基于手机切换数据的信号交叉口路段行程时间计算方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于交通调查中城市道路路况信息采集领域，尤其设及一种基于手机切换 数据的交通信号交叉口路段行程时间计算方法。
【背景技术】
[0002] 城市道路路况信息的获取尤其是精准的路段行程时间可W为驾车出行者提供更 快捷的路径选择、减少路网中拥堵路段的车流汇入，均衡整个路网的交通流量。对于大城市 而言，缓解路网的交通拥堵可W为城市的经济发展和空气质量改善做出很大贡献。目前，用 于获取路段行程时间主要有=种方式： 阳00；3] (1)利用出租车GPS数据（Global化sitioningSystem,全球定位系统，一款能够 通过卫星定位技术获取车辆当前经缔度位置数据的地理定位设备）。通过获取城市中运营 的出租车上车载GI^S仪记录的GI^S数据，来进行分析、处理从而计算出路段行程时间。该方 法存在缺点如下：1.出租车司机驾驶经验丰富，熟悉城市路网路况，往往避开拥堵路段行 驶。其驾驶路径不能覆盖整个路网；2.由于大城市高楼或高架桥较多，会遮挡GI^S卫星信 号，从而导致出租车GI^S数据的缺失。
[0004] (2)利用环形线圈检测器、视频监控等设备。运些设备由于其易于损坏、投资和维 护成本高等原因难W在广域范围内应用。 阳0化](3)利用手机切换数据来计算城市路网中各个完整路段的行程时间。目前用于处 理手机切换数据的方法为"距离比例法"（按照两个连续手机切换点覆盖的路段距离之比来 分配各自路段的行程时间），该方法适用于高速公路和城市快速路，而城市干道由于信号交 叉口的存在，需考虑信号交叉口的延误对于路段行程时间计算的影响，用"距离比例法"计 算路段行程时间则存在很大误差。
[0006] 因此，本发明基于手机切换数据并且考虑信号交叉口的延误影响来计算路段行程 时间，可W有效的解决数据缺失、成本高W及适用性等问题，从而可W实时准确地获得当前 时刻完整路段行程时间数据信息。
[0007] 为了克服现有技术的上述缺点，本发明提出一种基于手机切换数据的交通信号交 叉口城市干道路段行程时间计算方法，运用手机切换数据结合信号交叉口信号配时方案计 算各路段车辆行程时间。由于城市干道信号交叉口的存在，两个连续的手机切换点可能会 跨越多个信号交叉口，考虑到车辆在信号交叉口的延误，故无法直接运用"距离比例法"来 分配手机切换间隔时间至各个路段。本发明通过计算车辆在交叉口上游路段切换位置到达 交叉口停车线的时间，结合交叉口信号配时方案来确定车辆到达交叉口停车线处是否需要 停车W及相应的停车等待时间。本发明创造性的提出利用手机切换数据并结合信号配时方 案来计算停车等待时间，精细化的将行程时间进行分解，提高路段行程时间的计算精度。
【发明内容】
[0008] 为了克服现有技术的上述缺点，本发明提出一种基于手机切换数据的交通信号交 叉口路段行程时间计算方法，定量化考虑信号交叉口的信号延误影响对相应通行路段手机 切换数据进行分析、处理，从而计算出相应通行路段车辆行程时间。
[0009] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于手机切换数据的交通信号 交叉口路段行程时间计算方法，包括W下步骤：
[0010] 步骤一、采集车辆完整出行的手机切换数据W及途经交叉口的信号配时信息：
[0011] 所述手机切换数据包括切换时刻和切换位置，所述信号配时信息包括信号周期时 长、各个相位的顺序W及相应相位信号时长和某一周期绿灯信号开始的时刻，精确到秒；
[0012] 步骤二、计算交叉口上游路段自由流时间W及拥堵时间，从而获取车辆到达交叉 口停车线的时刻：
[0013] 1)路段自由流时间tf计算：
[0014]
[001引式中，Ik,1,，表示车辆k经过两个连续切换点之间第j路段的长度，i表示切换点之 间的路段总数；Vf表示车辆在路段j的自由流速度；
[0016] 2)拥堵时间t。计算：
[0020] 式中，W代表拥堵程度，为路段的拥堵时间与路段行驶时间（拥堵时间+自由流时 间）的比值。t。,max为总拥堵时间JGU)是车辆k在最后路段的位置；0 表示路段自 由流时间占两个连续手机切换点之间覆盖路径自由流时间的比率，用于分配路径拥堵时间 至各个路段；Qs(k，i)表示在未知路径拥堵程度的条件下，对车辆k的停车概率和拥堵概率 的定积分；Ps(1m,;，w)和1\也1，*)代表车辆k在拥堵程度为W路段i的停车和拥堵概率；
[0021] 3)到达交叉口停车线时刻：
[0022] ta(k,.，) = tf(lM,.，)+UlM,.，HtsaM,.，i)+ta(k,.，l)
[0023] 式中，车辆k到达路段j的停车线的时刻为t。^^，i代表两个连续切换点之间经 过的路段总数，j代表路段编号，当j= 1，, 1) = 0,t。^,,U为两次连续切换中第一 次发生切换时刻；
[0024] 步骤=、依据车辆到达交叉口停车线的时刻结合交叉口的信号配时信息确定车辆 的停车等待时间： 阳0巧]
[0026] 式中，UIm,，）为车辆k在路段j的交叉口停车线的停车等待时间，C,代表路段j 交叉口信号周期长度，g,代表绿灯时长，M代表车辆在到达交叉口停车线时信号周期剩余时 长，MOD0为求余函数，tgg代表信号配时方案绿灯信号起始时刻；
[0027] 步骤四、计算车辆完整路段行程时间。
[0028] 与现有技术相比，本发明的积极效果是：结合信号配时方案、手机切换数据，该技 术能够精确地计算车辆在手机切换覆盖范围路段的行程时间，能够提供实时精准的路况信 息发布，为驾驶出行者提供方便。
[0029] 传统的用于评估城市路网运行状况的方法存在着评估精度低、覆盖范围有限、检 测设备安装维护成本高等问题。本发明提出了一种利用手机切换数据来评估城市干道路段 行程时间的计算方法，结合信号配时方案定量化计算信号交叉口对于车辆的延误影响，从 而精确地计算出连续手机切换时间间隔覆盖路段的行程时间。
[0030] 本发明的优点在于有效地解决了传统方式存在的缺陷。本发明操作简单高效，易 于广泛实际应用，可W获取准确的路段行程时间，为城市道路交通管理方案决策与出行选 择提供有力依据和技术支持，进而改善道路的交通运行状况，提高管理与出行效率。
【附图说明】
[0031] 本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：
[0032] 图1切换路径示意图；
[0033] 图2为第一种切换时间分配类型的示意图；
[0034] 图3为第二种切换时间分配类型的示意图；
[0035] 图4为第S种切换时间分配类型的示意图。
【具体实施方式】
[0036] 一种基于手机切换数据的交通信号交叉口路段行程时间计算方法，驾驶车辆并 携带通话中的手机、通信测试设备（如TEMS设备，TEMSInvestigation,-款能够用于检 测手机服务信号强度、服务基站切换信息的专业通信测试设备）和定位设备GPS(Global 化sitioningSystem,全球定位系统，一款能够通过卫星定位技术获取车辆当前经缔度位 置数据的地理定位设备）采集手机切换数据（包含切换时刻和切换位置），同时，可查询 电子地图数据库或者利用秒表记录车辆途经交叉口的信号配时信息；再通过计算车辆在各 个路段的自由流时间和拥堵时间来确定车辆到达交叉口停车线的到达时刻；依据停车线到 达时刻和相应交叉口的信号配时信息来计算停车等待时间；最后，完整的路段行程时间即 由自由流时间、拥堵时间和停车等待时间运=部分组成。所述方法中主要包含下述处理步 骤：
[0037] 步骤一、采集车辆完整出行的手机切换数据W及途经交叉口的信号配时信息：
[0038] 1)手机切换数据采集：
[0039] 手机切换数据包括切换位置和切换时刻。驾驶车辆在城市干道中行驶，携带通话 中的手机、通信测试设备（如TEMS设备，TEMSInvestigation,-款能够用于检测手机服务 信号强度、服务基站切换信息的专业通信测试设备）和定位设备GPS(Global化sitioning System,全球定位系统，一款能够通过卫星定位技术获取车辆当前经缔度位置数据的地理 定位设备）。当通信测试设备显示手机服务基站发生信号切换时，记录发生切换的时刻。同 时，利用GI^S来记录发生切换的位置（经缔度数据）；
[0040] 2)信号配时数据采集：
[0041] 信号交叉口信号配时信息包括信号周期时长、各个相位的顺序W及相应相位信号 时长（即红灯、绿灯和黄灯时长）和某一周期绿灯信号开始的时刻，精确到秒。可通过电子 地图数据库查询车辆途经交叉口的信号配时信息，或者利用秒表记录信号配时信息。
[0042] 步骤二、计算交叉口上游路段自由流时间W及拥堵时间，从而获取车辆到达交叉 口停车线的时刻：
[0043] 1)路段自由流时间tf计算：
[0044]
W45] 其中i表示车辆k经过两个连续切换点之间第j路段的长度，i表示切换点之 间的路段总数；Vf表示车辆在路段j的自由流速度；
[0046] 2)拥堵时间tc计算：
[0050] 其中：W代表拥堵程度，为路段的拥堵时间与路段行驶时间（拥堵时间+自由流时 间）的比值。t。,max为总拥堵时间JGU)是车辆k在最后路段的位置；0 表示路段自 由流时间占两个连续手机切换点之间覆盖路径自由流时间的比率，用于分配路径拥堵时间 至各个路段；Qs(k，i)表示在未知路径拥堵程度的条件下，对车辆k的停车概率和拥堵概率 的定积分；Ps(1m,;，w)和1\也1，*)代表车辆k在拥堵程度为W路段i的停车和拥堵概率；
W53] 其中：是车辆k由于拥堵造成的最大延误；为车辆k在路段i的 停车概率，和t 1表示两次连续切换的时刻。
[0054] 3)到达交