[发明专利]一种交通流组成影响的信号交叉口交通需求估算方法

说明书

本发明属于智能交通控制技术领域，一种交通流组成影响的信号交叉口交通需求估算方法，适用于干线和区域道路系统。考虑多种车辆类型和车队离散特性，在交叉口进口道停止线及其上游断面分别设置车辆检测器，并由此获取多个交通流数据集，基于这些数据集提出了车队离散系数标定方法，进而建立了交通需求估算模型。此外，给出了上述模型和方法的技术应用流程。借助计算机编程软件MATLAB和交通仿真软件VISSIM，使用案例说明了技术应用流程。结果表明，针对多种类型车辆构成的交通流，新方法能精确地估算信号交叉口车道组交通需求。

技术领域

本发明属于智能交通控制技术领域，涉及一种交通流组成影响的信号交叉口交通需求估算方法。

背景技术

随着社会经济的快速发展，机动车保有量不断增加致使城市交通拥堵问题日益严峻。交叉口信号配时优化是缓解城市交通拥堵的一种有效途径。作为信号配时优化的基础，交通需求数据准确与否决定信号配时方案是否可靠。

近年来，国内外关于交通需求估算的研究成果可归纳为：(1)从宏观上，根据四阶段模式和OD反推方法估算城市路网中每条路段、每个交叉口的年交通需求或日交通需求。四阶段模式需要大规模的交通调查来获取起讫点出行数据，往往耗费大量的人力、物力和财力；与起讫点出行数据相比，OD反推方法中的路段交通流量数据更容易获取。(2)从微观上，有学者结合定位数据和ArcGIS软件获得了城市路网中每条路段的小时交通需求，可展示城市中不同区域间交通需求的差异；还有学者利用道路检测器数据估算了城市路网中车道组和路段的交通需求，其估算结果的时间尺度可小于一小时，能更为细致地反映交通需求的时变特性。这些研究大多忽略了信号配时对道路阻抗的影响。

通常，交通需求具有较强的时变特性。就信号控制而言，为有效满足高峰期交通需求，准确掌握其时变规律尤为重要。对于干线或区域道路系统，下游进口道的交通需求取决于上游进口道的交通需求。这里进口道交通需求是指其到达车流量，该值可以通过设置检测断面来获取。如果检测断面设置在停止线上游较远位置，因为车队从上游驶向下游过程中会发生车队离散现象，所得到达车流量的变化曲线与实际交通需求的变化曲线并不吻合；如果检测断面设置在停止线附近，因信号控制形成的车辆排队长度往往会超过检测断面，此时所测得的车流量实质上是驶离车流量，因而不能反映真实的交通需求。当设计信号配时方案时，实践中常常将进口道实测车流量作为其交通需求，然而这种做法并不科学。此外，交通流通常由多种类型车辆组成，而且不同类型车辆因行驶特性差异致使其离散特性具有很大差别。鉴于此，针对干线和区域道路系统，本发明提出一种交通流组成影响的信号交叉口交通需求估算方法。

发明内容

本发明面向干线和区域道路系统提供一种信号交叉口车道组交通需求估算方法，所估算的交通需求数据可用于信号配时优化。

本发明的技术方案：

一种交通流组成影响的信号交叉口交通需求估算方法，先在信号交叉口进口道停止线处及其上游断面分别设置获取各股交通流数据的车辆检测器，并基于所获数据标定车队离散系数，然后再估算交叉口车道组交通需求，具体步骤如下：

(1)数据集定义

A为路网中任意两个交叉口i和i′的关系矩阵；Α＝(a_ii′)_I×I，i,i′∈{1,2,…,I}，I为交叉口数；当交叉口i′与i相邻时，a_ii′＝1，否则，a_ii′＝0；

B_ii′为交叉口i进口道j和交叉口i′出口道k′的关系矩阵；j∈{1,2,…,J_i}，k′∈{1,2,…,K_i′}，J_i为交叉口i进口道数，K_i′为交叉口i′出口道数；当交叉口i进口道j与交叉口i′出口道k′属于同一路段时，b_jk′＝1，否则，b_jk′＝0；