时长gi,j、和信号周期时长Cj.
[0077] (2)计算每个时段内各个车道组交通流的延误时间
[0078] ①计算各个时段的饱和度及过渡函数中的饱和度阔值：
[0089 ] (3)计算每个时段内各个车道组交通流的排队强度
[0090] ①利用交通波理论估交叉口 j车道组i在每个时段内排队长度均值：
[0091]
[0092] ②计算交叉口 j车道i在每个时段内排队强度：
[0093]
[0094] ③估算整个交叉口在每个时段内的平均排队强度：
[0095]
[0096] 2.计算不同管控方案下的交叉口运行效率变化率
[0097] (1)将交叉口的每个时段内的车均延误和排队强度按照交通需求进行分组，绘制 分组情况图，如附图3所示;分组的组距ω和组数K为：
[009引 K = l+3.3221gM
[0099]
[0100] (2)计算交叉口 j在每个交通需求区间内的管控方案的车均延误和排队强度均值：
[0103] (3)计算交叉口 j在每一个交通需求区间内不同方案下车均延误变化量和排队强 度变化量：
[0106] (4)计算各个流量区间内，交叉口 j在方案m+1和方案m的延误时间变化率和排队强 度变化率，如图2。
[0107] ①计算第k个流量区间内，方案m+1相对于方案m的延误指标平均变化量ΔΟμ和排 队强度指标平均变化量Διυ:
[0110]②计算j交叉口在第k个交通需求区间内，方案m+1相对于方案m的延误指标平均变 化率丫 和排队强度指标平均变化率γΓ,,
[0113] (5)确定交叉口 j在不同交通需求区间内，车均延误和排队强度在综合指标中的权 重系数
[0114] ①标定权重系数当中的参数兩:和bj:
[0117]②计算排队强度系数，权重系数随排队强度的变化如附图4所示；
[011 引
[0119] (6)计算动态交通需求下不同管控下的的交叉口运行效率综合变化率
[0120] ①针对交叉口 j，计算各个交通需求区间内，方案m+1和m之间的运行效率综合变化 率为
[0121]
[0122] ②针对交叉口 j，计算整个交通需求范围内，两个不同方案的综合评估指标：
[0123]
[0124] 3.完成不同方案的管控效果评价
[0125] 可计算得到该交叉口在后一个方案相对于前一个方案而言，6个分组内的交叉口 运行效率综合变化率如下表。
[0126] 新方案相对于原方案的交叉口运行效率综合变化率
[0127]
[0128] 由结果可知，交叉口运行效率变化率为-0.45%，即交叉口运行效率下降0.45%。
【主权项】
1. 一种面向动态交通需求的交叉口运行效率变化率计算方法，其特征在于该方法包括 以下步骤： C1、统计不同时段内各个车道组的交通流量，即交通需求量，并以车道组为基本单元计 算车均延误和排队长度指标； c2、计算不同管控方案下，每个交通需求区间所对应车均延误和排队长度的变化率； c3、定义表征交叉口运行效率变化的分组综合变化率，计算综合指标中排队长度和车 均延误的权重系数； c4、以交叉口流量为权重，确定管控方案实施前后的交叉口运行效率变化率。2. 根据权利要求1所述的面向动态交通需求的交叉口运行效率变化率计算方法，其特 征在于:步骤cl中，将交叉口按照流向分为不同车道组，以车道组为单位计算延误和排队长 度，然后加权计算交叉口的车均延误和排队长度： cll、以15min为时间间隔，统计车道组交通需求量q，交叉口信号周期时长c、相位绿灯 时长g、相位红灯时长r、过饱和持续时间T。;标定路段阻塞密度kjam、启动波波速vP; cl2、针对交叉口 j的车道组i，计算车均延误Di, j和排队长度U, j; ① 利用过渡函数模型计算车均延误： 其中：式中:Di,j为交叉口 j车道组i所对应车流的车均延误;Cj为交叉口 j的周期时长;gi,j为交 叉口 j车道组i所对应相位的绿灯时长;qi, j为交叉口 j车道组i的交通需求量;Si, j为交叉口 j 车道组i的饱和流量;Ni, j为交叉口 j车道组i在绿灯初期的初始排队车辆数;Ci, j为交叉口 j 车道组i的通行能力；为饱和度阈值;Xi, j为交叉口 j车道组i的饱和度，为qi, j与Ci, j的比 值;Ci, j和x〇的计算公式为：式中，为交叉口 j车道组i所对应相位的绿灯间隔时间，可取为3s; ② 利用交通波理论计算排队长度和排队强度ru,J:式中，Li, j为交叉口 j车道组i所对应车流的排队长度;Vs为车流的启动波波速;kjam为车 流的拥堵密度;vPS车流的停车波波速;T。为过饱和持续时间，若未出现过饱和则T。的值为 〇; ni, j为交叉口 j车道组i所对应车流的排队强度;1 i为交叉口 j车道组i所对应路段的长度； c 13、以15min为时间间隔、以车道组的交通需求为权重计算交叉口 j的车均延误Dj:式中，N为交叉口 j的车道组个数； cl4、以15min为时间间隔、以车道组的排队强度为指标计算交叉口排队强度ru;3.根据权利要求1所述的面向动态交通需求的交叉口运行效率变化率计算方法，其特 征在于:步骤c2中将交叉口的车均延误和排队强度按照交通需求分组，在同一交通需求下 比较指标变化，这样剔除交通需求对指标的影响;具体过程包括： c21、利用每一个时段的交通需求数据及计算得到的车均延误和排队强度，确定三者的 映射关系； ① 借助统计学中的数据分组方法，将交通需求按照固定间隔分为若干区间，每个区间 内的交通需求量、车均延误和排队强度数据进行重新编号；间隔总数K和间隔大小ω的计算 公式为； K=l+3.3221gM式中，Μ为排队强度和流量对应关系的点对个数;qMX和qmin分别为调查数据中的最大交 通需求量和最小交通需求量； ② 用每组数据中排队强度和延误时间的算术平均值表征该流量区间内的运行效率;针 对交叉口 j，第k个流量间隔内的交叉口延误时间和排队强度计算公式为：式中，Dk, j, x为交叉口 j第k个区间内第X个点对所对应的车均延误;％, j, x为交叉口 j第k个 区间内第X个点对所对应的排队强度； c22、针对交叉口 j，用m和m+1分别表示先后实施的两套方案，则在第k个流量区间内，两 套方案的车均延误变化量D ' k, j和排队强度变化量η ' k, j分别为：式中，和分别为交叉口 j在m+1方案和m方案下的车均延误；和分别为 交叉口 j在m+Ι方案和m方案下的排队强度； c23、针对交通需求区间k，利用区间中值qk, j作为该区间的交通需求特征值，并以此为 权重指标计算整个交通需求范围内的延误时间和排队强度的变化率;交叉口 j在第k个交通 需求区间内方案m+Ι相对于方案m的延误指标平均变化量ADu和排队强度指标平均变化量 Anj分别为：c24、j交叉口的第k个交通需求区间内，方案m+l相对于方案m的延误指标平均变化率 丫匕和排队强度指标平均变化率的计算公式为：4.根据权利要求1所述的面向动态交通需求的交叉口运行效率变化率计算方法，其特 征在于:步骤c3中选取的综合变化率考虑排队强度和车均延误，利用交通需求组内中值作 为该区间的流量特征值，并以该特征值和数理统计中的3ε原则计算权重系数;具体过程包 括： c31、交叉口运行效率要从宏观和微观两个层面综合考虑;宏观层面主要考虑交叉口的 排队强度，微观层面应考虑交叉口的车均延误，综合指标应兼顾排队强度和车均延误;针对 交叉口 j，第k个交通需求区间内的交叉口运行效率综合变化率为：式中，为综合指标中交叉口 j第k个流量区间内的排队强度权重系数； c32、针对交叉口 j的交通需求区间k，利用区间中值作为该区间的流量特征值，并以该 特征值计算权重系数ak, j; ① 在低峰时段，排队强度很小，会影响上游交叉口交通流正常运行的概率很低，此时综 合变化率主要应考虑交叉口车均延误;随着交通流量的不断增加，排队强度变大，影响上游 交叉口交通流运行的概率也逐渐增加，且当交通流量增加到一定程度时，综合变化率应着 重考虑交叉口的平均排队强度;在此理念下，交叉口的综合变化率指标中的排队强度系数 计算公式为： 式中，1^和内是两个模型参数；② 当交叉口的饱和度小于1时，每个周期的绿灯时长均有一定程度富裕，此时的变化率 指标不用考虑排队强度;饱和度等于1的排队强度即为综合变化率中开始统筹考虑排队和 延误时间的最小阈值;假设车辆饱和释放时的车头时距为h，则开始统筹考虑排队和延误时 间的最小阈值^的计算公式为：③ 当交叉口的排队强度等于0.5时，应同等等待排队强度和延误时间这两个不同层面 的变化率;同时，根据数理统计中的3ε原则，综合变化率指标中仅考虑车辆延误时间的排队 强度阈值为μ」_3ε ;由于排队强度的取值范围为（0,1)，μ」的取值为0.5,3ε的下限取值为 0.00125;因此，参数bj的计算公式为：5.根据权利要求1所述的面向动态交通需求的交叉口运行效率变化率计算方法，其特 征在于:步骤的c4中，利用区间中值qk,j作为该区间的交通需求特征值，并以此为权重指标 计算整个交通需求范围内的综合变化率;具体过程包括： 针对交叉口 j的交通需求区间，利用区间中值qkd作为该区间的交通需求特征值，并以 此为权重指标计算整个交通需求范围内的综合指标值，得出交叉口运行效率变化率;方案m +1相对于方案m的交叉口运行效率变化率为：得出的变化率为正值，说明运行效率得以提升，变化值为负值，说明运行效率下降。
【专利摘要】本发明公开了一种面向动态交通需求的交叉口运行效率变化率计算方法。同时选用车均延误和排队长度表征交叉口交通流的运行效率，借助不同管控方案下两个指标与交通需求的映射关系，确定某一交通需求下的效率指标变化规律，构造一个高峰偏重排队长度、平低峰侧重延误时间的综合变化率指标来总体反映管控方案前后的交叉口运行效率变化率。本发明首次剔除了交叉口动态环境变化的影响，打破了传统的仅以单一交通流运行效率指标为评估依据的局限，为客观、公正的评价交叉口不同管控策略组合之间的优劣性提供了技术支撑和决策依据。
【IPC分类】G08G1/01
【公开号】CN105632177
【申请号】CN201610041308
【发明人】马东方, 王殿海, 蔡正义, 金盛, 熊满初, 祁宏生, 章立辉
【申请人】浙江大学
【公开日】2016年6月1日
【申请日】2016年1月21日