CN116306037B - 一种计算交叉口行人过街时间方法、电子设备及存储介质 - Google Patents

一种计算交叉口行人过街时间方法、电子设备及存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明提出一种计算交叉口行人过街时间方法，尤其涉及一种基于VISSIM计算交叉口行人过街时间方法、电子设备及存储介质，属于计算交叉口行人过街时间技术领域。包括以下步骤：S1.路网模型构建，包括基础路网构建、交通管理措施构建和车辆需求数据构建；S2.行人模型构建，包括行人面域构建、交通管理措施构和行人需求数据构建；S3.仿真评估设置；S4.输出行人轨迹文件；S5.将行人与路径分类；S6.对行人轨迹进行分析；S7.计算人行过街时间。本发明不需要设置前提假设，没有复杂的计算过程，也不需要因为信号配时的改变而改变。

Description

一种计算交叉口行人过街时间方法、电子设备及存储介质
技术领域
本申请涉及一种计算交叉口行人过街时间方法，尤其涉及一种基于VISSIM计算交叉口行人过街时间方法、电子设备及存储介质，属于计算交叉口行人过街时间技术领域。
背景技术
信号控制交叉口是城市交通系统的重要节点，最能体现城市混合交通的特征，机动车、非机动车和行人在交叉口处大量汇集，复杂的交通流而引起的交通问题使得交叉口成为城市道路通行能力的瓶颈节点。现有的大部分研究过多关注机动车交通特性，缺少对行人过街的研究，而行人过街行为很大程度上影响着交叉口的交通秩序和效率。若城市交通设计时仅“以车为主”，片面追求信号配时的长周期而忽略行人等待时间，将会加剧行人与机动车间的冲突，导致交叉口秩序紊乱。
现有技术方案包括：
无信号控制路段人行横道行人过街时间研究，该研究针对行人利用可穿越间隙过街的特性得出行人的平均过街延误和过街时间，并运用VISSIM软件得出路段人行横道处不同的机动车量情况下行人的过街时间和机动车通过人行横道的时间，从而得到无信号控制路段人行横道改为信号控制的依据。
但研究中行人采用的是车辆类型中的行人模型，机动车与行人的冲突实际是两股车流的冲突，并不能很好的反应行人的特性，以及机动车与行人交互的特性；
连续流交叉口行人延误计算模型，为准确评价连续流交叉口行人过街的服务水平，对其行人延误进行研究，该方法利用VISSIM针对连续流交叉口的三种行人过街设计模式，对不同行人流向的延误进行建模和评估。采用VISWALK模块构建行人模型的方法在计算行人过街延误时必须基于一个基本假定，因此，交叉口信号配时设置不同，行人放行的相位不同，行人延误计算模型也不相同，当相位改变时，行人延误计算模型需重新构建，计算过程相对复杂。
发明内容
在下文中给出了关于本发明的简要概述，以便提供关于本发明的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图确定本发明的关键或重要部分，也不是意图限定本发明的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。
鉴于此，为解决现有技术中存在的技术问题，本发明提供一种计算交叉口行人过街时间方法、电子设备及存储介质；
方案一：一种计算交叉口行人过街时间方法，具体包括以下步骤：
S1.路网模型建构，包括基础路网构建、交通管理措施构建和车辆需求数据构建；
S2.行人模型构建，包括行人面域构建、交通管理措施构和行人需求数据构建；
S3.仿真评估设置；
S4.仿真模型输出行人轨迹文件；
S5.将行人与路径分类；
S6.对行人轨迹进行分析，包括以下步骤：
S61.确定过街开始时间；
S62.确定过街结束时间；
S63.保存行人信息，制作行人对照表；
S7.计算人行过街时间。
优选的，基础路网构建：根据CAD图纸确定路段的车道数量与车道宽度，利用路段和连接器完成交叉口模型的路网构建；
交通管理措施构建：包括信号控制措施和车辆限行措施，其中车辆限行措施包括车速限制措施和车道限制措施；
信号控制措施：设置固定的信号周期、绿灯时间、绿灯间隔时间和黄灯时间对交通流进行控制；
车速限制措施：在有速度限制的路段，放置期望速度决策点；
车道限制措施：对路段上每一条车道设置不向左或者不向右变道的车辆类型及类别；
车辆需求数据构建：包括车辆组成、车辆输入和车辆静态路径；
车辆组成：设置不同的车辆类型、流量比例和期望速度分布；
车辆输入：根据实际需求设置不同时间间隔内的流量或随机流量；
车辆静态路径：设置决策点与目的地之间有通路连接，且车辆路径与实际一致。
优选的，行人面域构建：在绘制路段时确定行人面域；
交通管理措施构建包括信号配时设置、冲突区域设置和车速限制措施；
信号配时设置：路段勾选行人面域后可双向行驶，在行人面域两端设置信号灯；
车速限制措施：设置行人的期望速度分布，将行人步行速度控制在4~5km/h；
行人需求数据构建包括行人路径和行人构成和行人输入；
行人路径：在行人面域的路段两端增加两个行人面域，作为行人路径的起止点，行人路径的起点所在面域和行人路径终点所在面域之间必须有相应的面域连接；
行人构成和行人输入：行人构成设置不同的行人类型以及相对应的流量比例和期望速度分布，行人输入勾选不同的行人构成，设置不同时间间隔内的流量或者随机流量。
优选的，行人与路径分类的方法是：将AB/BA段、BC/CB段、CD/DC段和DA/AD段的面域称为过街面域，用表示，/>；行人根据所经过的过街面域进行分类，分类结果用/>表示，且/>，其中，/>表示行人所经过的过街面域，/>表示行人所在的起始面域，/>。
优选的，仿真评估设置的方法是：设置打开评价设置窗口，窗口包括结果管理、结果特征属性和直接输出；结果特征属性中勾选车辆行程时间、车辆路网性能、节点、延误时间和路段评价指标，在仿真运行过程中实时显示车辆对应的评估结果；
直接输出窗口中勾选行人记录对应的写入文件选择框，选择行人过街时间算法所需的在不同仿真秒下行人的速度、剩余距离和行驶距离属性。
优选的，确定过街开始时间的方法是：遍历行人轨迹数据，获取行人所在的起始面域，根据起始面域关联对应的距离阈值，当行人从起始面域出发行走距离大于/>时，认为行人到达过街面域，记录行人到达过街面域的开始时间/>，/>；
确定过街结束时间的方法是：遍历行人轨迹数据，获取行人所在终止面域，根据终止面域关联对应的剩余距离阈值，当行人距离终止面域的距离小于/>时，认为行人离开过街面域，记录行人离开过街面域的时间/>，/>；
保存行人信息，制作行人对照表的方法是：制作对照表，将经过同一过街面域的行人归为一类，并且遍历行人轨迹时，将行人编号、进口道名称、出口道名称写入一个字典中进行存储。
优选的，包括以下步骤：
S71.确定当前行人的过街时间；
S72.将字典的信息与每个行人的过街时间进行合并，获取每个行人的进口道、出口道、过街时间和对应的过街面域；
S73.对于所有的行人，假设第个过街面域(/>)有/>个行人经过，则：
；
S74.过街面域AB/BA段、CD/DC段和BC/CB段、DA/AD段应分别合并计算，分别表示南北向行人过街时间和东西向行人过街时间，以南北向行人过街时间为例：
；
即为南北向行人的平均过街时间。
方案二：一种电子设备，包括存储器和处理器，存储器存储有计算机程序，所述的处理器执行所述计算机程序时实现方案一所述一种计算交叉口行人过街时间方法的步骤。
方案三：一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现方案一所述的一种计算交叉口行人过街时间方法。
本发明的有益效果如下：本发明在对交叉口建模时将路段作为行人面域，采用行人模块真实展现行人与机动车和非机动车的交互，根据VISSIM输出的行人轨迹文件构建行人过街时间计算算法，不需要设置前提假设，没有复杂的计算过程，也不需要因为信号配时的改变而改变。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1为本发明一种计算交叉口行人过街时间方法流程示意图。
具体实施方式
为了使本申请实施例中的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本申请的示例性实施例进行进一步详细的说明，显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是所有实施例的穷举。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
实施例1、参照图1说明本实施方式，一种计算交叉口行人过街时间方法，具体包括以下步骤：
S1.基于vissim建构路网模型，仿真模型包括基础路网构建、交通管理措施构建和车辆需求数据构建；
基础路网构建：根据CAD图纸确定路段的车道数量与车道宽度，利用路段和连接器完成交叉口模型的路网构建；
交通管理措施构建：包括信号控制措施和车辆限行措施，其中车辆限行措施包括车速限制措施和车道限制措施；
信号控制措施：设置固定的信号周期、绿灯时间、绿灯间隔时间和黄灯时间对交通流进行控制；通过添加信号控制机，编制信控方案，添加信号灯头完成信号控制。
车速限制措施：在有速度限制的路段，放置期望速度决策点；通过放置期望速度决策点达到车辆速度改变的目的，当车辆通过期望速度决策点时获得新的期望速度并继续行驶；例如：匝道、学校路段；
车道限制措施：对路段上每一条车道设置不向左或者不向右变道的车辆类型及类别；
VISSIM提供了车辆禁行，禁止变道这两类车道限制措施，对路段上每一条车道设置不向左或者不向右变道的车辆类型及类别，以实现交叉口进口道禁止车辆变道的场景。
车辆需求数据构建，包括车辆组成、车辆输入和车辆静态路径；
车辆组成：设置不同的车辆类型、流量比例和期望速度分布；
Vissim微观仿真模型提供多模式多层次的车辆设置，定义不同的车辆类别（车辆类型组合），支撑不同场景车型的组织流线设计方案评估与优化。
车辆输入：车辆输入勾选不同的车辆组成，根据实际需求设置不同时间间隔内的流量或随机流量；
车辆静态路径，设置决策点与目的地之间有通路连接，且车辆路径与实际一致。
S2.基于vissim建构行人模型，包括行人面域构建、交通管理措施构和行人需求数据构建；
行人面域构建：在绘制路段时确定行人面域；
为更好地模拟行人移动，绘制路段时勾选“是行人面域”，即可实现具有双向交互行为的行人面域。
交通管理措施构建包括信号配时设置、冲突区域设置和车速限制措施；
信号配时设置：路段勾选行人面域后可双向行驶，在行人面域两端设置信号灯；
冲突区域设置：激活vissim中的冲突区域图标，在可能发生冲突的位置在模型上进行突出显示，根据交通流放行规则，设置车流等候，人流先行；混合交通路况较为复杂，右转车辆不受信号灯的控制，会与行人、非机动车产生冲突，可通过冲突区域的设置，实现车辆让行的效果。
车速限制措施：设置行人的期望速度分布，将行人步行速度控制在4~5km/h；
行人需求数据构建包括行人路径和行人构成和行人输入；
行人路径：在行人面域的路段两端增加两个行人面域，作为行人路径的起止点，行人路径的起点所在面域和行人路径终点所在面域之间必须有相应的面域连接；
行人构成和行人输入：行人构成设置不同的行人类型以及相对应的流量比例和期望速度分布，行人输入勾选不同的行人构成，设置不同时间间隔内的流量或者随机流量。
S3.仿真评估设置，仿真评估设置的方法是：设置打开评价设置窗口，窗口包括结果管理、结果特征属性和直接输出；结果特征属性中勾选车辆行程时间、车辆路网性能、节点、延误时间和路段评价指标，在仿真运行过程中实时显示车辆对应的评估结果；
直接输出窗口中勾选行人记录对应的写入文件选择框，选择行人过街时间算法所需的在不同仿真秒下行人的速度、剩余距离和行驶距离属性。在仿真结束后输出行人轨迹记录的文本文件。
S4.基于vissim输出仿真行人轨迹文件；在仿真开始前，对仿真参数进行设置，包括仿真时间、仿真精度、随机种子、运行次数、随机种子增量、仿真运行速度和CPU核心数参数；设置完成后运行仿真，仿真结束后，模型文件所在的文件夹下会生成.pp文件，即为输出的行人轨迹文件。
具体的，.pp文件包括所有行人在不同仿真秒下的速度、剩余距离、时间损失和行驶距离信息；
S5.行人与路径分类；
将AB/BA段、BC/CB段、CD/DC段和DA/AD段的面域称为过街面域，用表示，/>；行人根据所经过的过街面域进行分类，即将所有从起始面域1出发，经过过街面域BC到达终止面域4的行人归为一类，分类结果用/>表示，且/>，其中，/>表示行人所经过的过街面域，/>表示行人所在的起始面域，/>。
S6.对行人轨迹进行分析：遍历行人轨迹数据获取行人过街开始时间和行人过街结束时间；起始面域用表示，且/>，起始面域同时也是终止面域，为了方便区分，终止面域用/>表示，且/>。对于起始面域/>，可获取起始面域到达过街面域起始位置的距离/>；对于终止面域/>，可获取终止面域距离过街面域结束位置的距离/>。对于当前遍历的行人轨迹数据所对应的行人用/>表示，且/>；具体包括以下步骤：
S61.确定过街开始时间；
遍历行人轨迹数据，获取行人所在的起始面域，根据起始面域关联对应的距离阈值，当行人从起始面域出发行走距离大于/>时，认为行人到达过街面域，记录行人到达过街面域的开始时间/>，/>；
S62.确定过街结束时间；
遍历行人轨迹数据，获取行人所在终止面域，根据终止面域关联对应的剩余距离阈值，当行人距离终止面域的距离小于/>时，认为行人离开过街面域，记录行人离开过街面域的时间/>，/>；
S63.保存行人信息，制作行人对照表，将经过同一过街面域的行人归为一类，并且遍历行人轨迹时，将行人编号、进口道名称、出口道名称写入一个字典中进行存储。
S7.计算人行过街时间，过街时间统计应基于过街面域进行且过街面域不区分方向，因此对现有行人进行归类。即行人经过不同过街面域应分别计算，经过同一过街面域应合并计算，具体包括以下步骤：
S71.确定当前行人的过街时间；
S72.将字典的信息与每个行人的过街时间进行合并，获取每个行人的进口道、出口道、过街时间和对应的过街面域；
S73.对于所有的行人，假设第个过街面域(/>)有/>个行人经过，则：
；
S74.过街面域AB/BA段、CD/DC段和BC/CB段、DA/AD段应分别合并计算，分别表示南北向行人过街时间和东西向行人过街时间，以南北向行人过街时间为例：
；
即为南北向行人的平均过街时间。
实施例2、本发明的计算机装置可以是包括有处理器以及存储器等装置，例如包含中央处理器的单片机等。并且，处理器用于执行存储器中存储的计算机程序时实现上述的一种计算交叉口行人过街时间方法的步骤。
所称处理器可以是中央处理单元(CentralProcessingUnit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(DigitalSignalProcessor，DSP)、专用集成电路(ApplicationSpecificIntegratedCircuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-ProgrammableGateArray，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
所述存储器可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序（比如声音播放功能、图像播放功能等）等；存储数据区可存储根据手机的使用所创建的数据（比如音频数据、电话本等）等。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如硬盘、内存、插接式硬盘，智能存储卡（SmartMediaCard,SMC），安全数字（SecureDigital,SD）卡，闪存卡（FlashCard）、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。
实施例3、计算机可读存储介质实施例
本发明的计算机可读存储介质可以是被计算机装置的处理器所读取的任何形式的存储介质，包括但不限于非易失性存储器、易失性存储器、铁电存储器等，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，当计算机装置的处理器读取并执行存储器中所存储的计算机程序时，可以实现上述的一种计算交叉口行人过街时间方法的步骤。
所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器（ROM，Read-OnlyMemory）、随机存取存储器（RAM，RandomAccessMemory）、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。
尽管根据有限数量的实施例描述了本发明，但是受益于上面的描述，本技术领域内的技术人员明白，在由此描述的本发明的范围内，可以设想其它实施例。此外，应当注意，本说明书中使用的语言主要是为了可读性和教导的目的而选择的，而不是为了解释或者限定本发明的主题而选择的。因此，在不偏离所附权利要求书的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。对于本发明的范围，对本发明所做的公开是说明性的，而非限制性的，本发明的范围由所附权利要求书限定。

Claims (3)

1.一种计算交叉口行人过街时间方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
S1.路网模型构建，包括基础路网构建、交通管理措施构建和车辆需求数据构建；
基础路网构建：根据CAD图纸确定路段的车道数量与车道宽度，利用路段和连接器完成交叉口模型的路网构建；
交通管理措施构建：包括信号控制措施和车辆限行措施，其中车辆限行措施包括车速限制措施和车道限制措施；
信号控制措施：设置固定的信号周期、绿灯时间、绿灯间隔时间和黄灯时间对交通流进行控制；
车速限制措施：在有速度限制的路段，放置期望速度决策点；
车道限制措施：对路段上每一条车道设置不向左或者不向右变道的车辆类型及类别；
车辆需求数据构建：包括车辆组成、车辆输入和车辆静态路径；
车辆组成：设置不同的车辆类型、流量比例和期望速度分布；
车辆输入：根据实际需求设置不同时间间隔内的流量或随机流量；
车辆静态路径：设置决策点与目的地之间有通路连接，且车辆路径与实际一致；
S2.行人模型构建，包括行人面域构建、交通管理措施构和行人需求数据构建，行人面域构建方法是：在绘制路段时确定行人面域；
交通管理措施构建包括信号配时设置、冲突区域设置和车速限制措施；
信号配时设置：路段勾选行人面域后能够双向行驶，在行人面域两端设置信号灯；
车速限制措施：设置行人的期望速度分布，将行人步行速度控制在4～5km/h；
行人需求数据构建包括行人路径和行人构成和行人输入；
行人路径：在行人面域的路段两端增加两个行人面域，作为行人路径的起止点，行人路径的起点所在面域和行人路径终点所在面域之间必须有相应的面域连接；
行人构成和行人输入：行人构成设置不同的行人类型以及相对应的流量比例和期望速度分布，行人输入勾选不同的行人构成，设置不同时间间隔内的流量或者随机流量；
S3.仿真评估设置，方法是：设置打开评价设置窗口，窗口包括结果管理、结果特征属性和直接输出；结果特征属性中勾选车辆行程时间、车辆路网性能、节点、延误时间和路段评价指标，在仿真运行过程中实时显示车辆对应的评估结果；
直接输出窗口中勾选行人记录对应的写入文件选择框，选择行人过街时间算法所需的在不同仿真秒下行人的速度、剩余距离和行驶距离属性；
S4.输出仿真行人轨迹文件；
S5.将行人与路径分类，方法是：将AB/BA段、BC/CB段、CD/DC段和DA/AD段的面域称为过街面域，用j表示，j∈[1,8]；行人根据所经过的过街面域进行分类，分类结果用N表示，且N＝[N11,N21,…,Nji]，其中，j表示行人所经过的过街面域，i表示行人所在的起始面域，i∈[1,8]；
S6.对行人轨迹进行分析，包括以下步骤：
S61.确定过街开始时间，方法是：遍历行人轨迹数据，获取行人所在的起始面域，根据起始面域关联对应的距离阈值，当行人从起始面域i出发行走距离大于Yi时，认为行人到达过街面域，记录行人到达过街面域的开始时间
S62.确定过街结束时间，方法是：遍历行人轨迹数据，获取行人所在终止面域，根据终止面域关联对应的剩余距离阈值，当行人距离终止面域k的距离小于Xk时，认为行人离开过街面域，记录行人离开过街面域的时间
S63.保存行人信息，制作行人对照表，方法是：将经过同一过街面域的行人归为一类，并且遍历行人轨迹时，将行人编号、进口道名称、出口道名称写入一个字典中进行存储；
S7.计算人行过街时间，包括以下步骤：
S71.确定当前行人的过街时间；
S72.将字典的信息与每个行人的过街时间进行合并，获取每个行人的进口道、出口道、过街时间和对应的过街面域；
S73.对于所有的行人，假设第j个过街面域有n个行人经过，则：
S74.过街面域AB/BA段、CD/DC段和BC/CB段、DA/AD段应分别合并计算，分别表示南北向行人过街时间和东西向行人过街时间，南北向行人的平均过街时间为T南北：
2.一种电子设备，其特征在于，包括存储器和处理器，存储器存储有计算机程序，所述的处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1所述的一种计算交叉口行人过街时间方法的步骤。
3.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1所述的一种计算交叉口行人过街时间方法。
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