CN115497283B - 带有中间安全岛的人行横道行人过街平均延误估计方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了带有中间安全岛的人行横道行人过街平均延误估计方法，包括：依据行人平均每行排队人数与总人数的非线性关系，分别计算给定行人到达率与信号方案下的路侧和安全上行人每行平均排队人数；根据交通流理论确定路侧和安全岛上行人排队过程的队列形成波波速和消散波波速；根据延误累计得到路侧行人等待过街平均延误；根据路侧和安全岛信号方案的产生过街场景对行人安全岛等待过街延误精准估计。本发明考虑行人在路侧和安全岛非绿灯(红灯和绿闪)时间内排队队列形成与消散过程，更加准确的对带有安全岛的信号控制人行横道下行人过街平均延误进行估计，减少过街延误估计误差，有利于更加精准的服务水平评估与信号控制优化。

Description

带有中间安全岛的人行横道行人过街平均延误估计方法

技术领域

本发明属于交通管理控制技术领域，具体涉及带有中间安全岛的人行横道行人过街平均延误估计方法。

背景技术

目前城市普遍存在主干道比较宽，例如双向8车道或者12车道，行人过街距离较长，通常设置中间安全岛满足行人过去安全需求，当绿灯通行时长不能满足一次性通过人行横道时，允许行人在安全岛等待下一个绿灯时间内通过人行横道。

由于路侧与安全岛的行人到达率不同，因此路侧和安全岛两个阶段的行人等待延误不同，并且路侧和安全岛行人排队等待过街存在红灯后排队形成和绿灯后排队消散过程，目前延误估计方法忽略这一过程，将极大增加了安全岛行人延误估计的误差。

发明内容

解决的技术问题：本发明提出带有中间安全岛的人行横道行人过街平均延误估计方法，考虑行人在路侧和安全岛非绿灯(红灯和绿闪)时间内排队队列形成与消散过程，更加准确的对带有安全岛的信号控制人行横道下行人过街平均延误进行估计，减少过街延误估计误差，有利于更加精准的服务水平评估与信号控制优化。

技术方案：

带有中间安全岛的人行横道行人过街平均延误估计方法，所述行人过街平均延误估计方法包括以下步骤：

S1，获取行人过街基本信息，行人过街基本信息包括路侧行人参数信息、人行横道参数、信号控制参数以及行人过街交通流参数信息；

S2，计算绿灯亮起至路侧排队行人进入人行横道的时间t_d1：

t_d1＝t_dp1+t_dc1；

式中， 为路侧行人排队基于行的形成波速度，/>为路侧行人排队基于行的消散波速度，C为信号周期时长，g₁为行人过街路侧控制绿灯时长，λ₁为路侧行人到达率；

S3，确定路侧排队行人与非排队行人到达安全岛远侧的时间与绿灯区间的关系，绘制得到延误累计图；

S4，根据路侧延误累计总延误到达率与时间乘积得到计算得到行人路侧等待平均延误d₁：

S5，根据S3绘制的延误累计图，计算路侧排队行人和非排队行人到达安全岛的延误累计图面积；具体包括以下子步骤：

S51，计算路侧排队的行人到达安全岛的延误累计图的面积A₂₁；

式中，N₂₁为路侧经历排队的行人在安全岛上排队人数，由公式获得，/> 为路侧排队行人第一个到达安全岛站立排队时当下周期内非绿灯剩余时间，/>为路侧排队行人最后一个到达安全岛站立排队时当下周期内非绿灯剩余时间；

S52，计算路侧非排队的行人到达安全岛的延误累计图的面积A₂₂；

式中，N₂₂为路侧非经历排队的行人在安全岛上排队人数，由公式获得，/> 为路侧非排队行人第一个到达安全岛站立排队时当下周期内非绿灯剩余时间，/>为路侧非排队行人最后一个到达安全岛站立排队时当下周期内非绿灯剩余时间；

S6，根据路侧排队行人和非排队行人到达安全岛的场景延误累计图面积，计算安全岛等待平均延误d₂：

式中，d₂₁为在路侧排队的行人在安全岛等待的总延误，d₂₁＝A₂₁；d₂₂为在路侧非排队的行人在安全岛等待的总延误，d₂₂＝A₂₂；

S7，计算行人过街路侧和安全岛整个过程的平均延误d＝d₁+d₂。

进一步地，步骤S1中，人行横道参数包括第一个人行横道长度L₁、第二个人行横道长度L₂、安全岛长度L₀、人行横道宽度w。

进一步地，步骤S1中，通过信号机获取信号控制参数，信号控制参数包括信号周期时长C、路侧过街阶段绿灯时长g₁、安全岛过街阶段绿灯时长g₂、两个阶段绿灯相位差t^o，路侧绿灯比安全岛绿灯晚亮起t^o秒；

对历史交通流数据进行校准，利用视频数据或者人工数据拟合速度、密度和流量三相基本图，基于基本图以获取行人过街交通流参数信息，行人过街交通流参数信息包括行人路侧和安全岛上行人自由流速度u_s、行人人行横道上自由流速度u_f、路侧和安全岛上行人排队拥挤密度k_j、行人由路侧和安全岛进入人行横道的平均最大行流量q_d。

进一步地，步骤S1中，人行横道参数包括第一个人行横道长度L₁、第二个人行横道长度L₂、安全岛长度L₀、人行横道宽度w。

进一步地，步骤S1中，通过信号机获取信号控制参数，信号控制参数包括信号周期时长C、路侧过街阶段绿灯时长g₁、安全岛过街阶段绿灯时长g₂、两个阶段绿灯相位差t^o，路侧绿灯比安全岛绿灯晚亮起t^o秒；

对历史交通流数据进行校准，利用视频数据或者人工数据拟合速度、密度和流量三相基本图，基于基本图以获取行人过街交通流参数信息，行人过街交通流参数信息包括行人路侧和安全岛上行人自由流速度u_s、行人人行横道上自由流速度u_f、路侧和安全岛上行人排队拥挤密度k_j、行人由路侧和安全岛进入人行横道的平均最大行流量q_d。

进一步地，步骤S2中，路侧行人排队基于行的形成波速度和路侧行人排队基于行的消散波速度/>的获取过程包括以下步骤：

S21，依据行人平均每行排队人数与总人数的非线性关系，计算路侧行人每行平均排队人数N_r1：

式中，w为人行横道宽度，C为周期时长，g₁为行人过街路侧控制绿灯时长；

S22，计算路侧行人排队基于行的形成波速度和消散波速度/>

式中，u_s为行人路侧自由流速度，u_f为行人人行横道上自由流速度，k_j为行人排队拥挤密度，q_d为行人由路侧和安全岛进入人行横道的平均最大流量。

进一步地，步骤S3，确定路侧排队行人与非排队行人到达安全岛远侧的时间与绿灯区间的关系的过程包括以下步骤：

S31，计算路侧第一行排队行人到达安全岛的远侧时，安全岛信号控制绿灯亮起的时长

S32，计算路侧最后一行排队行人到达安全岛远侧时，安全岛信号控制绿灯亮起的时长

S33，计算路侧绿灯结束时由路侧进入人行横道的行人到达安全岛远侧时，安全岛信号控制绿灯亮起的时长mod[x，y]为x除以y的余数；/>L₁、L₂和L₀分别为行人过街穿过的第一个人行横道长度、第二个人行横道长度和安全岛长度；C为信号周期时长；t^o为两个阶段绿灯相位差，路侧绿灯比安全岛绿灯晚亮起t^o秒；

S34，确定与g₂的大小关系，结合/>g₂、λ₁、λ₂计算得到目标延误计算方向上安全岛上行人排队的人数N_岛，其中g₂为控制行人通过安全岛后第二阶段人行横道信号灯绿灯时长，λ₂为路侧排队的行人到达安全岛的到达率。

进一步地，步骤S5中，计算路侧排队行人和非排队行人到达安全岛的延误累计图面积，计算过程包括以下步骤：

S51，计算安全岛上行人平均每行排队人数N_r2：

式中，w为人行横道宽度，N_岛目标延误计算方向上安全岛上行人排队的人数；

S52，计算路侧排队的行人到达安全岛的到达率λ₂以及不同到达率下形成波速度和/>

式中，u_s为行人路侧自由流速度，u_f为行人人行横道上自由流速度，k_j为行人排队拥挤密度；

S53，利用步骤S3确定路侧排队行人与非排队行人到达安全岛远侧的时间与绿灯区间的关系和延误图得到和/>的值；/>为路侧排队行人第一个到达安全岛站立排队时当下周期内非绿灯剩余时间，/>为路侧排队行人最后一个到达安全岛站立排队时当下周期内非绿灯剩余时间。/>为路侧非排队行人第一个到达安全岛站立排队时当下周期内非绿灯剩余时间，/>为路侧非排队行人最后一个到达安全岛站立排队时当下周期内非绿灯剩余时间。

有益效果：

本发明依据行人平均每行排队人数与总人数的非线性关系，分别计算给定行人到达率与信号方案下的路侧和安全上行人平均每行排队人数；根据交通流理论确定路侧和安全岛上行人排队过程的队列形成波波速和消散波波速；根据延误累计得到路侧等待过街延误；根据路侧和安全岛信号方案的产生过街场景对行人等待过街延误精准估计。本发明考虑行人在路侧和安全岛非绿灯(红灯和绿闪)时间内排队队列形成与消散过程，更加准确的对带有安全岛的信号控制人行横道下行人过街延误进行估计，减少过街延误估计误差，有利于更加精准的服务水平评估与信号控制优化。

附图说明

图1为本发明实施例的带有中间安全岛的人行横道行人过街平均延误估计方法路程图；

图2为带有安全岛的人行横道下行人过街场景示意图；

图3为行人过街路侧延误图；

图4为示例场景下行人过街安全岛延误图。

具体实施方式

下面的实施例可使本专业技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。

本实施例依据行人平均每行排队人数与总人数的非线性关系，分别计算给定行人到达率与信号方案下的路侧和安全上行人平均每行排队人数；根据交通流理论确定路侧和安全岛上行人排队过程的队列形成波波速和消散波波速；根据延误累计得到路侧等待过街延误；根据路侧和安全岛两个不同信号方案的不同产生过街场景的不同建立安全岛行人等待过街延误模型。提出信号控制带有中间安全岛的人行横道行人过街平均延误估计方法，具体过程如图1所示。

步骤1，获取行人过街基本信息：获取路侧行人到达率λ₁、信号周期时长C、路侧过街阶段绿灯时长g₁、安全岛过街阶段绿灯时长g₂和两个阶段绿灯相位差t^o(路侧绿灯比安全岛绿灯晚亮起t^o秒)；行人过街交通流参数信息包括：行人路侧和安全岛上行人自由流速度u_s，行人人行横道上自由流速度u_f，路侧和安全岛上行人排队拥挤密度k_j(行)，行人由路侧和安全岛进入人行横道的平均最大流量q_d；L₁、L₂和L₀分别为行人过街穿过的第一个和第二个人行横道的长度和安全岛的长度；其中穿过第二个人行横道、第二个人行横道和安全岛的时间为信号控制参数信息通过信号机获取，交通流参数信息通过历史交通流数据进行校准获取，此处应用拟合基本图获取，利用视频数据或者人工数据拟合速度、密度和流量三相基本图。通过基本图获取u_s、u_f和k_j，最大平均流量q_d通过视频流量获取，此处建议值u_s＝1.16米/秒，u_f＝1.45米/秒，k_j＝1.1行/米，q_d＝0.45行/秒。

步骤2，计算路侧行人每行平均排队人数N_r1，其中N_r1按公式获取，其中w为人行横道宽度，λ₁为行人到达路侧的到达率，C为周期时长，g₁为行人过街路侧控制绿灯时长。

步骤3，计算路侧行人排队形成波速度和消散波速度/>和/>分别按照公式/>和/>获取，其中λ₁为路侧行人到达率，u_s为行人路侧自由流速度，u_f为行人人行横道上自由流速度，k_j为行人排队拥挤密度，q_d为行人由路侧和安全岛进入人行横道的平均最大流量。

步骤4，计算路侧行人开始排队到进入人行横道的时间t_d1，t_d1根据公式t_d1＝t_dp1+t_dc1获得，其中

步骤5，确定路侧排队与非排队行人到达安全岛远侧时与绿灯区间关系。具体包括以下步骤：

步骤5.1，计算路侧第一行排队行人到达安全岛的远侧时，安全岛信号控制绿灯亮起的时长(最临近绿灯亮起)

步骤5.2，计算路侧最后一行排队行人到达安全岛远侧时，安全岛信号控制绿灯亮起的时长(最临近绿灯亮起)

步骤5.3，计算路侧绿灯结束时由路侧进入人行横道的行人到达安全岛远侧时，安全岛信号控制绿灯亮起的时长(最临近绿灯亮起)mod[x，y]为x除以y的余数。

步骤5.4，确定与g₂的大小关系，结合/>g₂、λ₁、λ₂计算得到安全岛上排队需求的人数P₂，其中g₂为控制行人通过安全岛后第二阶段人行横道信号灯绿灯时长，λ₂为路侧排队的行人到达安全岛的到达率；/>L₁、L₂和L₀分别为行人过街穿过的第一个人行横道长度、第二个人行横道长度和安全岛长度。

安全岛上目标延误方向上行人排队的人数N_岛的取值，结合具体的场景参数 g₂、λ₁、λ₂分析得到。例如：

当时，/>

当时，/>

当时，/>

当时，N_岛＝λ₁C；

当时，/>

当时，/>

当时，/>

当时，/>

当时，N_岛＝λ₁(C-g₂)；

当时，/>

当时，N_岛＝λ₂(C-g₂)；

当时，N_岛＝0。

步骤6，计算安全岛上行人平均每行排队人数N_r2，其中N_r2按照公式计算得到，其中w为人行横道宽度，N_岛为目标延误计算方向上行人安全岛排队的人数，其中N_岛根据步骤5中/>与g₂所确定场景计算获得，例如，当/>计算得到/>

步骤7，计算路侧排队的行人到达安全岛的到达率λ₂以及不同到达率下形成波速度和/>按照公式/>和/>获取。

步骤8，根据路侧延误累计总延误到达率与时间乘积得到图3为路侧行人到达延误图；计算得到行人路侧等待平均延误d₁，其中d₁按照公式/>获得。

步骤9，假设由步骤5得到根据路侧排队行人和非排队行人到达安全岛的场景延误累计图如图4所示。计算安全岛等待平均延误/>其中d₂₁为在路侧排队的行人在安全岛等待的总延误，d₂₂为在路侧非排队的行人在安全岛等待的总延误，通过延误累计图的面积得到，延误累计图通过步骤5确定的场景得到：

N₂₂＝λ₁(g₁-t_d1)，

则路侧排队行人在安全岛上的总延误图面积A₂₁为：

在路侧非排队行人在安全岛上的总延图面积A₂₂为：

则安全岛等待平均延误为：

步骤10，计算行人过街路侧和安全岛整个过程的平均延误d：d＝d₁+d₂。

以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。

Claims (2)

1.一种带有中间安全岛的人行横道行人过街平均延误估计方法，其特征在于，所述行人过街平均延误估计方法包括以下步骤：

S1，获取行人过街基本信息，行人过街基本信息包括路侧行人参数信息、人行横道参数、信号控制参数以及行人过街交通流参数信息；

S2，计算绿灯亮起至路侧排队行人进入人行横道的时间t_d1：

t_d1＝t_dp1+t_dc1；

式中， 为路侧行人排队基于行的形成波速度，/>为路侧行人排队基于行的消散波速度，C为信号周期时长，g₁为行人过街路侧控制绿灯时长，λ₁为路侧行人到达率；

S3，确定路侧排队行人与非排队行人到达安全岛远侧的时间与绿灯区间的关系，绘制得到延误累计图；

S4，根据路侧延误累计总延误到达率与时间乘积得到计算得到行人路侧等待平均延误d₁：

S5，根据S3绘制的延误累计图，计算路侧排队行人和非排队行人到达安全岛的延误累计图面积；具体包括以下子步骤：

S51，计算路侧排队的行人到达安全岛的延误累计图的面积A₂₁；

式中，N₂₁为路侧经历排队的行人在安全岛上排队人数，由公式获得，/> 为路侧排队行人第一个到达安全岛站立排队时当下周期内非绿灯剩余时间，/>为路侧排队行人最后一个到达安全岛站立排队时当下周期内非绿灯剩余时间；N_r2是安全岛上行人平均每行排队人数；

S52，计算路侧非排队的行人到达安全岛的延误累计图的面积A₂₂；

式中，N₂₂为路侧非经历排队的行人在安全岛上排队人数，由公式获得，/> 为路侧非排队行人第一个到达安全岛站立排队时当下周期内非绿灯剩余时间，/>为路侧非排队行人最后一个到达安全岛站立排队时当下周期内非绿灯剩余时间；

S6，根据路侧排队行人和非排队行人到达安全岛的场景延误累计图面积，计算安全岛等待平均延误d₂：

式中，d₂₁为在路侧排队的行人在安全岛等待的总延误，d₂₁＝A₂₁；d₂₂为在路侧非排队的行人在安全岛等待的总延误，d₂₂＝A₂₂；

S7，计算行人过街路侧和安全岛整个过程的平均延误d＝d₁+d₂；

步骤S1中，人行横道参数包括第一个人行横道长度L₁、第二个人行横道长度L₂、安全岛长度L₀、人行横道宽度w；

步骤S1中，通过信号机获取信号控制参数，信号控制参数包括信号周期时长C、行人过街路侧控制绿灯时长g₁、安全岛过街阶段绿灯时长g₂、两个阶段绿灯相位差t^o，路侧绿灯比安全岛绿灯晚亮起t^o秒；

对历史交通流数据进行校准，利用视频数据或者人工数据拟合速度、密度和流量三相基本图，基于基本图以获取行人过街交通流参数信息，行人过街交通流参数信息包括行人路侧和安全岛上行人自由流速度u_s、行人人行横道上自由流速度u_f、路侧和安全岛上行人排队拥挤密度k_j、行人由路侧和安全岛进入人行横道的平均最大行流量q_d；

步骤S3，确定路侧排队行人与非排队行人到达安全岛远侧的时间与绿灯区间的关系的过程包括以下步骤：

S31，计算路侧第一行排队行人到达安全岛的远侧时，安全岛信号控制绿灯亮起的时长

S32，计算路侧最后一行排队行人到达安全岛远侧时，安全岛信号控制绿灯亮起的时长

S33，计算路侧绿灯结束时由路侧进入人行横道的行人到达安全岛远侧时，安全岛信号控制绿灯亮起的时长mod[x，y]为x除以y的余数；L₁、L₂和L₀分别为行人过街穿过的第一个人行横道长度、第二个人行横道长度和安全岛长度；t^o为两个阶段绿灯相位差，路侧绿灯比安全岛绿灯晚亮起t^o秒；

S34，确定与g₂的大小关系，结合/>g₂、λ₁、λ₂计算得到目标延误计算方向上安全岛上行人排队的人数N_岛，其中λ₂为路侧排队的行人到达安全岛的到达率；

步骤S5中，计算路侧排队行人和非排队行人到达安全岛的延误累计图面积，计算过程包括以下步骤：

S51，计算安全岛上行人平均每行排队人数N_r2：

S52，计算路侧排队的行人到达安全岛的到达率λ₂以及不同到达率下形成波速度和

S53，利用步骤S3确定路侧排队行人与非排队行人到达安全岛远侧的时间与绿灯区间的关系和延误图得到和/>的值；/>为路侧排队行人第一个到达安全岛站立排队时当下周期内非绿灯剩余时间，/>为路侧排队行人最后一个到达安全岛站立排队时当下周期内非绿灯剩余时间；/>为路侧非排队行人第一个到达安全岛站立排队时当下周期内非绿灯剩余时间，/>为路侧非排队行人最后一个到达安全岛站立排队时当下周期内非绿灯剩余时间。

2.根据权利要求1所述的带有中间安全岛的人行横道行人过街平均延误估计方法，其特征在于，步骤S2中，路侧行人排队基于行的形成波速度和路侧行人排队基于行的消散波速度/>的获取过程包括以下步骤：

S21，依据行人平均每行排队人数与总人数的非线性关系，计算路侧行人每行平均排队人数N_r1：

S22，计算路侧行人排队基于行的形成波速度和消散波速度/>