一种带有中间安全岛的人行横道下行人过街时间估计方法

1.本发明属于交通管理控制技术领域，具体涉及一种带有中间安全岛的人行横道下行人过街时间估计方法。


背景技术：

2.目前，城市普遍存在主干道比较宽，例如双向8车道或者12车道，行人过街距离较长，通常设置中间安全岛满足行人过去安全需求，当绿灯通行时长不能满足一次性通过人行横道时，允许行人在安全岛等待下一个绿灯时间内通过人行横道，并且存在两组信号灯独立控制安全岛两侧人行横道的设计。
3.行人穿越信号控制下带有安全岛的人行横道，即穿越两个人行横道和一个安全岛长度，由于行人达到路侧时间不确定，导致行人在路侧遇到排队或者非排队即产生等待时长，同样由于路侧进入人行横道时间及信号方案和人行横道穿越时间导致行人在安全岛上遇到排队或者非排队等待时长不同，因此不同到达路侧的行人过街时长由路侧和安全岛的等待时间，人行横道和安全岛的穿越时长组成，由于路侧和安全岛行人存在排队和消散进入人行横道的过程，目前行人个体过街时间方法忽略这一过程，将极大增加了行人过街时间的估计误差。


技术实现要素：

4.解决的技术问题：本发明提出了一种带有中间安全岛的人行横道下行人过街时间估计方法，根据行人过街基本信息以及行人达到路侧绿灯亮起的时间差对行人穿越信号控制下带有中间安全岛的人行横道时间进行估计，考虑行人在路侧上和安全岛上的排队和消散过程对过街时间的影响，更加准确的对带有安全岛的信号控制人行横道下行人过街时间进行估计，有利于更加精准的服务水平评估与信号控制优化。
5.技术方案：
6.一种带有中间安全岛的人行横道下行人过街时间估计方法，所述估计方法包括以下步骤：
7.s1，获取行人过街基本信息，行人过街基本信息包括路侧行人到达率r1、第一个人行横道长度l1、第二个人行横道长度l2、安全岛长度l0、人行横道宽度w、信号控制参数以及行人过街交通流参数信息；
8.s2，依据行人过街基本信息分别计算行人穿过第一个人行横道、第二个人行横道和安全岛的时长t
c1
、t
c2
、t
c0
，其中，vf为行人过街速度；
9.s3，根据行人总排队的行人人数和每行排队人数关系计算路侧和安全岛上行人排队等待时平均每行人数α
r1
和α
r2
：
[0010][0011][0012]
式中，c为周期时长，g1为行人过街路侧控制绿灯时长；p2为安全岛上目标行人行走方向上的排队人数；
[0013]
s4，计算路侧上行人等待时长的变化率b1、安全岛上排队行人等待时长的变化率b2和b3，变化率b1为单位时间内行人到达率为r1的路侧等待时长变化的差值，b2和b3分别为安全岛上行人到达率为r2和r1的行人单位时间内等待时长变化的差值；
[0014]
s5，计算行人路侧上等待时长t
w1
：
[0015][0016]
式中，t
侧
为行人到达路侧距离绿灯亮起的时间差；
[0017]
s6，计算行人安全岛上等待时长t
w2
：
[0018][0019]
式中，t
安
为行人到达安全岛距离绿灯亮起的时间差，δt2为在所估计行人到达安全岛之前路侧上有过排队的行人在安全岛上排队完成的时长，δt3为在所估计行人到达安全岛之前路侧上没有经历排队的行人在安全岛上排队完成的时长；t
max
为安全岛上排队行人中最大等待时长，与安全岛上行人过街场景相关；
[0020]
s7，计算行人从进入安全岛距离到达安全岛上排队站立位置的时长δt
c0
：
[0021][0022]
式中，n
岛
为所估计行人从进入安全岛排队站立之前排队行人数量，为向上取整函数；
[0023]
s8，计算行人路侧上排队站立位置到从进入人行横道时间δt
c侧
：
[0024][0025]
式中，n
侧
＝r1(c+t
侧-g1)为所估计行人从进入路侧排队站立之前排队行人数量，为向上取整函数求得行人前面排队行数；
[0026]
s9，计算行人过街总时长tc：
[0027]
tc＝t
c1
+t
c2
+δt
c0
+δt
c侧
+t
w1
+t
w2
。
[0028]
进一步地，步骤s1中，通过信号机获取信号控制参数，信号控制参数包括信号周期
时长c、路侧过街阶段绿灯时长g1、安全岛过街阶段绿灯时长g2、两个阶段绿灯相位差to，路侧绿灯比安全岛绿灯晚亮起to秒；
[0029]
对历史交通流数据进行校准，利用视频数据或者人工数据拟合速度、密度和流量三相基本图，基于基本图以获取行人过街交通流参数信息，行人过街交通流参数信息包括行人路侧和安全岛上行人自由流速度vs、行人人行横道上自由流速度vf、路侧和安全岛上行人排队拥挤密度kj、行人由路侧和安全岛进入人行横道的平均最大行流量qd。
[0030]
进一步地，步骤s3中，计算路侧和安全岛上行人排队等待时平均每行人数α
r1
和α
r2
的过程包括以下步骤：
[0031]
s31，计算路侧行人排队等待时平均每行人数α
r1
：
[0032]
s32，计算路侧上行人开始排队到进入人行横道的时间t
d1
：t
d1
＝t
dp1
+t
dc1
，其中为第一行行人开始排队站立到最后一行排队站立的时间，为最后一行排队行人进入人行横道花费的时间，和分别为行人排队波速与消散波速，r1为路侧行人到达率，vs为行人路侧自由流速度，vf为行人人行横道上自由流速度，kj为行人排队拥挤密度，qd为行人由路侧和安全岛进入人行横道的平均最大行流量；
[0033]
s33，计算路侧上排队行人到达安全岛的到达率r2：
[0034]
s34，计算安全岛上行人排队等待时平均每行人数α
r2
：
[0035]
进一步地，所述安全岛上目标行人方向上的排队人数p2的获取过程包括以下步骤：
[0036]
a31，计算路侧第一行排队行人到达安全岛的远侧时，安全岛信号控制绿灯亮起的时长δτ1：δτ1＝mod[t
c1
+t
c0-(c-to)，c]；mod[x，y]为x除以y的余数；
[0037]
a32，计算路侧最后一行排队行人到达安全岛远侧时，安全岛信号控制绿灯亮起的时长δτ2：δτ2＝mod[t
c1
+t
c0
+t
d1-(c-to)，c]；
[0038]
a33，计算路侧绿灯结束时由路侧进入人行横道的行人到达安全岛远侧时，安全岛信号控制绿灯亮起的时长δτ3：δτ3＝mod[t
c1
+t
c0
+g
1-(c-to)，c]；
[0039]
a34，确定δτ1、δτ2、δτ2与g2的大小关系，结合δτ1、δτ2、δτ2、g2、r1、r2计算得到目标行人行走方向到达安全岛的排队人数p2，其中g2为控制行人通过安全岛后第二阶段人行横道信号灯绿灯时长。
[0040]
进一步地，结合δτ1、δτ2、δτ2、g2、r1、r2计算得到安全岛上目标行人行走方向到达安全岛的排队人数p2包括：
[0041]
当δτ3＜δτ1≤g2≤δτ2时，p2＝r2(δτ
2-g2)+r1(c-δτ2)；
[0042]
当δτ1≤g2≤δτ2≤δτ3时，p2＝r2(δτ
2-g2)+r1(δτ
3-δτ2)；
[0043]
当g2≤δτ2≤δτ3≤δτ1时，p2＝r2(δτ
2-g2+c-δτ1)+r1(δτ
3-δτ2)；
[0044]
当g2≤δτ1≤δτ2≤δτ3时，p2＝r1c；
[0045]
当δτ3≤g2≤δτ1≤δτ2时，p2＝r2(δτ
2-δτ1)+r1(c-δτ2)；
[0046]
当δτ3≤δτ2≤g2≤δτ1时，p2＝r2(c-δτ1)；
[0047]
当g2≤δτ3≤δτ1≤δτ2时，p2＝r1(δτ
3-g2+c-δτ3)+r2(δτ
2-δτ1)；
[0048]
当δτ2≤g2≤δτ3≤δτ1时，p2＝r1(δτ
3-g2)+r2(c-δτ1)；
[0049]
当δτ3＜δτ1＜δτ2≤g2时，p2＝r1(c-g2)；
[0050]
当δτ1＜δτ2≤g2≤δτ3时，p2＝r1(δτ
3-g2)；
[0051]
当δτ2≤δτ3＜δτ1≤g2时，p2＝r2(c-g2)；
[0052]
当δτ1＜δτ2≤δτ3＜g2时，p2＝0。
[0053]
进一步地，步骤s4中，根据交通流理论及几何分析，采用下述公式计算得到路侧上行人等待时长的变化率b1、安全岛上排队行人等待时长的变化率b2和b3：
[0054][0055][0056][0057]
式中，中间变量和分别为安全岛上行人到达率为r2和r1排队波速；和分别为行人排队波速与消散波速，vs为行人路侧自由流速度，vf为行人人行横道上自由流速度，kj为行人排队拥挤密度，qd为行人由路侧和安全岛进入人行横道的平均最大行流量。
[0058]
有益效果：
[0059]
本发明的带有中间安全岛的人行横道下行人过街时间估计方法，依据行人过街基本信息(人行横道几何信息、信号控制信息、到达率等信息)计算行人穿越人行横道和安全岛的基础时长；根据总排队的人数和每行排队人数的关系计算行人在路侧和安全岛上的平均每行排队人数；根据交通流理论及几何分析计算不同到达率下路侧和安全岛上行人等待时长变化率；根据行人到达路侧和安全岛上绿灯亮起的时间差和对应的等待时长到达率计算路侧和安全岛上行人等待时长；计算行人从路侧站立位置到进入人行横道的时间；计算行人从进入安全岛边缘到排队站立位置的时间；总和各个时间计算总的过街时间。本发明带有中间安全岛的人行横道下行人过街时间估计方法，考虑行人在路侧和安全岛上遇到排队和排队消散过程等待时间，更加准确的对带有安全岛的信号控制人行横道下行人过街时间进行估计，有利于更加精准的服务水平评估与信号控制优化。
附图说明
[0060]
图1为本发明实施例的带有中间安全岛的人行横道下行人过街时间估计方法流程图；
[0061]
图2为带有安全岛的人行横道下行人过街时间估计场景示例图。
具体实施方式
[0062]
下面的实施例可使本专业技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。
[0063]
图1为本发明实施例的带有中间安全岛的人行横道下行人过街时间估计方法流程图。该估计方法依据行人过街基本信息(人行横道几何信息、信号控制信息、到达率等信息)计算行人穿越人行横道和安全岛的基础时长；根据行人排队人数和排队需求关系计算行人在路侧和安全岛上的平均每行排队人数；根据交通流理论及几何分析计算不同到达率下路侧和安全岛上行人等待时长变化率；根据行人到达路侧和安全岛上绿灯亮起的时间差和对应的等待时长到达率计算路侧和安全岛上行人等待时长；计算行人从路侧站立位置到进入人行横道的时间；计算行人从进入安全岛边缘到排队站立位置的时间；总和各个时间计算总的过街时间。提出一种信号控制带有中间安全岛的人行横道下行人过衔时间估计方法，具体过程如图1所示，包括以下步骤：
[0064]
步骤1，获取行人过街基本信息：行人到达路侧的到达率r1，信号周期时长c，路侧过街阶段绿灯时长g1，安全岛过街阶段绿灯时长g2，两个阶段绿灯相位差t
°
(路侧绿灯比安全岛绿灯晚亮起to秒)；行人过街交通流参数信息包括：行人路侧和安全岛上行人自由流速度vs，行人人行横道上自由流速度vf，路侧和安全岛上行人排队拥挤密度kj，行人由路侧和安全岛进入人行横道的平均最大流量qd；信号控制参数信息通过信号机获取，交通流参数信息通过历史交通流数据进行校准获取，此处应用拟合基本图获取，利用视频数据或者人工数据拟合速度、密度和流量三相基本图。通过基本图获取vs、vf和kj，最大平均流量qd通过视频流量获取，例如，此处建议值为vs＝1.16米/秒，vf＝1.45米/秒，kj＝1.1行/米，qd＝0.45行/秒。
[0065]
步骤2，分别计算行人穿过第一个人行横道、第二个人行横道和安全岛的时长t
c1
、t
c2
和t
c0
，其中，vf为行人过街速度由步骤1获取。
[0066]
步骤3，计算路侧和安全岛行人排队等待时平均每行人数α
r1
和α
r2
。步骤3具体包括：
[0067]
步骤3.1，计算路侧行人排队等待时平均每行人数α
r1
，按照公式获取；其中c为周期时长，g1为行人过街路侧控制绿灯时长。
[0068]
步骤3.2，计算路侧行人开始排队到进入人行横道的时间t
d1
，t
d1
根据公式t
d1
＝t
dp1
+t
dc1
获得，其中为第一行行人开始排队站立到最后一行排队站立的时间，
为最后一行排队行人进入人行横道花费的时间，和分别为行人排队波速与消散波速，r1为路侧行人到达率，vs为行人路侧自由流速度，vf为行人人行横道上自由流速度，kj为行人排队拥挤密度，qd为行人由路侧和安全岛进入人行横道的平均最大行流量。
[0069]
步骤3.3，计算路侧排队行人到达安全岛的到达率r2，r2按照公式获取。
[0070]
步骤3.4，计算安全岛行人排队等待时平均每行人数α
r2
其中，获取，p2为安全岛上目标行人行走方向上的排队人数，其中p2按照表1对应公式获取，根据图2，可以计算得到δτ3＜δτ1≤g2≤δτ2，则p2＝r2(δτ
2-g2)+r1(c-δτ2)。
[0071]
表1.安全岛上目标行人行走方向上的排队人数
[0072][0073][0074]
备注：δτ1＝mod[t
c1
+t
c0-(c-to)，c]，δτ2＝mod[t
c1
+t
c0
+t
d1-(c-to)，c]和δτ3＝mod[t
c1
+t
c0
+g
1-(c-to)，c]，mod[x，y]函数为x除以y的余数。
[0075]
步骤4，计算路侧行人等待时长的变化率b1(单位时间内行人到达率为r1路侧等待时长变化的差值)，安全岛上排队行人等待时长的变化率b2和b3(b2和b3分别为安全岛上行人到达率为r2和r1的行人单位时间内等待时长变化的差值)；其中，的行人单位时间内等待时长变化的差值)；其中，其中中间变量和分别为安全岛上行人到达率为r2和r1排队波速。
[0076]
步骤5，计算行人路侧等待时长t
w1
，其中t
侧
为行人到达路侧距离绿灯亮起的时间差，图2中虚线为需要估计的目标行人，由于0≤t
侧
≤t
d1
，则t
w1
＝(c-g1)+(c+t
侧-g1)b1。
[0077]
步骤6，计算行人安全岛等待时长t
w2
。步骤6具体包括：
[0078]
步骤6.1，确定安全岛行人过街场景(匹配符合表1)，如图2所示，δτ3＜δτ1≤g2≤δτ2。
[0079]
步骤6.2，判断安全岛排队行人中最大等待时长t
max
＝c-g2。
[0080]
步骤6.3，计算行人安全岛等待时长t
w2
，其中其中t
安
为行人到达安全岛距离绿灯亮起的时间差，δt2为在所估计行人到达安全岛之前路侧上有过排队的行人在安全岛上排队完成的时长，δt3为在所估计行人到达安全岛之前路侧上没有经历排队的行人在安全岛上排队完成的时长；参见图2，可以计算得到δt2＝t
安-g2，δt3＝0，则t
w2
＝c-g2+(t
安-g2)b2。
[0081]
步骤7，计算行人从进入安全岛距离到达安全岛上排队站立位置的时长δt
c0
，其中n
岛
为所估计行人从进入安全岛排队站立之前排队行人数量，为向上取整函数求得行人前面排队行数；参见图2，可以计算得到为向上取整函数求得行人前面排队行数；参见图2，可以计算得到
[0082]
步骤8，计算行人路侧排队站立位置到从进入人行横道时间δt
c侧
，其中n
侧
＝r1(c+t
侧-g1)为所估计行人从进入路侧排队站立之前排队行人数量，为向上取整函数求得行人前面排队行数。
[0083]
步骤9，计算行人过街总时长tc，tc＝t
c1
+t
c2
+δt
c0
+δt
c侧
+t
w1
+t
w2
，带入步骤2-步骤7结果为
[0084]
以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。