道路平面交叉口两相位信号控制全红时间计算方法技术

本发明专利技术公开了一种道路平面交叉口两相位信号控制全红时间计算方法，该方法包括以下步骤：划分时间段；组织交通调查，获取关键交通数据；分析道路交通数据，划分车辆类型；计算车辆类型c的平均车身长度vhc和交通影响系数impc；计算车辆在全红时间内必须通过的最短距离de,c；计算每辆车i通过最短距离de,c所需时间；计算车辆通过最短距离所需时间t的频率分布；确定全红时间累计频率的阈值Fr；计算全红时间Rrn,ph；本发明专利技术充分考虑了不同时间段交通组成和车速存在很大的差异性；还考虑了不同车辆类型在交通影响、车速和车身长度等方面存在差异性，能够更加精准地满足实际需求。

【技术实现步骤摘要】
道路平面交叉口两相位信号控制全红时间计算方法
本专利技术涉及交通工程
，具体涉及一种道路平面交叉口两相位信号控制全红时间计算方法。
技术介绍
信号控制是交通工程领域的主要技术手段之一，对于缓解道路平面交叉口的交通压力，改善服务水平和交通安全，发挥着重要作用。两相位信号控制是交通控制常见的形式，也是多相位信号控制的基础。当道路平面交叉口的交通量比较低，转弯交通不太大时，通常采用两相位控制。对于交通压力比较大、左转交通与对向直行交通的冲突比较严重的道路平面交叉口，可以在两相位信号控制方案的基础上添加左转相位，形成多相位的信号控制。因此，将两相位信号控制的有关技术略加拓展，便可应用于多相位信号控制。全红时间又称为清场时间，是交通信号控制的基本参数之一，其取值是否合理对于交通安全有重要的影响。“全红”指示了所有信号灯都显示红色的一种状态，在该状态下，已经越过停车线的车辆要迅速离开交叉口，为下一信号相位的开始清理潜在的冲突，做好准备工作。因此，全红时间是衔接前后两个相位的关键时刻。全红时间太短，会导致上个相位绿灯期末或者黄灯期间进入交叉口的车辆不能及时清空，给下个相位的运行带来危险。全红时间太长，则可能诱导不法驾驶人在全红期间闯红灯；此外，还会带来过高的信号损失时间，削减信号控制道路平面交叉口的通行能力和服务水平。现有的道路平面交叉口信号控制全红时间计算方法主要通过分析车辆行驶速度的累计分布曲线确定一个可以参考的速度，然后计算在此速度下车辆通过交叉口必须的时间，此即是全红时间。此方法简单、易行，得到了广泛的应用。然而，该方法没有考虑交通流的时变特征及其对车辆行驶速度和全红时间的影响；此外，该方法也没有区分不同类型的车辆在车身长度、行驶速度和交通影响等方面的差异性。现有全红时间计算方法存在的上述缺陷使得其难以根据交通流的实际情况精准地计算正确合理的全红时间。交通工程领域大量的研究文献表明，道路交通系统是动态变化的复杂巨系统，不仅交通量在一天的不同时间段有着巨大的变化，从而对车辆的速度也产生影响，交通组成也经常发生变化，导致在不同的时间段各类型车辆所占的比例也存在很大的区别。而不同类型的车辆在其物理特征和交通特征方面具有不容忽略的差异。譬如，大型车辆因其巨大的身躯而对其他车辆带来更多的影响。如果因意外原因而滞留在交叉口内，大型车辆将带来更大的交通问题。因此，不同类型的车辆应该区别对待，以便更好地设计出合理的全红时间计算方法。考虑到现有信号控制全红时间计算方法存在的缺点，且道路平面交叉口的交通流具有非常复杂的动态变化，影响着信号控制全红时间的计算，从信号控制全红时间的功能与作用出发，如何设计一种能够更好地响应交通流复杂多变特征的信号控制全红时间计算方法，将是本领域的重大改革和进步。
技术实现思路
技术问题：为了克服现有技术的不足，本专利技术提供一种道路平面交叉口两相位信号控制全红时间计算方法，该方法可以有效解决现有技术简单、粗糙的缺陷，可以更加精细地分析道路平面交叉口交通流多变复杂的特征，并据此精准地计算其两相位信号控制的全红时间。该专利技术的思想和方法可以非常方便地加以推广，以适应多相位交通信号控制。技术方案：道路平面交叉口两相位信号控制全红时间计算方法，其特征在于，具体包括以下步骤：步骤1，将一天划分为N个时间段，其中N取正整数；步骤2，设交叉口有E个进口道，分别组织针对每个时间段n、每个进口道e的道路交通调查，其中，1≤n≤N，1≤e≤E，获取每个时间段、每个进口道的道路交通数据；步骤3，分析步骤2获取的道路交通数据，并将车辆类型划分为C类；步骤4，对于每种车辆类型c，其中，1≤c≤C，计算每种车辆类型c的平均车身长度vhc和交通影响系数impc；步骤5，对于每个进口道e、每种车辆类型c，计算类型c的车辆在全红时间内必须通过的最短距离de,c；步骤6，对于每个时间段n、每个进口道e、每种车辆类型c，计算每辆车i通过最短距离de,c所需时间t(i,c,e,n)；步骤7，对于每个时间段n、每个进口道e，根据交通影响系数impc计算车辆通过最短距离所需时间t的频率分布；步骤8，确定全红时间累计频率的阈值Fr；步骤9，计算每个时间段n、每个相位ph的全红时间Rrn,ph，1≤n≤N，ph＝1,2。作为本专利技术道路平面交叉口两相位信号控制全红时间计算方法的进一步优选方案，在步骤1中，根据所述道路平面交叉口的交通特征，将一天的时间划分为N个时间段，譬如：早高峰时间段、晚高峰时间段、平峰时间段、低谷时间段。作为本专利技术道路平面交叉口两相位信号控制全红时间计算方法的进一步优选方案，在步骤2中，关键道路交通数据包括以下方面：车辆在队列中的排序、车辆的车身长度、车辆在停车线附近的行驶速度。作为本专利技术道路平面交叉口两相位信号控制全红时间计算方法的进一步优选方案，在步骤3中，分析车身长度指标，并据此进行聚类分析，将调查的车辆划分为C类。作为本专利技术道路平面交叉口两相位信号控制全红时间计算方法的进一步优选方案，在步骤4中，对于每种车辆类型c，1≤c≤C，计算其平均车身长度其中，Nc是属于类型c的车辆数，vhc(i)是属于类型c的第i辆车的车身长度，1≤i≤Nc。作为本专利技术道路平面交叉口两相位信号控制全红时间计算方法的进一步优选方案，在步骤4中，对于每种车辆类型c，1≤c≤C，根据其平均车身长度vhc计算其交通影响系数其中，vhmin＝min(vh1,vh2,…,vhC)，Round()代表取整函数。作为本专利技术道路平面交叉口两相位信号控制全红时间计算方法的进一步优选方案，在步骤5中，针对每个进口道e、每种车辆类型c，计算其在全红时间内必须通过的最短距离其中，vhc是c类型车辆的平均车身长度，w1是进口道e的机动车停车线与最近的相交道路车行道边缘线之间的距离，w2是相交道路两条外侧车行道边缘线之间的距离，impc是c类型车辆的交通影响系数，impmax＝max(imp1,imp2,…,impC)。作为本专利技术道路平面交叉口两相位信号控制全红时间计算方法的进一步优选方案，在步骤6中，对于每个时间段n、每个进口道e、每种车辆类型c，计算每辆车i通过最短距离de,c所需时间其中，v(i,c,e,n)是时间段n、进口道e、车辆类型c的第i辆车在停车线附近的速度。作为本专利技术道路平面交叉口两相位信号控制全红时间计算方法的进一步优选方案，在步骤7中，对于每个时间段n、每个进口道e，根据交通影响系数impc计算车辆通过最短距离所需时间t的频率分布，具体为：步骤7.1，每辆车通过最短距离de,c所需时间t(i,c,e,n)自小到大排序，并归并为若干组；步骤7.2，修订数据，车辆类型c的每条数据按impc的倍数进行重新计数；步骤7.3，计算组距和组中值；步骤7.4，统计各组频数；步骤7.5，计算累计频数；步骤7.6，计算频率和累计频率；步骤7.7，整理成频率分布表；步骤7.8，绘制频率分布直方图；步骤7.9，绘制累计频率分布曲线。作为本专利技术道路平面交叉口两相位信号控制全红时间计算方法的进一步优选方案，在步骤9中，计算每个时间段n、每个相位ph的全红时间Rrn,ph，1≤n≤N，ph＝1,2，具体计算过程为：步骤9.1，确定每个时间段n、每个进口道e所需全红时间Rr本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.道路平面交叉口两相位信号控制全红时间计算方法，其特征在于，具体包括以下步骤：步骤1，将一天划分为N个时间段，其中N取正整数；步骤2，设交叉口有E个进口道，分别组织针对每个时间段n、每个进口道e的道路交通调查，其中，1≤n≤N，1≤e≤E，获取每个时间段、每个进口道的道路交通数据；步骤3，分析步骤2获取的道路交通数据，并将车辆类型划分为C类；步骤4，对于每种车辆类型c，其中，1≤c≤C，计算每种车辆类型c的平均车身长度vhc和交通影响系数impc；步骤5，对于每个进口道e、每种车辆类型c，计算类型c的车辆在全红时间内必须通过的最短距离de,c；步骤6，对于每个时间段n、每个进口道e、每种车辆类型c，计算每辆车i通过最短距离de,c所需时间t(i,c,e,n)；步骤7，对于每个时间段n、每个进口道e，根据交通影响系数impc计算车辆通过最短距离所需时间t的频率分布；步骤8，确定全红时间累计频率的阈值Fr；步骤9，计算每个时间段n、每个相位ph的全红时间Rrn,ph，1≤n≤N，ph＝1,2。

【技术特征摘要】
1.道路平面交叉口两相位信号控制全红时间计算方法，其特征在于，具体包括以下步骤：步骤1，将一天划分为N个时间段，其中N取正整数；步骤2，设交叉口有E个进口道，分别组织针对每个时间段n、每个进口道e的道路交通调查，其中，1≤n≤N，1≤e≤E，获取每个时间段、每个进口道的道路交通数据；步骤3，分析步骤2获取的道路交通数据，并将车辆类型划分为C类；步骤4，对于每种车辆类型c，其中，1≤c≤C，计算每种车辆类型c的平均车身长度vhc和交通影响系数impc；步骤5，对于每个进口道e、每种车辆类型c，计算类型c的车辆在全红时间内必须通过的最短距离de,c；步骤6，对于每个时间段n、每个进口道e、每种车辆类型c，计算每辆车i通过最短距离de,c所需时间t(i,c,e,n)；步骤7，对于每个时间段n、每个进口道e，根据交通影响系数impc计算车辆通过最短距离所需时间t的频率分布；步骤8，确定全红时间累计频率的阈值Fr；步骤9，计算每个时间段n、每个相位ph的全红时间Rrn,ph，1≤n≤N，ph＝1,2。2.根据权利要求1所述的道路平面交叉口两相位信号控制全红时间计算方法，其特征在于，在步骤1中，根据所述道路平面交叉口的交通特征，将一天的时间划分为N个时间段，譬如：早高峰时间段、晚高峰时间段、平峰时间段、低谷时间段。3.根据权利要求1所述的道路平面交叉口两相位信号控制全红时间计算方法，其特征在于，在步骤2中，关键道路交通数据包括以下方面：车辆在队列中的排序、车辆的车身长度、车辆在停车线附近的行驶速度。4.根据权利要求1所述的道路平面交叉口两相位信号控制全红时间计算方法，其特征在于，在步骤3中，分析车身长度指标，并据此进行聚类分析，将调查的车辆划分为C类。5.根据权利要求1所述的道路平面交叉口两相位信号控制全红时间计算方法，其特征在于，在步骤4中，对于每种车辆类型c，1≤c≤C，计算其平均车身长度其中，Nc是属于类型c的车辆数，vhc(i)是属于类型c的第i辆车的车身长度，1≤i≤Nc。6.根据权利要求5所述的道路平面交叉口两相位信号控制全红时间计算方法，其特征在于，在步骤4中，对于每种车辆类型c，1≤...

【专利技术属性】
技术研发人员：张国强，陈峻，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32