[发明专利]信号交叉口电动自行车提前启亮时间的确定方法

权利要求书

1.一种信号交叉口电动自行车提前启亮时间的确定方法，其特征在于，所述的信号交叉口电动自行车提前启亮时间的确定方法的步骤如下：

1)绿灯期间机非干扰机理的分析：

(1)机非干扰现象分析：

a.通过分析电动自行车在释放初期轨迹点的频数变化，得到自由流条件和密集流条件下电动自行车运行轨迹的聚集度和扩散分布:

a)当信号交叉口相位为直行时，且电动自行车相邻的机动车道为右转机动车道，此时直行电动自行车会呈连续流不间断通过交叉口，严重阻滞右转机动车的通行，使得机动车需长期等待电动自行车群通过后方可转弯；

b)当信号交叉口相位为直行时，且电动自行车相邻的机动车道为直行机动车道，此时直行电动自行车会抢先占用旁边的直行机动车道，并扩散挤压直行机动车，导致机动车向外侧偏移并道；

c)当信号交叉口相位为左转时，左转电动自行车会抢先占用机动车的左转待转区，并与机动车交叉混行，挤压机动车向内侧空间行驶；

b.进一步量化电动自行车的膨胀释放对机动车的影响，统计不同绿灯阶段的电动自行车平均密度与机动车平均行驶时间的交互关系：

电动自行车对不同行驶方向的机动车影响程度各异，对右转机动车的影响最大，延误时间最长可达23s，直行和左转机动车最大车均延误时间分别为9.2s和7.4s；

c.根据上述分析，当电动自行车数量较多时，对机动车干扰严重，较大程度降低了整个交叉口的运行效率，因此在电动自行车数量较多时，设置电动自行车提前启亮显得尤为必要；

(2)机非干扰程度量化分析：

a.影响强度指标的定义

电动自行车对机动车影响的直接表现是机动车行驶时间的变化，仅比较行驶时间的大小不能正确反映出机动车受电动自行车的干扰程度，它会受到交叉口尺寸的影响；深入分析可知，对比机动车在有无非机动车干扰条件下行驶时间的变化值，才能更加真实有效地反映出机动车受影响的程度，因此定义了一个反映非机动车对机动车干扰的新型指标—影响强度，其表达式如下：

式中：T_d—受非机动车干扰下机动车通过交叉口的时间，单位.s；

T_o—不受非机动车干扰下机动车通过交叉口的时间，单位.s；

b.影响强度与不同变量的关系

通过实际观测发现，影响强度受周围车路环境的影响颇大，为了更好的探讨影响强度与这些因素的相互关系，分别分析了影响强度与电动自行车流量Q_e、电动自行车平均速度V_e、机动车流量Q_v及机动车平均速度V_v的关系；

分析结果显示，影响强度与电动自行车、机动车的相关变量均有关联，且影响强度的变化能够反映出道路交通状态的改变，因此若利用影响强度来构建电动自行车提前启亮时间模型，则其能更好的反映出非机动车对机动车的干扰程度；

2)电动自行车提前启亮时间的确定：

通过拟合实际数据，获得了释放初期时间与影响强度、电动自行车比例的复合关系，分别得到直行和左转的提前启亮时间关系图形，根据拟合图形的变化趋势，假设不同方向上电动自行车提前启亮时间的计算公式分别为：

T_s＝a₁+a₂·ES²+a₃·ES·Pe+a₄·Pe²+a₅·ES³+a₆·ES²·Pe (2)

T_l＝b₁+b₂·ES·Pe+b₃·Pe²+b₄·ES²·Pe+b₅·Pe³+b₆·exp(-(b₇·Pe)²) (3)

式中：

T_s,T_l—分别是直行和左转电动自行车提前启亮时间，单位.s；

a_f,b_w—待定参数，需根据实际参数进行拟合，其中：f＝1,2…6,w＝1,2…7；

Pe—电动自行车所占比例，计算公式为：

k—非机动车转换为机动车的折算系数，本文取0.2；

结合已有研究，机动车流量、饱和车头时距可表示为公式(5)和(6)，则电动自行车提前启亮时间公式可表示为公式(7)和(8)：

式中：

t_l—车辆启动损失时间，单位.s；

t—实际统计数据时的调查时间，单位.s；

h_tj—实际统计数据时的某个车头时距，单位.s；

设置电动自行车提前相位可以减少机非之间的干扰，但如果电动自行车提前相位设置过长，一定程度上会影响交叉口的运行效率、增加车辆通行延误；为了保证不给机动车造成较大延误，非机动车总的提前启亮时间不超过最佳信号周期的15％；否则，应当对非机动车提前相位时间作调整；

3)混合交通流信号配时多目标优化模型的建立：

(1)控制性能指标的选取；

(2)多目标优化模型的建立。