[发明专利]一种城市道路交叉口交通状态判定方法

说明书

本发明提供了一种城市道路交叉口交通状态判定方法。该方法从交通波理论出发，通过引入通过率、阻塞率、综合作用结果等概念，精细化的重新定义了交叉口交通状态的边界，解决了目前各类交叉口交通状态判别指标的粗糙性的问题。从概念说明、理论定性、方法提出提供了一套系统、完整、可实施的技术方案。

技术领域

本发明属于城市道路交叉口控制领域，具体涉及一种用于道路交叉口交通状态描述的方法，为城市道路交叉口状态可控描述方法。

背景技术

随着汽车保有量的持续增加，城市道路拥堵状况日趋严重。而道路交叉口作为城市交通转运和安全通行的重要组成部分，正逐步成为交通拥堵发生的源发地和重灾区。而城市道路交通天然具有的宏观规律性和微观波动性、随机性的特点，使交叉口信号控制变得复杂并难以生效。尤其是在对微观波动性、随机性的适应上更是困难重重。为此，准确界定和描述交叉口的状态成为实施精准信号控制的首要条件，其对于缓解城市道路交通拥堵、保持路网交通流稳定、保障行车安全有着非常重要意义。

发明内容

针对当前城市道路交叉口交通状态界定和描述不精细的问题，本文通过提出一种城市道路交叉口交通状态判定方法，能够实现对交通状态的准确辨识，为实施不同控制策略提供依据。该方法具体采用如下步骤：

步骤(一)计算交叉口通过率：

其中，M表示交叉口的通过率，P_control表示交叉口的通行能力，Δx_queue表示交叉口剩余排队车辆数,S_i表示相位i的饱和流率，g_i(k)为k周期内相位i获得的绿灯时间，Δx_i(k)为k周期内相位i交叉口剩余排队的车辆数，为标准车辆占用的空间长度；

计算交叉口的阻塞率：

N表示为交叉口的阻塞率；

步骤(二)计算交叉口交通可控性

R＝M-N

其中R表示交叉口交通可控性，当R<0时，此时交叉口交通不可控；当R≥0时，此时交叉口交通可控；

各个交通波的波速如下：

其中，q为上游稳定到达的流量，q_m为到达交叉口的最大流量，k_j为交叉口的阻塞密度，k_m为交叉口的最佳密度；

当红灯启亮时，产生一停车波向后传播，其波速为u₀；当绿灯启亮时，产生一启动波，其波速为u₁；经过时间t'，所述停车波和所述启动波相遇时，产生一新的交通波，其波速为u₂，所述新的交通波经过时间t”传至停车线。

路段过饱和二次排队产生的临界条件为：

其中，r表示最长红灯时间，x_max表示为交叉口最大排队长度；

其中，r_i为相位i的红灯时间，g_i为相位i的绿灯时间，为r_i结束时排队长度增加量，为g_i结束时排队长度缩短量；

第i相位结束时，剩余排队：

交叉口的可控性用下式描述：