[发明专利]一种城市道路平面交叉口转向比例实时估计方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种道路转向比例估计方法，具体涉及一种城市道路平面交叉口转向比例实时估计方法。

背景技术

信号交叉口是控制和疏导城市路网交通流的重要节点，合理的信号配时实时优化是实现信号交叉口最优控制的重要保障。交叉口进口道分方向交通流量作为交叉口信号配时实时优化的重要依据，如何对其进行准确和实时估计，一直都是交叉口信号配时相关研究的关键技术之一。交叉口进口道分方向交通流量估计一般可转化为对交叉口进口道交通流转向比估计，即对交叉口进口道某一转向流量占该交叉口进口道断面流量比例的估计。

目前国内外对交叉口转向比估计方法展开了大量的研究，基于平衡理论的估计方法和基于分配理论的估计方法不断被提出，前者单纯从数学角度出发，忽视了交通状况的波动性和随机性，因此无法适用于实时的信号配时要求；后者尽管引入了实时的交通流分配模型，但是由于该类方法从路网层面出发，模型构建过程十分复杂，并且所需的大量实际数据难以获取，因此多以仿真手段实现，理论的研究成果难以满足信号配时参数的实时优化需求。因此，如何能够实现信号交叉口的交通流量转向比实时估计是本发明所要致力解决的问题。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种城市道路平面交叉口转向比例实时估计方法，通过采用卡尔曼滤波算法，实现了转向比估计，满足信号匹配时的参数实时优化需求，解决了现有技术的不足。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种城市道路平面交叉口转向比例实时估计方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤1)以同一方向对交叉口的进口道与出口道进行编号i,j(i＝1,2,…,n；j＝1,2,…,n)；其中，i表示n个进口道中的第i个进口；j表示n个出口道中的第j个出口；

步骤2)获得目标交叉口n个进口道在时间间隔t内的交通流量数据：

{x₁(t)x₂(t)...x_i(t)...x_n(t)}

同时获取交叉口n个出口道对应的下游断面在时间间隔t内的交通流量数据：

{y₁(t)y₂(t)...y_j(t)...y_n(t)}；

步骤3)将得到的目标交叉口n个进口道在时间间隔t内的交通流量数据矩阵化，得到矩阵：

X_t＝[X₁(t)X₂(t)...X_i(t)...X_n(t)]

其中，X_t为n×p阶矩阵，p＝n(n-1)；

同时将获取的目标交叉口n个出口道对应的下游断面在时间间隔t内的交通流量数据矩阵化，得到矩阵：

Y_t＝[y₁(t)y₂(t)...y_j(t)...y_n(t)]′

其中，Y_t为n×1阶矩阵；

步骤4)将须求在时间间隔t内的交叉口转向比例a_ij(t)矩阵化，得到目标交叉口转向比例矩阵A_t：

A_t＝[a₁₂(t)a₁₃(t)...a_1n(t)a₂₁(t)a₂₃(t)...a_2n(t)...a_n1(t)a_n2(t)...a_n(n-1)(t)]^T

其中：

a_ij(t)为t时间间隔内从第i个进口驶入，从第j个出口驶出的交通流量转向比例；

A_t为p×1阶矩阵，p＝n(n-1)；

步骤5)根据交叉口进出口道流量守恒以及流量偏差的随机漫步建立转向比估计的卡尔曼滤波模型的观测方程：

Y_t＝H_tδ_t+V_t

其中：