O_b为待泊车辆驶入服务区时，前方待泊车辆的最优泊位属于泊车区U_b的车辆总数；k为前方待泊车辆中最优泊位属于泊车区U_b的车辆编号，前方待泊车辆是指位于待泊车辆前方的待泊车辆；

为车辆k驶入服务区的时刻；

为车辆k到达最优泊位所需的行程时间；

为车辆k到达目标泊位的预计时刻；

为前方待泊车辆到达目标泊位的最晚时刻；

为前方待泊车辆到达目标泊位的最早时刻；b表示泊车区的编号，为正整数；

去向行人群平均到达率等于人行横道对应的泊车区内车辆平均离去率，泊车区U_b内车辆平均离去率λ_b′的计算公式为：

其中，Q_b为待泊车辆驶入服务区时，泊车区U_b内的预离去车辆数；z为泊车区U_b内预离去车辆的编号；

为车辆z到达目标泊位的时刻；

为预离去车辆中最晚到达目标泊位的时刻；

为预离去车辆中最早到达目标泊位的时刻；

步骤S4、根据式(7)计算车辆临界可穿越时间间隔；假设0时刻行人群y恰好通过待泊车辆所在位置，待泊车辆于此时开始穿越行人流；T时刻待泊车辆完全穿过行人流，而此时行人群y+1恰好到达待泊车辆所在位置，将行人群y与行人群y+1的到达时间间隔即为车辆临界可穿越时间间隔；

其中，τ为车辆临界可穿越时间间隔；l_k、l_c分别为待泊车辆的车身宽度和长度；l_e、l_f分别为行人群边界长度和宽度；v₁为行人群的步行速度，v₀为待泊车辆行驶速度；

步骤S5、计算各条人行横道上行人过街造成的泊车延误，当人行横道上的双向行人流中同时出现车辆可穿越时间间隔时，则不会造成泊车延误；当人行横道上的双向行人流中未同时出现车辆可穿越时间间隔时，行人过街造成的泊车延误等于待泊车辆停车等待的平均行人群间隔数与行人群平均到达时间间隔之积；双向行人流包括来向行人流和去向行人流，从停车场至目的地为来向，从目的地至停车场为去向，目的地是指服务区内集餐厅、超市和厕所于一体的综合楼；

人行横道D_b处待泊车辆停车等待的行人群间隔数x_b的分布规律为：

P_b(x_b＝u)＝[1-exp(-λ_bτ-λ_b′τ)]^uexp(-λ_bτ-λ_b′τ) (9)

其中，u为非负整数；

人行横道D_b处待泊车辆停车等待的平均行人群间隔数

为：

人行横道D_b上的来向行人群到达时间间隔的概率密度函数f(h_b)为：

h_b为人行横道D_b上的来向行人群到达时间间隔；

人行横道D_b上的去向行人群到达时间间隔的概率密度函数f(h_b′)为：

h_b′为人行横道D_b上的去向行人群到达时间间隔；

人行横道D_b上的来向行人群的平均到达时间间隔

为：

人行横道D_b上的去向行人群的平均到达时间间隔

为：

人行横道D_b上行人过街造成的泊车延误

为：

待泊车辆的泊车延误等于泊车路径所经过的所有人行横道上行人过街造成的泊车延误之和。

2.根据权利要求1所述的高速公路服务区泊车延误计算方法，其特征在于，人行横道布设形式包括1)泊位组沿服务区纵向布置，相邻泊位组之间设有多条人行横道；2)泊位组沿服务区纵向布置，仅目的地与其邻近的泊位组之间设有人行横道而其余泊位组间未设置人行横道；3)泊位组沿服务区纵向布置，相邻泊位组间只设置一条人行横道；4)泊位组沿服务区横向布置，各个泊位组邻近目的地的端部分别设置一条连接目的地的人行横道；5)泊位组沿服务区横向布置，仅有部分泊位组邻近目的地的端部设有一条连接目的地的人行横道；并排设置的多个泊位构成一个泊位组，泊位组内的相邻泊位未被行车道分隔；目的地是指服务区内集餐厅、超市和厕所等一体的综合楼；以目的地与停车场的连线方向为服务区纵向，与目的地和停车场的连线垂直的方向为服务区横向；

基于二元Logit模型得到过街人行横道选择模型的表达式为：

V_1o-V_0o＝β₀+β₁x₁+β₂x₂ (3)

其中，V_1o表示行人选择某一人行横道的可观测效用值，V_0o表示行人不选择该人行横道的可观测效用值；x₁表示行人与相邻人行横道的间距，x₂表示人行横道的位置，β₀、β₁、β₂为待标定参数；

假设泊位组C_p与C_p-1之间由左至右依次设有人行横道D_b、D_b+1、D_b+2，p表示泊位组的编号，为正整数；利用过街人行横道选择模型并通过式(4)计算人行横道D_b的行人引力范围右半区长度

和人行横道D_b+1的行人引力范围左半区长度

其中，

分别表示行人与人行横道D_b+1、D_b的间距，

分别表示人行横道D_b+1、D_b的位置，Δx_b,b+1表示人行横道D_b与D_b+1的间距；

在泊位组C_p内，位于人行横道D_b+1左侧且与其距离小于等于

的司乘和位于人行横道D_b+1右侧且与其距离小于等于人行横道D_b+1的行人引力范围右半区长度

的司乘均选择人行横道D_b+1过街，故人行横道D_b+1的行人引力范围为行人引力范围左半区长度

与右半区长度

以内的区域；位于人行横道D_b左侧的司乘不存在过街人行横道选择行为，只能通过人行横道D_b过街；位于人行横道D_b右侧且与其距离小于等于人行横道D_b的行人引力范围右半区长度

的司乘，选择人行横道D_b过街，故人行横D_b的行人引力范围为泊位组C_p左端至行人引力范围右半区长度

以内的区域；泊位组C_p右端至人行横道D_b+2的行人引力范围左半区长度

以内的区域为人行横道D_b+2的行人引力范围；

1)对于泊位组沿服务区纵向布置，相邻泊位组之间设有多条人行横道的布设形式，假设泊位组C_p-1,C_p,C_p+1,...,C_p+s-1,C_p+s沿目的地至停车场由近及远依次布置，泊位组C_p-1和C_p之间沿服务区横向由左向右依次设有人行横道D_b,D_b+1,...,D_b+m，泊位组C_p+s-2和C_p+s-1之间沿服务区横向由左向右依次设有人行横道D_b+m+q+h,D_b+m+q+h+1,...,D_b+m+q+h+n，泊位组C_p+s-1和C_p+s之间沿服务区横向由左向右依次设有人行横道D_b+m+q+h+n+1,D_b+m+q+h+n+2,...,D_b+m+q+h+n+r，人行横道D_b+m+q+h+n+1位于D_b+m+q+h和D_b+m+q+h+1之间，m、q、h、n、r、s均为正整数；

令

为人行横道D_b+m+q+h+1的行人引力范围左半区长度，Δx_{b+m+q+h+n+1,b+m+q+h+1}为人行横道D_b+m+q+h+n+1与D_b+m+q+h+1的间距；当间距Δx_{b+m+q+h+n+1,b+m+q+h+1}小于等于人行横道D_b+m+q+h+1的行人引力范围左半区长度

时，则认为人行横道D_b+m+q+h+n+1位于人行横道D_b+m+q+h+1的行人引力范围内，人行横道D_b+m+q+h+n+1上的行人通过人行横道D_b+m+q+h+1过街，故泊车区U_b+m+q+h+1包含泊位组C_p+s-1内在人行横道D_b+m+q+h+1的行人引力范围内的所有泊位和泊车区U_b+m+q+h+n+1内的所有泊位；当间距Δx_{b+m+q+h+n+1,b+m+q+h+1}大于人行横道D_b+m+q+h+1的行人引力范围左半区长度

时，从人行横道D_b+m+q+h+n+1过街的行人选择人行横道D_b+m+q+h过街；对于与距离目的地最远的泊位组连接的人行横道，每条人行横道对应的泊车区包含对应人行横道的行人引力范围内的所有泊位；

2)对于泊位组沿服务区纵向布置，仅在目的地与其邻近的泊位组之间设有人行横道而其余泊位组间未设置人行横道的布设形式，假设泊位组C₁,C₂,...,C_P沿目的地至停车场由近及远依次布置，目的地与其邻近的泊位组C₁之间沿服务区横向由左向右依次设有人行横道D_b,D_b+1,...,D_b+m，泊位组C₁,...,C_P内的司乘将在人行横道D_b,D_b+1,......,D_b+m中选择一条人行横道过街，故人行横道D_b+1对应的泊车区U_b+1包含所有泊位组内位于人行横道D_b+1的行人引力范围内的泊位；若目的地与其邻近的泊位组C₁之间只存在一条人行横道，则该人行横道对应的泊车区为包含所有泊位组内的泊位；

3)对于泊位组沿服务区纵向布置，相邻泊位组间只设置一条人行横道的布设形式，如图5所示，假设泊位组C_p-1,C_p,C_p+1,...,C_p+s沿目的地至停车场由近及远依次布置，泊位组C_p-1与C_p之间设有人行横道D_b，泊位组C_p与C_p+1之间设有人行横道D_b+1，泊位组C_p+s-1与C_p+s之间设有人行横道D_b+m，故泊车区U_b+m包含泊位组C_p+s内的所有泊位，泊车区U_b+m-1包含泊位组C_p+m-1,C_p+m内的所有泊位，泊位区U_b包含泊位组C_p,C_p+1,......,C_p+s-1,C_p+s内的所有泊位；

4)对于泊位组沿服务区横向布置，各个泊位组邻近目的地的端部分别设置一条连接目的地的人行横道的布设形式，假设泊位组C_p,C_p+1,...,C_p+s沿服务区横向从左至右依次布置，人行横道D_b,D_b+1,…,D_b+m依次与泊位组C_p,C_p+1,...,C_p+s连接；在各个泊位组内泊车的司乘均通过与各自泊位组相连的人行横道过街，故各条人行横道对应的泊车区包含与相应人行横道连接的泊位组内的所有泊位；

5)对于泊位组沿服务区横向布置，只在部分泊位组邻近目的地的端部设有一条连接目的地的人行横道的布设形式，假设泊位组C_p+s+h+1,C_p+s+h,...,C_p沿服务区横向从左至右依次布置，泊位组C_p+s邻近目的地的端部设有人行横道D_b+1，泊位组C_p+s+1,C_p+s-1,…,C_p+1均未设置人行横道，则在泊位组C_p+s内泊车的司乘通过人行横道D_b+1过街；当泊位组C_p+s+1与C_p+s的间距Δy_p+s+1,p+s小于人行横道D_b+1的行人引力范围左半区长度

认为泊位组C_p+s+1在人行横道D_b+1的行人引力范围内，故在泊位组C_p+s+1内泊车的司乘通过人行横道D_b+1过街；当泊位组C_p+s与C_p+1的间距Δy_p+s,p+1小于人行横道D_b+1的行人引力范围右半区长度

认为泊位组C_p+1,…,C_p+s-1均在人行横道D_b+1的行人引力范围内，故在泊位组C_p+1,…,C_p+s-1内泊车的司乘均通过人行横道D_b+1过街，则人行横道D_b+1对应的泊车区U_b+1包括泊车组C_p+1,C_p+2,…,C_p+s+1内的所有泊位。

3.根据权利要求1所述的高速公路服务区泊车延误计算方法，其特征在于，所述行人群边界长度和宽度分别为5.02m和1.5m。

Images