[发明专利]一种基于细小时区划分统计的交叉口车道饱和流率计算方法

说明书

本发明公开了一种基于细小时区划分统计的交叉口车道饱和流率计算方法，采用精度为毫秒级的交叉口电警过车数据为测算依据，通过对测算时段的细小时区划分与定义，与交叉口车道车头时距数据结合，取出属于定义为绿灯饱和时间区的车头数据，再通过反复统计扩大样本容量，合并车头数据获得待聚类组，通过数据预处理和算法聚类分析，并对聚类后的不同车头时距簇的百分比进行分析，选取可以代表本测量时段的代表簇，合并代表簇，得到代表组，并计算其车头时距的平均值，最后计算出该时段的交叉口车道饱和流率，有效提高了交叉口车道饱和流率测算的普及性、准确性与有效性，能够更好的满足交叉口信号配时、饱和度、车辆延误等参数的计算需求。

技术领域

本发明涉及交通控制技术领域，尤其涉及一种基于细小时区划分统计的交叉口车道饱和流率计算方法。

背景技术：

随着城市人口以及机动车保有量的持续增加，路网不畅、设施不足、交通拥堵等问题越来越突出，对城市交通管理造成的冲击和压力也越来越大，人们对交通系统运行的可靠性和可控性要求越来越高。而作为城市道路重要组成部分的交叉口是主要的研究对象，其中交叉口的通行能力、信号配时作为研究的主要内容，在交叉口范围内存在不同方向机动车、非机动车和行人之间的冲突，因此交叉口处容易出行拥堵甚至于交通事故等问题。

交通信号控制系统是指利用交通信号灯，对孤立交叉口运行的车辆和行人进行通行权的分配，相比于交通设计改善的方法更容易让交通参与者适应，且对交通妨碍少，成本低。

交叉口车道饱和流率是计算交叉口信号配时、饱和度、车辆延误等数据的重要参数，但目前已有的方法存在着如下问题：

一是传统人工统计方法费时费力，样本数据受限，饱和流率测算精度不能很好保证；

二是已有通过检测器检测车流量数据计算的方法需要在交叉口各个方向安装车辆检测器，普及性不高，已有通过电子警察过车数据计算的方法虽然普及性好，但由于精度没有上升到毫秒级，不能满足交叉口的车道饱和流率参数计算要求，且上述已有方法大多需要和交叉口信号机的红绿灯状态数据进行匹配，统计每个信号周期绿灯时间内的过车时间和过车数量，实际情况由于时钟校准、数据延迟等问题，容易导致过车数据和信号灯灯色数据匹配存在较大误差，饱和流率参数计算过程较为复杂、精度不高，由于涉及两个系统的数据获取和匹配，所以普及性和实用性仍然不高；

三是交叉口车道饱和流率测算需要进行实际的车头时距数值测量与数据处理，容易受到车型、天气、时段等外部因素的影响，虽然已有技术在分车型、天气、时段等方面已对饱和流率测算进行改进，但最后计算结果尚未考虑到在既定道路通行环境下采用代表大部分车辆在车道通行的车头时距来计算交叉口车道饱和流率，使得饱和流率测算结果不能反映某车道大部分车辆的通行情况，在计算交叉口信号配时、饱和度、车辆延误等参数时容易存在偏差，不能满足交叉口车道饱和流率参数在实际应用的需求。

针对上述现有车头时距获取方法需与交叉口信号机的红绿灯状态数据进行匹配以及车头数据处理方法，不能很好代表大多数车辆通行情况等所产生的系列问题，需要研究新的计算方法满足需求。

发明内容：

为了弥补现有方法的不足之处，本发明的目的在于提供一种基于细小时区划分统计的交叉口车道饱和流率计算方法，突破已有的数据统计和计算方法，为提高普及性和减少数据匹配所带来的额外误差，在相同的外部条件下，不通过与交叉口信号机的红绿灯状态数据进行匹配，而是将测量时段划分为若干个细小时区，通过对细小时区分类统计，以细小时区为载体，获取准确的、样本量大的车头时距，并通过对聚类分析后的车头时距数据进行占比分析，获得可以代表大多数车辆在交叉口车道通行的车头时距，进而计算可代表大部分车辆通行情况的交叉口车道饱和流率。

本发明的技术方案如下：

一种基于细小时区划分统计的交叉口车道饱和流率计算方法，其特征在于，包括如下步骤，