基于车联网的交通流延误评价方法、系统及存储介质与流程

本发明涉及交通控制技术领域，具体是涉及一种基于车联网的交通流延误评价方法、系统及存储介质。

背景技术：

信号交叉口是道路路网中的基础交通设施，由于红灯信号的影响，交叉口进口道处不可避免的会出现车辆排队和等候现象，从而产生交通延误。车辆经过信号交叉口的延误时间是信号交叉口服务水平和运行效率的重要评价指标，它不仅能反映驾驶员的驾驶舒适程度、车辆行驶的油耗和排放以及损失的行程时间，还能反映交叉口信号控制方案设计的合理性。随着交通需求的不断增加，信号交叉口处时常发生交通拥挤，单个交叉口的交通拥挤可能扩散为局部路网的交通拥挤，进而可能使整个道路路网的运行效率受到影响。因此，评价信号交叉口的交通延误具有重要的意义。

技术实现要素：

本发明的目的是为了克服上述背景技术的不足，提供一种基于车联网的交通流延误评价方法、系统及存储介质。

第一方面，本发明提供了一种基于车联网的交通流延误评价方法，包括以下步骤：

获取交叉路口各车辆初次等车排队时交叉路口实时红绿灯状态；

获取一个信号周期内交叉口各车辆的通行情况；

获取交叉口各车辆的排队状态；

根据实时红绿灯状态、各车辆的通行情况、各车辆的排队状态，获取交叉口所有车辆的总交通延误时间。

根据第一方面，在第一方面的第一种可能的实现方式中，所述“获取交叉路口各车辆初次等车排队时交叉路口实时红绿灯状态”步骤，具体包括以下步骤：

获取交叉口各车辆的开始排队时间；

获取信号周期的红灯时长；

获取车辆j通行时当前信号灯的红灯开始时间；

将车辆j通行时当前信号灯的红灯开始时间、信号周期的红灯时长和交叉口各车辆的开始排队时间根据式(1)进行参数转化和比对，获取比对结果：

；

当式(1)成立时，判定交叉路口车辆j初次等车排队时交叉路口实时红绿灯状态为红灯；

当式(1)不成立时，判定交叉路口车辆j初次等车排队时交叉路口实时红绿灯状态为绿灯。

根据第一方面的第一种可能的实现方式，在第一方面的第二种可能的实现方式中，所述“获取车辆j通行时当前信号灯的红灯开始时间”步骤，具体包括以下步骤：

获取交叉口信号周期时长；

将交叉口信号周期时长和交叉口各车辆的开始排队时间根据式(2)进行参数转化和比对，获取车辆j通行时当前信号灯的红灯开始时间：

。

根据第一方面，在第一方面的第三种可能的实现方式中，所述“获取一个信号周期内交叉口各车辆的通行情况”步骤，具体包括以下步骤：

获取一个信号周期内能通过的最大车辆数；

获取交叉路口达到饱和车头时距时的车辆数；

根据一个信号周期内能通过的最大车辆数和交叉路口达到饱和车头时距时的车辆数的关系，获取一个信号周期内交叉口各车辆的通行情况；

其中，n、m均为正整数。

根据第一方面的第三种可能的实现方式，在第一方面的第四种可能的实现方式中，所述“获取一个信号周期内能通过的最大车辆数”步骤，具体包括以下步骤：

获取式(3)的比对关系：

；

其中，为交叉口车辆的车头时距均值，=1,2,3,…，为信号周期的绿灯时长；

当式(3)成立时，根据式(4)和式(5)，获取一个信号周期内能通过的最大车辆数：

中，为交叉口车辆的车头时距均值，=1,2,3,…；

中，为交叉口车辆的车头时距均值，=1,2,3,…；

当式(3)不成立时，根据式(6)和式(7)，获取一个信号周期内能通过的最大车辆数：

、式(7)中，为交叉口车辆的车头时距均值，=1,2,3,…，为饱和车头时距，为信号周期的绿灯时长。

根据第一方面，在第一方面的第五种可能的实现方式中，所述各车辆的排队状态包括各车辆的开始排队时间以及排队位置，所述“根据实时红绿灯状态、各车辆的通行情况、各车辆的排队状态，获取交叉口所有车辆的总交通延误时间”步骤，具体包括以下步骤：

当交叉路口车辆初次等车排队时交叉路口实时红绿灯状态为红灯时，获取交叉口各车辆的红灯等待剩余时间如下：

式（8）；

当交叉路口车辆初次等车排队时交叉路口实时红绿灯状态为绿灯时，获取绿灯已经启亮时间如下：

；

根据一个信号周期内交叉口所有车辆通行情况，获取交叉口各车辆从绿灯启亮到驶离停车线所需时间；

当交叉路口各车辆初次等车排队时交叉路口实时红绿灯状态为红灯时，获取各车辆从初次停车排队时刻开始到驶离停车线所需的行程时间如下：

；

当交叉路口各车辆初次等车排队时交叉路口实时红绿灯状态为绿灯时，获取各车辆从初次停车排队时刻开始到驶离停车线所需的行程时间如下：

；

根据各车辆从初次停车排队时刻开始到驶离停车线所需的行程时间，获取交叉口所有车辆的总交通延误时间。

根据第一方面的第五种可能的实现方式，在第一方面的第六种可能的实现方式中，所述“根据一个信号周期内交叉口所有车辆通行情况，获取交叉口各车辆从绿灯启亮到驶离停车线所需时间”步骤，具体包括以下步骤：

获取一个信号周期内通过最大车辆数；

获取交叉路口达到饱和车头时距时的车辆数；

获取交叉口各车辆的排队位置；

根据、以及之间的参数关系，获取车辆从绿灯启亮到驶离停车线所需的时间。

根据第一方面的第六种可能的实现方式，在第一方面的第七种可能的实现方式中，所述各车辆的排队状态包括各车辆的开始排队时间以及排队位置，所述“根据实时红绿灯状态、各车辆的通行情况、各车辆的排队状态，获取交叉口所有车辆的总交通延误时间”步骤，具体包括以下步骤：

根据交叉口各车辆的开始排队时间以及排队位置，获取交叉口各车辆从初次停车排队时刻开始到驶离停车线所需的行程时间；

获取交叉口各车辆初次停车排队时位置畅行驶离停车线的畅行时间；

将交叉口各车辆从初次停车排队时刻开始到驶离停车线所需的行程时间和交叉口各车辆初次停车排队时位置畅行驶离停车线的畅行时间，根据式(12)进行参数转化，得到交叉口各车辆从初次停车排队时刻开始到驶离停车线的延误时间如下：

式(12)；

将交叉口各车辆从初次停车排队时刻开始到驶离停车线的延误时间根据式(13)进行参数转化，得到交叉口所有车辆从初次停车排队时刻开始到驶离停车线的总延误时间如下：

式（13)。

第二方面，本发明提供了一种基于车联网的交通流延误评价系统，包括：

信号灯获取单元，用于获取交叉路口各车辆初次等车排队时交叉路口实时红绿灯状态；

车辆通行情况获取单元，用于获取一个信号周期内交叉口各车辆的通行情况；

车辆排队信息获取单元，用于获取交叉口各车辆的排队状态；

总延时时间获取单元，与所述信号灯获取单元、所述车辆通行情况获取单元、所述车辆排队信息获取单元通信连接，用于根据实时红绿灯状态、各车辆的通行情况、各车辆的排队状态，获取交叉口所有车辆的总交通延误时间。

第三方面，本发明提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质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如上所述的基于车联网的交通流延误评价方法。

与现有技术相比，本发明的优点如下：

本发明提供的基于车联网的交通流延误评价方法，根据实时红绿灯状态、各车辆的通行情况、各车辆的排队状态，获取交叉口所有车辆的总交通延误时间，进而对整个交叉口的交通延误进行评价，该方法有较好的适用性和可靠性，可快速准确地对交叉口的拥挤程度进行评价，对交叉口的道路规划建设和信号控制方案设计具有重要意义。

附图说明

图1是本发明实施例的基于车联网的交通流延误评价方法的方法流程示意图；

图2是本发明实施例的基于车联网的交通流延误评价方法的另一方法流程示意图；

图3是本发明实施例的基于车联网的交通流延误评价方法的功能模块框图。

图中，100、信号灯获取单元；200、车辆通行情况获取单元；300、车辆排队信息获取单元；400、总延时时间获取单元。

具体实施方式

现在将详细参照本发明的具体实施例，在附图中例示了本发明的例子。尽管将结合具体实施例描述本发明，但将理解，不是想要将本发明限于所述的实施例。相反，想要覆盖由所附权利要求限定的在本发明的精神和范围内包括的变更、修改和等价物。应注意，这里描述的方法步骤都可以由任何功能块或功能布置来实现，且任何功能块或功能布置可被实现为物理实体或逻辑实体、或者两者的组合。

为了使本领域技术人员更好地理解本发明，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

注意：接下来要介绍的示例仅是一个具体的例子，而不作为限制本发明的实施例必须为如下具体的步骤、数值、条件、数据、顺序等等。本领域技术人员可以通过阅读本说明书来运用本发明的构思来构造本说明书中未提到的更多实施例。

参见图1所示，本发明实施例提供一种基于车联网的交通流延误评价方法、系统及存储介质，包括以下步骤：

s100、获取交叉路口各车辆初次等车排队时交叉路口实时红绿灯状态；

s200、获取一个信号周期内交叉口各车辆的通行情况；

s300、获取交叉口各车辆的排队状态；

s400、根据实时红绿灯状态、各车辆的通行情况、各车辆的排队状态，获取交叉口所有车辆的总交通延误时间。

本发明提供的基于车联网的交通流延误评价方法，根据实时红绿灯状态、各车辆的通行情况、各车辆的排队状态，获取交叉口所有车辆的总交通延误时间，进而对整个交叉口的交通延误进行评价，该方法有较好的适用性和可靠性，可快速准确地对交叉口的拥挤程度进行评价，对交叉口的道路规划建设和信号控制方案设计具有重要意义。

在一实施例中，参见图2所示，所述“获取交叉路口各车辆初次等车排队时交叉路口实时红绿灯状态”步骤，具体包括以下步骤：

s110、获取交叉口各车辆的开始排队时间；

s120、获取信号周期的红灯时长；

s130、获取车辆j通行时当前信号灯的红灯开始时间；

s140、将车辆j通行时当前信号灯的红灯开始时间、信号周期的红灯时长和交叉口各车辆的开始排队时间根据式(1)进行参数转化和比对，获取比对结果：

；

s151、当式(1)比对成立时，判定交叉路口车辆j初次等车排队时交叉路口实时红绿灯状态为红灯；

s152、当式(1)比对不成立时，判定交叉路口车辆j初次等车排队时交叉路口实时红绿灯状态为绿灯。

在一实施例中，所述“获取车辆j通行时当前信号灯的红灯开始时间”步骤，具体包括以下步骤：

获取交叉口信号周期时长；

将交叉口信号周期时长和交叉口各车辆的开始排队时间根据式(2)进行参数转化和比对，获取车辆j通行时当前信号灯的红灯开始时间：

。

在一实施例中，所述“获取一个信号周期内交叉口各车辆的通行情况”步骤，具体包括以下步骤：

获取一个信号周期内能通过的最大车辆数；

获取交叉路口达到饱和车头时距时的车辆数；

根据一个信号周期内能通过的最大车辆数和交叉路口达到饱和车头时距时的车辆数的关系，获取一个信号周期内交叉口各车辆的通行情况；

其中，n、m均为正整数。

在一实施例中，所述“获取一个信号周期内能通过的最大车辆数”步骤，具体包括以下步骤：

获取式(3)的比对关系：

；

其中，为交叉口车辆的车头时距均值，=1,2,3,…，为信号周期的绿灯时长；

当式(3)成立时，根据式(4)和式(5)，获取一个信号周期内能通过的最大车辆数：

中，=1,2,3,…；

中，=1,2,3,…；

当式(3)不成立时，根据式(6)和式(7)，获取一个信号周期内能通过的最大车辆数：

、式(7)中，=1,2,3,…，为饱和车头时距，为信号周期的绿灯时长。

在一实施例中，所述“根据实时红绿灯状态、各车辆的通行情况、各车辆的排队状态，获取交叉口所有车辆的总交通延误时间”步骤，具体包括以下步骤：

当交叉路口各车辆初次等车排队时交叉路口实时红绿灯状态为红灯时，根据式(8)获取交叉口车辆的红灯等待剩余时间如下：

式（8）；

当交叉路口各车辆初次等车排队时交叉路口实时红绿灯状态为绿灯时，根据式(9)获取交叉口车辆通行时绿灯已经启亮时间如下：

；

根据一个信号周期内交叉口所有车辆通行情况，获取交叉口各车辆从绿灯启亮到驶离停车线所需时间；

当交叉路口各车辆初次等车排队时交叉路口实时红绿灯状态为红灯时，根据式(10)获取各车辆从初次停车排队时刻开始到驶离停车线所需的行程时间如下：

；

当交叉路口各车辆初次等车排队时交叉路口实时红绿灯状态为绿灯时，根据式(11)获取各车辆从初次停车排队时刻开始到驶离停车线所需的行程时间如下：

；

根据各车辆从初次停车排队时刻开始到驶离停车线所需的行程时间，获取交叉口所有车辆的总交通延误时间。

在一实施例中，所述“根据一个信号周期内交叉口所有车辆通行情况，获取交叉口各车辆从绿灯启亮到驶离停车线所需时间”步骤，具体包括以下步骤：

获取一个信号周期内通过最大车辆数；

获取交叉路口达到饱和车头时距时的车辆数；

获取交叉口各车辆的排队位置；

根据、以及之间的参数关系，获取车辆从绿灯启亮到驶离停车线所需的时间。

在一实施例中，所述各车辆的排队状态包括各车辆的开始排队时间以及排队位置，所述“根据实时红绿灯状态、各车辆的通行情况、各车辆的排队状态，获取交叉口所有车辆的总交通延误时间”步骤，具体包括以下步骤：

根据交叉口各车辆的开始排队时间以及排队位置，获取交叉口各车辆从初次停车排队时刻开始到驶离停车线所需的行程时间；

获取交叉口各车辆初次停车排队时位置畅行驶离停车线的畅行时间；

将交叉口各车辆从初次停车排队时刻开始到驶离停车线所需的行程时间和交叉口各车辆初次停车排队时位置畅行驶离停车线的畅行时间，根据式(12)进行参数转化，得到交叉口各车辆从初次停车排队时刻开始到驶离停车线的延误时间如下：

式(12)；

将交叉口各车辆从初次停车排队时刻开始到驶离停车线的延误时间根据式(13)进行参数转化，得到交叉口所有车辆从初次停车排队时刻开始到驶离停车线的总延误时间如下：

式（13)。

综上所述，交叉口各车辆从初次停车排队的时刻开始到驶离停车线所需的行程时间估计问题分成四种情形：

（即）且（即车辆初次停车排队时信号灯为红灯）

车辆在时刻初次停车排队，若此时信号灯为红灯，则交叉口车辆的红灯等待剩余时间：

，

若车辆的排队位置不超过一个信号周期内能通过的最大车辆数，即，则说明车辆在一个信号周期内就可驶离停车线。因此，车辆从绿灯启亮到驶离停车线所需时间：

，

其中，为饱和车头时距，若车辆的排队位置已经超过了一个信号周期内能通过的最大车辆数，即，则说明车辆不可能在一个信号周期内就驶离停车线，且车辆还会经历的排队次数满足：

，

根据上式可计算得到时的值，其中表示经过次排队后车辆的排队位置。因此车辆从绿灯启亮到驶离停车线所需时间：

，

因此，车辆从初次停车排队时刻开始到驶离停车线所需的行程时间为：

。

（即）且（即车辆初次停车排队时信号灯为绿灯）

车辆在时刻初次停车排队，若此时信号灯为绿灯，则对于绿灯已经启亮的时刻有：

，

车辆初次停车排队时，绿灯已经启亮了一段时间，车辆从初次停车排队时刻开始到驶离停车线所需的行程时间为

（即）且（即车辆初次停车排队时信号灯为红灯）

若，则车辆从绿灯启亮到驶离停车线所需的时间为

，

若，此时车辆从一次绿灯启亮到最后驶离停车线所需的时间为：

，

车辆从初次停车排队时刻开始到驶离停车线所需的行程时间为：

。

（即）且（即车辆初次停车排队时信号灯为绿灯）

车辆从初次停车排队时刻开始到驶离停车线所需的行程时间为：

，

步骤五：设车辆初次停车平排队时离停车线的距离为，则车辆以畅行速度行驶距离时的畅行时间为：

，

步骤六：车辆从初次停车排队时刻开始到驶离停车线的延误时间为：

，

步骤七：根据交叉口各车辆从初次停车排队时刻开始到驶离停车线的延误时间，获取交叉口所有车辆从初次停车排队时刻开始到驶离停车线的总延误时间为：

，

其中=1,2,3…n,n为进入交叉口的总车辆数。

基于同一发明构思，参见图3所示，本发明提供了一种基于车联网的交通流延误评价系统，包括：

信号灯获取单元100，用于获取交叉路口各车辆初次等车排队时交叉路口实时红绿灯状态；

车辆通行情况获取单元200，用于获取一个信号周期内交叉口各车辆的通行情况；

车辆排队信息获取单元300，用于获取交叉口各车辆的排队状态；

总延时时间获取单元400，与所述信号灯获取单元100、所述车辆通行情况获取单元200、所述车辆排队信息获取单元300通信连接，用于根据实时红绿灯状态、各车辆的通行情况、各车辆的排队状态，获取交叉口所有车辆的总交通延误时间。

基于同一发明构思，本发明提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质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如上所述的基于车联网的交通流延误评价方法。

本发明实现上述方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，计算机程序包括计算机程序代码，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。计算机可读介质可以包括：能够携带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，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。

基于同一发明构思，本申请实施例还提供一种电子设备，包括存储器和处理器，存储器上储存有在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述方法中的所有方法步骤或部分方法步骤。

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，处理器是计算机装置的控制中心，利用各种接口和线路连接整个计算机装置的各个部分。

存储器可用于存储计算机程序和/或模块，处理器通过运行或执行存储在存储器内的计算机程序和/或模块，以及调用存储在存储器内的数据，实现计算机装置的各种功能。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（例如声音播放功能、图像播放功能等）；存储数据区可存储根据手机的使用所创建的数据（例如音频数据、视频数据等）。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。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、服务器或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质（包括但不限于磁盘存储器和光学存储器等）上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备（系统）、服务器和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。