[发明专利]一种基于线圈检测器数据的交通主干道速度估计装置

说明书

技术领域

本发明属于智能交通技术领域，特别涉及一种基于线圈检测器数据的交通主干道速度估计装置。

背景技术

近年来，随着先进旅客信息系统和智能交通管理系统的逐渐推广，通过各种方式为出行者提供准确的路径出行时间越来越重要。因此，获得精准的实时交通数据，即出行速度或者出行时间，对这两个系统的成功推广有重大意义。

在道路交通规划中，路径出行时间是路径选择、出发时间等选择所关注的内容，但它是针对特定起讫点而言的。如果要将用户大量的起讫点需求组合起来，先进旅客信息系统和智能交通管理系统能提供路段级别的道路信息。一旦深入到路段级别，速度将是一个比出行时间更敏感、更精准的量用以描述交通状况。

配备有先进定位系统的浮动车是广泛运用来进行测量路段速度或出行时间的一种措施，他们能比静态的设备获得更加准确的空间信息，但由于市场局限，对大多数主干路来说，浮动车的数量都不足以提供可信的数据。而线圈检测器可能是测量路段速度的一种替代数据源。

此前的现有文件公开过三种最为先进的速度估计模型，分别是英国模型、伊利诺伊模型和艾奥瓦模型⁰。这三个模型的输入均是线圈检测器测得的车流及占有率，信号灯配时参数和一些道路的几何参数。前两个模型是线性回归模型，第三个模型是非线性回归模型，因此这些模型参数都需要特定地点的数据来进行标定。但是在实际操作中，进行标定是一件较为难以操作的步骤。

本发明涉及的公开文件有：

[1]Zhang,H.M.(1998).“A link journey speed model for arterial traffic.”Transp.Res.Rec.1676,Transportation Research Board,Washington,D.C.,1998,109–115.

发明内容

现有的使用线圈检测器数据的主干路车流速度估计模型均需要特定地点的数据进行标定，这在实际操作的时候会导致很多麻烦。本发明提出了一种基于线圈检测器数据的无需标定交通主干道速度估计模型，并与现有的上述三种模型进行了估计精度对比。

本发明的技术方案是，一种基于线圈检测器数据的交通主干道速度估计装置，包括计算机中央处理器和数据存储器，中央处理器执行以下计算步骤：

获取线圈检测器数据、路段几何属性、信号配时参数和预先设置的饱和流量常数作为输入参数，计算得到上游路段和中间路段的出行时间后，进而计算出上游和中间路段的平均路段速度，其中有，

上游路段和中间路段的出行时间被分成两个部分，包括：巡航时间和信号延迟时间，即，

出行时间＝巡航时间+信号延迟时间

其中，巡航时间表示不考虑下游信号灯时车辆通过路段的平均时间；

信号延迟时间表示由于下游信号灯导致的路段出行延误时间，

巡航时间由公式(1)计算得到：

其中，L₁代表研究路段长度，u_det是上游路段及下游路段线圈检测器获得数据中的最大速度，或者是中间路段的任一线圈探测器的速度数据，信号延迟时间由简化的韦伯斯特公式(2)计算得到：

其中，系数φ的详细表达式如下：

其中，x代表路段饱和程度；q代表路段流量(pcu/h)；

λ代表有效绿灯时间比例，即绿灯时间g除以循环总时长C。

本发明的有益效果可以从本发明实施例中，根据所有车辆的路段平均速度得到的估计速度图，即图5所示。该附图的结果显示，速度估计的两阶均方差小于5km/h，这也解释了绝对速度数值误差在95％置信度下误差小于5km/h。

对比本发明方案以外的其他三种模型，本发明方案的模型估计精度好于英国和艾奥瓦模型，仅比伊利诺伊模型略差一点。但是，由于本发明技术方案无需进行标定，在实际操作中更加方便实施。

附图说明

通过参考附图阅读下文的详细描述，本发明示例性实施方式的上述以及其他目的、特征和优点将变得易于理解。在附图中，以示例性而非限制性的方式示出了本发明的若干实施方式，其中：

图1是本发明实施例中测试网络的节点路段图

图2是本发明实施例中探测器位置及路段；

图3是本发明实施例中3个路段上的速度空间分布比较图。

图4是本发明涉及的确定性排队论中的信号延迟和系数图。