JPS5827555B2 - Traffic information measurement system - Google Patents

Traffic information measurement system

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Publication number
JPS5827555B2
JPS5827555B2 JP3041276A JP3041276A JPS5827555B2 JP S5827555 B2 JPS5827555 B2 JP S5827555B2 JP 3041276 A JP3041276 A JP 3041276A JP 3041276 A JP3041276 A JP 3041276A JP S5827555 B2 JPS5827555 B2 JP S5827555B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
traffic
speed
sum
data processing
passing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
JP3041276A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS52113697A (en
Inventor
勝一 中崎
一郎 中堀
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP3041276A priority Critical patent/JPS5827555B2/en
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Publication of JPS5827555B2 publication Critical patent/JPS5827555B2/en
Expired legal-status Critical Current

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Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、高速道路のある区間内の交通状態をその区
間の両端点に設置する通過台数及び通過速度の計測器で
得られるデータにより推定する交通情報計測システムに
関するもので、通過台数、速度調和、速度和、速度2乗
和等を計測器に付属するレジスターに蓄積し、これらの
データを中央データ処理装置で処理することを特徴とす
るものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a traffic information measurement system that estimates the traffic condition within a certain section of an expressway based on data obtained from passing vehicle number and passing speed measuring instruments installed at both end points of the section. The system is characterized in that the number of passing vehicles, speed harmonization, speed sum, speed square sum, etc. are stored in a register attached to the measuring instrument, and these data are processed by a central data processing unit.

従来は、区間内の交通状態を推定するものとしてはその
両端での通過情報及び速度情報を中央に送るものが一般
的であった。
Conventionally, in order to estimate the traffic condition within a section, it has been common to send passing information and speed information from both ends of the section to the center.

たとえば現在量も良く使用されているNahiによる交
通状態推定システムは第1図に示すようなものである。
For example, the current traffic condition estimation system based on Nahi, which is often used, is shown in FIG.

このシステムでは区間内の交通流を交通密度、及び空間
平均速度で表し、これの推定を区間の両端で測定される
単位時間当りの交通量及び時間平均速度又は代表速度が
用いられる。
In this system, traffic flow within a section is expressed by traffic density and spatial average speed, and the traffic volume per unit time and time average speed or representative speed measured at both ends of the section are used to estimate this.

これらの情報に基づいて密度を推定するためには、次に
示すシステム方程式及び観測方程式に拡張カルマンフィ
ルタが適用される。
In order to estimate the density based on this information, an extended Kalman filter is applied to the system equation and observation equation shown below.

q2(8)−U(6)ρ(6)+γ(R)
■ここに ρ : 交通密度 U : 空間平均速度 ql:交通量 V : 時間平均速度 T : 単位時間長 1、:区間長 α 二定 数 η、φ、γ 、 不規則変数 なお、■〜■式において添字の1,2はそれぞれ区間の
上流側、下流側の両端点を表す。
q2(8)-U(6)ρ(6)+γ(R)
■Here, ρ: Traffic density U: Space average speed ql: Traffic volume V: Time average speed T: Unit time length 1,: Section length α Two constants η, φ, γ, Irregular variables In addition, ■~■ Formulas The subscripts 1 and 2 represent the upstream and downstream end points of the section, respectively.

この式から明らかなようにこの状態推定システムは非線
形であり、確実な収束性は保証されない。
As is clear from this equation, this state estimation system is nonlinear, and reliable convergence is not guaranteed.

特に交通密度が小さい場合、■式の2,3項の分母が零
に近くなり、発散する事がある。
Particularly when the traffic density is low, the denominators of the second and third terms in equation (2) become close to zero and may diverge.

この例を高速道路の実データで示したものが第2図であ
る。
FIG. 2 shows this example using actual expressway data.

一方システム方程式の交通密度式■にq−ρUの関係が
利用されているが、この関係式は厳密には成立せず、誤
差が大きいため推定精度が良くない。
On the other hand, the relationship q-ρU is used in the traffic density formula (2) of the system equation, but this relationship does not strictly hold and has a large error, resulting in poor estimation accuracy.

さらに非線形カルマンフィルタの計算法は複雑でデータ
処理に時間のかかる等の欠点があった。
Furthermore, the calculation method of the nonlinear Kalman filter has drawbacks such as being complicated and requiring time for data processing.

この発明は、以上述べた欠点を除き、簡単に区間内の状
態推定を精度良く行ない、さらに推定計算の収束性が保
証されるシステムを提供しようとするものである。
The present invention aims to eliminate the above-mentioned drawbacks, provide a system that can easily and accurately estimate the state within an interval, and further guarantees the convergence of the estimation calculation.

以下、この発明の一実施例を図について説明する。An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第3図はこの発明による高速道路交通流監視システムの
ブロック図である。
FIG. 3 is a block diagram of an expressway traffic flow monitoring system according to the present invention.

このシステムは、最小の単位を当該道路区間の両端に設
置された2台の通過及び通過速度検出器(例えばレーダ
スピードメータ)A1 、A2と、この検出器に接続さ
れた端末データ処理装置BI。
This system consists of two passing speed detectors (e.g. radar speedometers) A1 and A2 installed at both ends of the road section, and a terminal data processing device BI connected to these detectors.

B2、及びこれらの端末データ処理装置の出力データを
中央データ処理装置に伝送するデータ伝送システムC1
さらにデータ伝送システムCにより送られてきた端末デ
ータ処理装置の出力データを中央で処理し所望の道路区
間の交通状態を得るための中央データ処理装置りから戊
る。
B2, and a data transmission system C1 that transmits the output data of these terminal data processing devices to a central data processing device.
Further, the output data from the terminal data processing device sent by the data transmission system C is centrally processed and removed from the central data processing device for obtaining the traffic condition of a desired road section.

検出器A、A2はある距離を隔てた高速道路上の2地点
に設置され、それぞれ車両の通過、及び通過車両の速度
を計測できるものとする。
It is assumed that the detectors A and A2 are installed at two points on the expressway separated by a certain distance, and can respectively measure the passing of a vehicle and the speed of the passing vehicle.

ある時間間隔(通常中央データ処理装置から送られるタ
イミング信号の間)において、通過した車両数、速度調
和、速度和、及び速度の2乗和等を車両通過毎に更新し
、これをレジスタに貯える機能を端末データ処理装置B
1.B2がもっている。
During a certain time interval (usually between timing signals sent from a central data processing unit), the number of vehicles passed, speed harmonization, speed sum, square sum of speed, etc. are updated every time a vehicle passes, and these are stored in a register. Function terminal data processing device B
1. B2 has it.

ここで、中央データ処理装置りにある時間間隔でデータ
から送られると、レジスタの内容はクリアされ、次の送
信時刻まで改めて、車両数、速度調和、速度和及び速度
の2乗和等を蓄積する。
Here, when data is sent to the central data processing unit at a certain time interval, the contents of the register are cleared, and the number of vehicles, speed harmony, speed sum, square sum of speed, etc. are accumulated again until the next transmission time. do.

これらの端末データ処理装置B1.B2の出力はデータ
伝送システムCを通って中央データ処理装置りに送られ
る。
These terminal data processing devices B1. The output of B2 is sent through data transmission system C to the central data processing unit.

中央データ処理装置では、これら端末データ処理装置B
1及びB2のデータを用いて各時刻(通常タイミング信
号の時刻)の区間内交通状態、すなわち交通密度、交通
運動量、交通エネルギー、又は空間平均速度もしくは空
間速度の分散等が推定される。
In the central data processing unit, these terminal data processing units B
Using the data of 1 and B2, the traffic condition within the section at each time (the time of the normal timing signal), that is, traffic density, traffic momentum, traffic energy, spatial average speed, spatial speed variance, etc. is estimated.

単位時間毎に送られてくる車両数、速度調和速度和及び
速度の2乗和を用いて、交通密度、交通運動量、交通エ
ネルギーを推定する手法について簡潔に述べる。
We will briefly describe a method for estimating traffic density, traffic momentum, and traffic energy using the number of vehicles, speed harmonic speed sum, and speed square sum sent every unit time.

次の度数を用いる。ρ::通密度、単位距離に存在する
車両数m:交通運動量、単位距離に存在する車両の速度
和 e:交通エネルギー、単位距離に存在する車両の速度の
2乗和 S:速度調和、単位時間に通過する車両の速度の逆数和 q:交通量、単位時間に通過する車両数 p::度和、単位時間に通過する車両の速度和γ:速速
度2和和単位時間に通過する車両の速度の2乗和 今、区間の両端点(上流点、下流点)をそれぞれ1,2
とすれば、区間内の交通状態は次のシステム方程式で表
される。
Use the following frequencies. ρ: Traffic density, number of vehicles present in a unit distance m: Traffic momentum, sum of speeds of vehicles present in a unit distance e: Traffic energy, sum of squares of vehicle speeds present in a unit distance S: speed harmony, unit Sum of reciprocals of the speed of vehicles passing in a time q: traffic volume, number of vehicles passing in a unit time p:: sum of degrees, sum of speeds of vehicles passing in a unit time γ: sum of speeds and speeds of vehicles passing in a unit time The sum of the squares of the velocity of
Then, the traffic condition within the section is expressed by the following system equation.

さらに、これらの内部状態と地点の計測量との間には次
の関係が成立している。
Furthermore, the following relationship holds between these internal states and the measured quantities at a point.

E (s)−ρ ■E
(q)−E(m) ■E
(p) −E(e) ■
■〜■は観測方程式であり、E (x)はXの期待値を
表している。
E (s)−ρ ■E
(q)-E(m) ■E
(p) −E(e) ■
■~■ are observation equations, and E (x) represents the expected value of X.

■〜■の内E (q): E (!11)は、■式に相
当しており従来より良く知られている。
Of ■ to ■, E (q): E (!11) corresponds to formula (■) and is well known in the past.

一方■及び■は、容易に次のように導くことができる。On the other hand, ■ and ■ can be easily derived as follows.

全区間内の密度をρ速度分布関数をfs(v)とする。Let the density within the entire interval be ρ, and the speed distribution function be fs(v).

速度Vをもつ交通密度、及び交通量をそれぞれρV、ρ
Vとすれば次式が成立する。
The traffic density with speed V and the traffic volume are ρV and ρ, respectively.
If V, the following equation holds true.

ρ■=ρfs(v) [F
]qu=vpv @これ
らの式を用いればm、eの期待値は次のようになる。
ρ■=ρfs(v) [F
] qu=vpv @Using these formulas, the expected values of m and e are as follows.

一方S pの期待値は次のようになる。On the other hand, S The expected value of p is as follows.

したがって@、0と0〜[有]より容易に■〜■が出る
ことがわかった。
Therefore, it was found that ■~■ appear more easily than @, 0, and 0~[existence].

■〜■及び■〜■をそれぞれシステム方程式及び観測方
程式とすれば、線形カルマンフィルタを用いることによ
り内部状態の推定が可能となる。
If ■~■ and ■~■ are respectively system equations and observation equations, the internal state can be estimated by using a linear Kalman filter.

この式を以下で示す。This formula is shown below.

ここにFはカルマゲインであり、線形システムであるの
で時間不変の定数行列となる。
Here, F is the karma gain, and since it is a linear system, it is a time-invariant constant matrix.

この推定システムは安定でありしかも、精度が良く計算
量が少ない。
This estimation system is stable, has good accuracy, and requires little calculation.

前に述べたNa1iの推定とこの推定を比較したものを
交通密度ρを例として第4図に示す。
A comparison of this estimation with the estimation of Na1i described above is shown in FIG. 4 using the traffic density ρ as an example.

この実測データは高速道路で実際にとられたものであり
実交通密度は区間の1分間毎の写真撮影により得たもの
である。
This measured data was actually taken on the expressway, and the actual traffic density was obtained by taking pictures of the section every minute.

これによりNa1iの推定法より、この手法が精度の点
でも優れていることがわかる。
This shows that this method is superior to the Na1i estimation method in terms of accuracy as well.

ここでは、装置B1.B2のレジスタに交通量、速度調
和、速度和及び速度の2乗和を貯えたが、これの代りに
交通量、及び速度調和、速度及び2乗利の平均を貯え、
中央データ処理装置りでこれを再び、交通量、速度調和
、速度和及び速度の2乗和に再現することも可能である
Here, device B1. The traffic volume, speed harmony, speed sum, and square sum of speed were stored in the register of B2, but instead of this, the traffic volume, speed harmony, speed, and the average of the square profit were stored.
It is also possible to reproduce this again in the central data processing unit as traffic volume, speed harmonization, speed sum and speed sum square.

これは、レジスタの容量精度の面でより好ましい場合が
ある。
This may be more preferable in terms of register capacity accuracy.

ここで得られる区間内の交通状態の推定値を基にして、
これの相互関係を見ることができる。
Based on the estimated value of traffic conditions within the section obtained here,
You can see the interrelationship of this.

交通密度と交通運動量の推定値をプロットした例を第5
図に示す。
The fifth example shows an example of plotting the estimated values of traffic density and traffic momentum.
As shown in the figure.

これは道路特性を表すものである。したがってオンライ
ンで道路特性の計測が可能である。
This represents road characteristics. Therefore, it is possible to measure road characteristics online.

一方ここで得られた交通状態、交通密度、交通運動量及
び交通エネルギー等を一定に1呆つように流入ランプの
通過台数を信号又はゲート等で管制することができる。
On the other hand, the number of vehicles passing through the inflow ramp can be controlled by signals, gates, etc. so that the traffic conditions, traffic density, traffic momentum, traffic energy, etc. obtained here are kept constant.

以上のように、この発明によれば、端末データ処理装置
に簡単な演算機能と記憶機能を用いたことにより、中実
装置へのデータ伝送の時間間隔が大きくとれ、また対象
区間内部の交通状態の推定が簡単な計測データにより確
実に精度よく行える。
As described above, according to the present invention, by using a simple arithmetic function and a storage function in the terminal data processing device, the time interval of data transmission to the solid device can be increased, and the traffic condition inside the target section can be can be reliably and accurately estimated using simple measurement data.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は、従来の高速道路交通流システムを表す図、第
2図は従来の交通密度推定装置による推定値発散の実例
を示す図、第3図はこの発明による高速道路交通流監視
システムを表す図、第4図はこの発明と従来のシステム
の推定精度の比較を示す図、第5図はこの発明を道路特
性検出に用いた例を示す図である。 図において、A1.A2は車両、Bi t BQは端末
データ処理装置、Cはデータ伝送システム、Dは中央デ
ータ処理装置である。
FIG. 1 is a diagram showing a conventional expressway traffic flow system, FIG. 2 is a diagram showing an example of estimated value divergence by a conventional traffic density estimating device, and FIG. 3 is a diagram showing an example of an expressway traffic flow monitoring system according to the present invention. FIG. 4 is a diagram showing a comparison of estimation accuracy between the present invention and a conventional system, and FIG. 5 is a diagram showing an example in which the present invention is used for detecting road characteristics. In the figure, A1. A2 is a vehicle, Bit BQ is a terminal data processing device, C is a data transmission system, and D is a central data processing device.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 道路の所定の2地点に設置され、車両の通過及び通
過速度を検出する一対の計測器と、上記計測器の出力に
基づき単位時間における車両速度の逆数の和の情報及び
上記車両の通過台数の和の情報をそれぞれ蓄積する一対
の端末データ処理装置と、上記各端末データ処理装置か
ら供給される各情報を伝送路を介して受信し、上記2地
点の間に存在する車両の台数を推定する中央データ処理
装置とを備えた交通情報計測システム。
1. A pair of measuring instruments installed at two predetermined points on the road to detect the passing of vehicles and their passing speed, and information on the sum of the reciprocals of vehicle speeds per unit time based on the output of the measuring instruments and the number of passing vehicles. A pair of terminal data processing devices that each accumulate information on the sum of A traffic information measurement system equipped with a central data processing unit.
JP3041276A 1976-03-19 1976-03-19 Traffic information measurement system Expired JPS5827555B2 (en)

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JP3041276A JPS5827555B2 (en) 1976-03-19 1976-03-19 Traffic information measurement system

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JPS52113697A JPS52113697A (en) 1977-09-22
JPS5827555B2 true JPS5827555B2 (en) 1983-06-10

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