[发明专利]一种基于轨迹数据的信号控制时段划分方法

说明书

本发明涉及一种基于轨迹数据的信号控制时段划分方法，包括以下步骤：步骤S1：基于交通波理论、格林希尔治线性模型和流密速三参数基本关系，得到集结波波速与流量的关系；步骤S2：叠加同一交叉口多日相同的时间段的轨迹数据，得到输入数据；步骤S3：基于输入数据、速度阈值划分方法和动力学方程，得到集结波波速；步骤S4：对集结波波速进行聚类，基于集结波波速与流量的关系，进行信号控制时段划分。与现有技术相比，不仅提升了信号控制交叉口的运行效率和安全水平，也节约了固定检测器的安装和维修成本。

技术领域

本发明涉及交叉口信号控制研究领域，尤其是涉及一种基于轨迹数据的信号控制时段划分方法。

背景技术

交通信号控制是提高交叉口通行效率和安全最有效的手段之一，因此很多学者对交通控制参数进行优化，如周期、绿信比、相序等，以及像TRANSYT、Synchro、PASSER等交通软件对信号配时方案进行优化。由于交通需求具有波动性和周期性的特点，单一的定时方案无法满足城市交通控制的需求，因此需要将一天划分为若干个控制时段，即TOD，是一种普遍使用的交通控制方案选择方式。TOD模式能显著提高交通控制效率，且实施成本低，可靠性高。

在TOD模式中，最关键的部分是确定时段划分点，而其主要是根据交通需求特征来决定的，但是固定检测器如线圈、地磁或视频等由于易损坏、覆盖率低等原因不能获得准确和完整的流量数据，且传统的固定检测器设备安装和维护成本高。

而随着科学技术的发展，高德地图、百度地图等导航软件以及DiDi等打车软件衍生出较高精度的车辆轨迹数据，其获取成本低、覆盖范围广，在时间上能够持续不断地得到，数据资源包含了丰富的交通信息，如到达分布、排队等。如果能够将这些数据用于时段划分中，将以极低的成本获取极大的效益。

目前，缺少利用车辆轨迹数据进行信号控制时段划分的方法。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于轨迹数据的信号控制时段划分方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于轨迹数据的信号控制时段划分方法，该方法包括以下步骤：

步骤S1：基于交通波理论、格林希尔治线性模型和流密速三参数基本关系，得到集结波波速与流量的关系；

步骤S2：叠加同一交叉口多日相同的时间段的轨迹数据，得到输入数据；

步骤S3：基于输入数据、速度阈值划分方法和动力学方程，得到集结波波速；

步骤S4：对集结波波速进行聚类，基于集结波波速与流量的关系，进行信号控制时段划分。

所述的交通波理论表示为：

其中，A和B表示两股交通流，ω_AB为交通波波速，q_A为A股交通流的流量，q_B为B股交通流的流量，k_A为A股交通流的密度，k_B为B股交通流的密度。

所述的格林希尔治线性模型为：

其中，v_i为速度，k_i为密度，v_f为自由流速度，k_j为阻塞密度，i取A或B。

所述的流密速三参数基本关系为：

q_i＝k_iv_i

其中，q_i为流量。