城市道路交叉口全息三维动态分析方法
【专利摘要】本发明提供一种城市道路交叉口全息三维动态分析方法，其包括如下步骤：（1）利用机动车的时间、空间坐标，绘制机动车在交叉口的三维时空轨迹；（2）对该机动车的三维时空轨迹进行切面分析；（3）根据切面分析结果建立该交叉口的时空利用率模型，并机动车的时空利用率分析交叉口的运行效率。该模型动态分析方法引入机动车三维时空轨迹的概念，从机动车时空资源占用状态的角度，绘制城市道路交叉口机动车三维时空轨迹，通过该机动车三维时空轨迹可同时展示、分析整个交叉口范围内的机动车的运行状态，从而可建立城市道路交叉口全息三维动态分析模型，评价机动车的时空利用率和交叉口的运行效率。
【专利说明】城市道路交叉口全息三维动态分析方法
【技术领域】
[0001]本发明属于城市道路交叉口交通运行和管理领域，具体涉及一种城市道路交叉口全息三维动态分析方法。
【背景技术】
[0002]城市道路交叉口规划设计的基本出发点是时空一体化，基本思想是几何渠化设计和信号控制的统筹考虑。在具体设计中，机动车的交通分析、评价方法对交叉口的初步设计和设计之后的安全与效率评价具有非常重要的意义。然而现有交叉口的交通分析、评价方法上主要存在的核心缺陷是:
[0003](I)现有的交叉口交通表现方法上主要是用二维图析法，需要对交通流进行切割，或者空间上减少一维，或者时间上减少一维，没有三维图析法；
[0004](2)只能单独分析整个交叉口的瞬时状态，或者空间上某一个或几个方向的机动车流运行状态，无法同时展示、分析整个交叉口范围内的机动车的运行状态；
[0005](3)缺少分析交叉口机动车时空资源占用状态的功能，无法利用图形解析法从时空资源占用状态的角度分析交叉口运行状态；
[0006](4)现有的交通工程时空分析方法中主要是从时间(信号控制)与空间(渠化设计)两个方面进行研究，无法直接从理论上对时空资源进行评价；
[0007](5)通行能力虽然综合考虑了时间和空间，但只能对交叉口运行的极限状态予以定量描述，不能针对不同运行条件下的交叉口进行时空资源利用效率的评价；另外车辆通行速度等信息无法体现；
[0008](6)延误和通行能力都是以停车线为参考，对于交叉口内部的交通运行状态无法直接反映。
【发明内容】
[0009]鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种可同时展示分析整个交叉口范围内的机动车的运行状态，可直接从理论上对时空资源进行评价的城市道路交叉口全息三维动态分析方法。
[0010]为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种城市道路交叉口全息三维动态分析方法，其包括如下步骤:
[0011](I)利用机动车的时间、空间坐标，绘制机动车在交叉口的三维时空轨迹；
[0012](2)对该机动车的三维时空轨迹进行切面分析；
[0013](3)根据切面分析结果建立该交叉口的时空利用率模型，并评价机动车的时空利用
[0014]率和交叉口的运行效率。
[0015]优选地，在步骤(I)中，绘制机动车在交叉口的三维时空轨迹的具体步骤为:首先将机动车的瞬时时刻所处的空间坐标(X，Y, Z)投影到交叉口平面，以机动车的瞬时时刻T作为Z坐标，得到任意时刻机动车的三维时空轨迹坐标为(X，Y, T)，将交叉口范围内某一段时间的单辆机动车运行时空坐标连在一起，即可绘制成机动车的三维时空轨迹。
[0016]进一步地，在步骤(2)进行切面分析时，首先绘制该三维时空轨迹的正视图、侧视图和俯视图，然后再分别对正视图、测试图和俯视图进行切面分析。
[0017]更进一步地，在步骤(3)中，定义交叉口时空利用率进行为机动车占用时空资源总量与交叉口时空资源总量的比值，其中机动车占用时空资源分为两个层面，一个是机动车的车身边界在车辆行驶过程中所占用的“净时空资源”，另一个是为了保证机动车的侧方和前方安全所需要占用的“安全时空资源”，则信号控制交叉口的时空利用率计算公式为:
【权利要求】
1.一种城市道路交叉口全息三维动态分析方法，其特征在于，其包括如下步骤: (1)利用机动车的时间、空间坐标，绘制机动车在交叉口的三维时空轨迹； (2)对该机动车的三维时空轨迹进行切面分析； (3)根据切面分析结果建立该交叉口的时空利用率模型，并分析机动车的时空利用率和交叉口运行效率。
2.根据权利要求1所述的城市道路交叉口全息三维动态分析方法，其特征在于，在步骤(I)中，绘制机动车在交叉口的三维时空轨迹的具体步骤为:首先将机动车的瞬时时刻所处的空间坐标(X，Y, Z)投影到交叉口平面，以机动车的瞬时时刻T作为Z坐标，得到任意时刻机动车的三维时空轨迹坐标为(X，Y，T)，将交叉口范围内某一段时间的单辆机动车运行时空坐标连在一起，即可绘制成机动车的三维时空轨迹。
3.根据权利要求2所述的城市道路交叉口全息三维动态分析方法，其特征在于，在步骤(2)进行切面分析时，首先绘制该三维时空轨迹的正视图、侧视图和俯视图，然后再分别对正视图、测试图和俯视图进行切面分析。
4.根据权利要求3所述的城市道路交叉口全息三维动态分析方法，其特征在于，在步骤(3)中，定义交叉口时空利用率进行为机动车占用时空资源总量与交叉口时空资源总量的比值，其中机动车占用时空资源分为两个层面，一个是机动车的车身边界在车辆行驶过程中所占用的“净时空资源”，另一个是为了保证机动车的侧方和前方安全所需要占用的“安全时空资源”，则信号控制交叉口的时空利用率计算公式为: 其中， TS:时空利用率(time-space resource rate)； 1:研究时空范围内车流编号； η:研究时空范围内车流总数； Q1:研究时空范围内车流i的流量； W1:当量小汽车的宽度(m)； Ws:当量小汽车的侧方安全距离(m)； 1:当量小汽车的长度(m)； f (Vi):速度为Vi时的前方安全距离(m)； j (Vi):车辆加减速时的前方安全距离(m); L1:研究时空范围内车流i的空间维度(交叉口功能区长度/宽度)(m)； V1:研究时空范围内车流i的车辆设计速度(m/s)； Cl1:研究时空范围内车流i的车辆平均延误时间(s)； T:研究时空范围内时间维度(h)； S:研究时空范围内空间维度(交叉口功能区面积)U2)。
【文档编号】G08G1/01GK103456169SQ201210249632
【公开日】2013年12月18日 申请日期:2012年7月18日 优先权日:2012年7月18日
【发明者】李克平, 唐克双, 潘茂林, 孙剑, 倪颖 申请人:同济大学