专利名称：基于双截面检测器的信号交叉口延误测定方法
技术领域：
本发明属于交通信号控制领域，具体涉及一种基于双截面检测器的信号交叉口延
误测定方法。
背景技术：
交叉口是城市道路交通的咽喉，交叉口交通运行状况的好坏直接影响着交通出行 的质量，而延误是评价信号控制交叉口服务水平和优化信号配时方案的重要参数，因此延 误无论对于交通设计还是交通评价都至关重要。 所谓延误，是指车辆在信号控制交叉口上受阻、行驶时间损失的指标，它直接反映 了机动车出行者穿越交叉口的时间损失。然而延误同时也是一个难以得到的参数。传统的 延误获取方法主要有两种分类理论模型计算方法和现场观测方法。理论模型计算方法中 最典型的是"美国道路通行能力手册"(HCM2000)给出的延误计算公式，这些公式是基于一 定的车辆到达模式，并且预设的参数可能对特定的交叉口并不适用，所以HCM的延误计算 公式对于交通控制和评价的目的来说并不够精确。现场观测方法虽然能比较精确的获得交 叉口停车延误值，但具有样本量低、成本高、劳动强度大、后期数据处理工作量大等缺陷，不 能实时地、全时段地获得交叉口延误值，因此不能用于优化信号配时。 近年来，随着交通检测技术的发展，基于检测器的延误获取方法得到了长足的发 展。经对现有技术文献检索发现，基于检测器的延误获取方法可以按照检测器的排数分为 单截面和双截面两种。单截面方法将检测器放置在交叉口进口道停车线或者进口道上游， 它的问题在于需要假定车辆是按照一定的模式到达或者离开，这可能会与车辆的实际情 况不符合，造成延误测定的误差。 双截面方法在交叉口进口道停车线和进口道上游都设置检测器，因此车辆的到达 和离开情况是明确的，但在推算延误时会面临以下问题和挑战 (1)如Ahmed Abdel-Rahim等在Transportation Research Board (TRB)发表 的"Automated Measurement of Approach Delay at Signalized Intersections :A VehicleEvent-Based Method (基于车辆事件的信号控制交叉口延误获取方法)"采用"先 进先出，一一对应"的原则为每辆车选择通过两个截面的时刻，得到车辆在两个截面间的行 程时间，再通过与自由流行驶时间的差值得到每辆车在交叉口的延误。这种方法的缺陷在 于一旦出现检测误差，会产生车辆通过两个截面时刻的配对"错位"，且由"错位"导致的误 差会一直累积下去。 (2)将多车道进口道简单地拆分成一条条单独的车道来处理，而车辆在车道间变 道的情形未予以考虑。 (3)城市道路交叉口一般都采用进口道拓宽设计，两个截面的车道数目不相同，目 前针对变车道条件下的研究未见公开发表。
发明内容
本发明的目的在于针对现有双截面测定延误的技术和研究中存在的不足，特别是 针对进口道拓宽、车辆排队长度较长的情形，提出一种新的基于双截面检测器的信号交叉 口延误测定方法。 本方法有如下四个特点一、延误精度不会因为车辆在两个截面间存在不规则驾驶 行为(如变道、超车等)而受到影响，因此特别适用于变车道的情形；二、车辆无需一一对应， 不存在累积误差；三、检测器的检测误差有对延误计算精度影响不大；四、检测设备不受限 制，可以利用已经安装的线圈、微波雷达以及视频等检测设备，也可以利用移动采集设备。本 方法实时性强、计算精度高，能够用于评价信号控制交叉口服务水平和优化信号配时方案。
为达到以上目的，本发明提出的基于双截面检测器的信号交叉口延误测定方法， 首先在一个信号周期结束后，从停车线处的检测器(近端检测器)的检测数据中获取在这 周期内第一辆车在交叉口停下的时刻以及绿灯期间从停车线驶离的车辆信息(包括车辆 驶离时刻，车型信息)，然后根据第一辆车停车时刻和最后一辆车通过停车线的时刻，以及 自由流行驶时间，推算这两辆车经过进口道上游检测器(远端检测器)的大致时刻，再以这 两个时刻作为一个时间区间的端点，从远端检测器的检测数据中筛选出在此时间区间范围 内车辆信息数据(包括车辆通过检测器时刻、车型信息，车道信息)；最后根据车道和车型 信息从远端检测数据中随机选出一些合理的数据作为这周期驶离的车辆配对的通过远端 检测截面的时刻。每辆车在两个截面内的行驶时间与自由流行驶时间的差值即为车辆在交 叉口的延误。当前周期内所有车辆的延误值与周期内通行车辆数目的比值为该周期交叉路 口的平均延误值。
具体步骤如下
(1)双截面的选取 近端截面选取在停车线前l-5米范围内，目的是既能检测到车辆驶离时刻，又能
检测到第一辆车在交叉口停车时刻。远端截面选取在进口道最大排队长度之后的10-15米
范围内，确保排队车辆不会溢出，使计算得到的延误值为包含所有车辆停车延误和减速延
误在内的交叉口信控延误值。(2)自由流行驶时间的获取 在交叉口进行抽样试验，统计在交叉口没有停车的车辆通过两个截面的时间，以 样本平均行驶时间作为车辆的自由流行驶时间tf。
(3)检测数据的周期划分 在一个周期结束(以绿灯结束为标志)后，从近端检测数据中得到周期内第一辆 车停车时刻ts和绿灯期间驶离的车辆通过停车线的时刻，记最后一辆车的驶离时刻为tn。 将在[ts_tf， tn_tf]时间区间内经过远端检测器的车辆信息作为这个周期内驶离的车辆配 对的经过远端检测截面时刻的选择范围。
(4)远端检测数据的筛选 根据车道和车型信息从远端检测数据中筛选出一些合理的数据作为这周期驶离 的车辆配对的通过远端检测截面的时刻。最后得到每辆车在交叉口的延误，取平均即得到 交叉口的控制延误。 与现有技术相比，本发明克服了传统双截面延误测定方法需要设置基本假设、一一对应导致配对"错位"、误差累积的不足，具有计算简便、实时性好、对检测数据的容错 性高等优点，特别适用于进口道拓宽、排队长度较长情况下的延误获取。
图1为本发明的两个检测截面的位置示意图。
图2为本发明提出的基于双截面检测器的信号交叉口延误测定方法流程框图。
图3为本发明实施例中直行车道组的真实延误值与检测延误值的对比图。
图中标号1为近端检测器；2为远端检测器；3为信号配时信息。
具体实施例方式
下面结合附图1对本发明的实施例作详细说明本实施例在以本发明技术方案为 前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于 下述的实施例。 实施例1 :本测定方法用于某地东进口道，远端检测截面为三车道，近端截面为五 车道，其中包含三条直行车道，所要求的输入设备包括1、在延误计算车道的停车线前1-5 米范围内设置检测器；2、进口道最大排队长度之后的10-15米处的所有车道设置检测器。 所要求的输入条件包括信号配时信息，车辆在两个截面间的自由流行驶时间tf。
在获取以上输入信息后，以获取直行车道组延误为例，按照图2所示的流程获取 每个周期的信控延误，步骤如下 (1)当直行绿灯相位结束后，从直行车道组停车线处的三个检测器的数据中获得 周期内所有车辆驶离的时刻ti，以及周期内第一辆车停车时刻^和最后一辆车的驶离时刻 为t" (2)从远端检测器获得在[ts_tf， tn_tf]时间区间内经过的所有车辆数据； (3)从远端检测数据中筛选出与直行车辆驶离时刻配对的数据。具体的方法有两
种 方法一 车道信息，将远端检测数据按车道的不同划分为三组，根据预先标定的远 端截面第i条车道总流量中直行的比例Pi，以次比例为概率对通过远端截面第i车道的每 辆车进行随机试验判断车辆是否为直行车辆。 方法二 车型信息，将远端检测数据按大中小车型划分为n^、m^m 再从mi个远端 检测数据中随机选出ni个数据作为这个周期驶离的直行车辆中车型为i的W辆车。
(4)将远端检测截面筛选出来的数据作为与车辆驶离时刻配对的数据，得到延误 计算车道的周期车均延误值D。公式中n为周期内直行驶离的车辆数、为远端截面筛选 出来的与直行车辆驶离时刻配对的车辆经过远端检测截面时刻、ti为周期内驶离的直行车 辆通过近端检测截面的时刻，tf为车辆在两个截面间的自由流行驶时间。
通过以上检测方法，东进口道的检测延误与实测延误对比如图3所示。从图中可 以看出，每周期检测延误与真实延误的平均误差在10%以内。
权利要求
一种基于双截面检测器的信号交叉口延误测定方法，其特征在于在一个信号周期结束后，从停车线处的检测器(近端检测器)的检测数据中获取在这周期内第一辆车在交叉口停下的时刻以及绿灯期间从停车线驶离的车辆信息，然后根据第一辆车停车时刻和最后一辆车通过停车线的时刻，以及自由流行驶时间，推算这两辆车经过进口道上游检测器或远端检测器的大致时刻，再以这两个时刻作为一个时间区间的端点，从远端检测器的检测数据中筛选出在此时间区间范围内车辆信息数据，最后根据车道和车型信息从远端检测数据中选出一些合理的数据作为当前周期驶离的车辆配对的通过远端检测截面的时刻。两个时刻的差值为车辆在两个截面内的行驶时间，再减去自由流行驶时间即为车辆在交叉口的延误。当前周期内所有车辆的延误值与周期内通行车辆数目的比值为该周期交叉路口的平均延误值。
2. 根据权利要求1所述的基于双截面检测器的信号交叉口延误测定方法，其特征在于 具体步骤如下(1) 双截面的选取近端截面选取在停车线前1-5米范围内，既能检测到车辆驶离时刻，又能检测到第一 辆车在交叉口停车时刻；远端截面选取在进口道最大排队长度之后的10-15米范围内，确 保排队车辆不会溢出，使得计算得到的延误值为包含所有车辆停车延误和减速延误在内的 交叉口信控延误值；(2) 自由流行驶时间的获取在交叉口进行抽样试验，统计在交叉口没有停车的车辆通过两个截面的时间，以样本 平均时间作为车辆的自由流行驶时间tf ;(3) 检测数据的周期划分在一个周期结束后，从近端检测数据中得到周期内第一辆车停车时刻^和绿灯期间驶离的车辆通过停车线的时刻，记最后一辆车的驶离时刻为t"将在[ts_tf， tn_tf]时间区间内经过远端检测器的车辆信息作为这个周期内驶离的车辆配对的经过远端检测截面时刻的选择范围；其中以绿灯结束为一个周期结束的标志；(4) 远端检测数据的筛选根据车道和车型信息从远端检测数据中筛选出一些合理的数据作为这周期驶离的车 辆配对的通过远端检测截面的时刻；最后得到每辆车在交叉口的延误，取平均即得到交叉 口的控制延误。
3. 根据权利要求2所述的基于双截面检测器的信号交叉口延误测定方法，其特征在于 所述根据车道和车型信息从远端检测数据中筛选出一些合理的数据作为当前周期驶离的 车辆配对的通过远端检测截面的时刻，具体为车道信息，将远端检测数据按车道划分为A组，A为远端检测截面的车道数，根据预 先标定的远端截面第i条车道总流量中通过近端延误计算车道的比例Pi，以次比例为概率 对通过远端截面第i车道的每辆车进行随机试验判断车辆是否通过近端延误计算车道；或者车型信息，将远端检测数据按大中小车型划分为n^、m^m 再从mi个远端检测数 据中随机选出W个数据作为这个周期这条车道驶离的车型为i的W辆车。
全文摘要
本发明涉及一种基于双截面检测器的信号交叉口延误测定方法，具体步骤为在一个信号周期结束后，从停车线处检测数据中获取在这周期内第一辆车在交叉口停下的时刻及绿灯期间从停车线驶离的车辆信息，根据第一辆车停车时刻和最后一辆车通过停车线的时刻、自由流行驶时间，推算这两辆车经过进口道上游检测器的大致时刻，再以这两个时刻作为一个时间区间的端点，从检测数据中筛选出在此时间区间范围内车辆信息数据，根据车道和车型信息选出合理的数据作为这周期驶离的车辆配对的通过远端检测截面的时刻。每辆车在两个截面内的行驶时间与自由流行驶时间的差值即为车辆在交叉口的延误。本发明具有计算简便，实时性好，对检测数据的容错性高等优点。
文档编号G08G1/01GK101783073SQ20101002250
公开日2010年7月21日 申请日期2010年1月7日 优先权日2010年1月7日
发明者孙剑, 张惠玲, 李克平, 潘斌, 苏贵民 申请人:同济大学