城市信号交叉口混合交通秩序度计算方法技术

本发明专利技术涉及一种描述信号交叉口混合交通秩序程度的计算方法，属城市交通管理领域。包括以下步骤：计算信号交叉口绿灯第一阶段行人自行车聚集群的折算速度；运用“虚拟网格”人行横道的方法计算聚集群与机动车的冲突时间；从交叉口时空资源利用角度，计算当前信号控制策略下混合交通秩序度。本发明专利技术可以用来为混合交通信号控制策略提供理论决策，为评价信号交叉口混合交通信号控制策略提供一个新的评价指标。同时，利用本发明专利技术得到的混合交通控制策略方案应用于实践中，可以提高信号交叉口混合交通的有序程度，增强信号交叉口行人自行车弱势群体的安全性，以及降低机动车在交叉口的延误。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种描述城市信号交叉口混合交通秩序程度的计算方法，属于城市交通管理领域，其可以用来优化混合交通控制策略，为评价信号交叉口混合交通信号控制策 略提供一个新的评价指标。
技术介绍
混合交通是我国城市信号交叉口最为显著的交通特点之一。目前我国城市信号 交叉口的交通运行效率不高，交通安全事故频繁，在很大的程度上与交叉口内混合交通流 的运行秩序有关系。良好的交叉口交通运行秩序能够减少机动车的延误时间，降低交叉口 的交通事故率，提高交叉口的通行能力。因此，分析信号交叉口混合交通流的运行秩序，可 以作为混合交通信号控制策略的重要评价指标，更好的表征我国信号交叉口的混合交通现 象。 国外对信号交叉口信号控制策略的评价主要选取机动车延误、通行能力延误等为 评价指标。我国对于信号交叉口信号控制策略与配时评价指标的选取，考虑了行人和自行 车的影响，把它们化为对机动车的干扰，从而转化为选取以机动车为主的评价指标。 总之，目前国外信号交叉口信号控制策略运行效率的评价主要选取机动车评价为主，国内信号交叉口信号控制策略运行效率的评价虽然考虑了信号交叉口混合交通的影 响，但还缺乏衡量信号交叉口混合交通运行秩序的评价指标。
技术实现思路
基于以上分析，本专利技术提出了信号交叉口混合交通秩序度的计算方法，把信号交 叉口行人自行车作为一种独立的交通对象，没有把它们转化为对机动车的影响，并提供了 一种有效衡量信号交叉口混合交通运行秩序的评价指标。 本专利技术考虑了信号交叉口行人自行车放行的两阶段特性，重点考虑了放行第一阶 段的行人自行车聚集群。应用流体力学的二相流理论对行人自行车聚集群的折算速度进行 了计算。应用虚拟网格划分的方法进行了聚集群与机动车的冲突时间计算。最后从信号交 叉口时空资源利用角度对混合交通秩序度进行计算。 本专利技术的特点是量化描述信号交叉口混合交通的秩序程度，为评价信号交叉口混 合交通控制策略提供了一个新的评价指标，更好的表征信号交叉口混合交通运行的有序程 度。 本专利技术的技术思路特征为 1、用流体力学中的二相流理论计算行人自行车折算速度； 2、用虚拟网格划分的方法计算聚集群与机动车的冲突时间； 3、从信号交叉口时空资源利用角度计算混合交通秩序度。 为实现上述目的，本专利技术采用如下步骤 (1)用流体力学中的二相流理论计算行人自行车聚集群折算速度 流体力学中的二相流理论，是指固体、液体、气体三个相中的任何两个相结合在一 起具有相间界面的流动体系。行人与自行车在人行横道内的运动也可以比作一种两相流， 根据两相流理论可以推导求出聚集群的折算速度。 由于行人和自行车的速度有差异，所以，行人自行车聚集群速度为聚集群整体折 算速度。对于折算速度的公式推导如下 Q群-K群V群(1)VQ群群—K群0群=Q行+Q'群-K行+K(3)(4)Q群群v'『K群Q行+QrK柳'群K'K群K群K,,K群a行+ aV群 射Q群 Q行 Q自K群 K行 K自 Va行+V(10) (11)群行人流'右量，单位皿it/S ; ，单位皿it/S ;自行车流量，单位unit/s ; 聚集群密度，单位unit/m; 行人密度，单位unit/m ; 自行车密度，单位unit/m ;聚集群折算速度，单位m/s;行人平均速度，单位 :m/S ;—自行车平均速度，单位m/s ; ff :聚集群行人数量所占比例； 自聚集群自行车数量所占比例'(2)(5)(6)(7)(8)(9) (2)用虚拟网格划分的方法计算行人自行车聚集群与机动车的冲突时间为了便于 对第一阶段的行人自行车聚集群进行定量描述，本专利技术提出了人行横道虑拟网格模型， 将人行横道划分为很多虚拟网格。具体的划分方法如下 对于人行横道虚拟网格的具体划分方法，根据人行横道行人自行车的空间占用 面积数据进行划分。美国HCM手册中，行人的行走空间为0. 3m2/人，在评价人行设施时， 用0. 75m2/人作为行人之间的缓冲区。我国资料文献中，提到我国自行车静态停车面积为 1. 2-1. 8m2/辆，动态空间面积为2. 0-4. 0m2/辆。行人静态空间占用面积约为0. 25m2/人，行 人动态空间占用面积约为0. 35-1. 2m7人。 我国《道路交通标志和标线》(GB5768-1999)中规定， 一条人行横道斑马线的宽度 为0. 45m，长度最少为3m，可根据行人数量以lm为一级加宽，两条斑马线间隔为0. 60m。结 合国内外行人与自行车的动态空间占用面积，把行人与自行车作为一种运动单体考虑，用 unit表示，这种单体的动态空间占用面积范围为O. 3-4. 0m7unit。为了方便划分网格，并且 便于实验调查，我们以一条斑马线宽度和两条斑马线间隔之和1.05m，为虚拟网格的长度， 以一条人行横道斑马线的宽度加宽标准lm，为虚拟网格的宽度。因此，划分的虚拟网格面积 为1.05m2，在单体的动态空间占用面积范围内。虚拟网格划分标准如附图2所示，图中表示 为信号交叉口一条人行横道的虚拟网格划分，人行横道被划分为很多均匀的网格，既方便 调查统计，又满足行人自行车单体的最小动态占用面积条件。 在信号交叉口人行横道内，考虑到绿灯释放第一阶段的行人自行车聚集群特性， 运用虚拟网格方法对聚集群进行描述，可以得到行人自行车聚集群与机动车冲突时间公 式，如公式(12)所示。 t = L/V+x(Q/Y) (12) 其中 t :聚集群与机动车的冲突时间，单位S ; L :冲突区域长度，单位m ; V :聚集群折算速度，单位m/s ; X :聚集群间隔的平均时距，单位S ; Q :聚集群所占虚拟网格的长度，单位m ; Y :人行横道横向虚拟网格长度，单位m。(3)从信号交叉口时空资源利用角度计算混合交通秩序度 城市信号交叉口混合交通秩序度的定义从信号交叉口时空资源合理利用角度， 描述行人自行车以及机动车在时间资源和空间资源利用上的有序程度。本专利技术所涉 及影响混合交通秩序度的因素主要为行人自行车聚集群与机动车的冲突区域数量和在冲 突区域发生的冲突时间。 首先，为了便于研究，依据美国的NEMA标准编码规则，本专利技术对信号交叉口各个 方向的车流进行了编号。其中，左转车流的序号为奇数1，3，5，7;直行车流的序号为偶数2， 4，6，8。右转车流的序号定义为9，10，11，12。交叉口人行横道的编号为，北进口处人行横道 为l，东进口为2，南进口为3，西进口为4。 其次，人行横道的冲突区域用机动车流编号与人行横道编号共同表示(i， j) ， i为 机动车流编号，j为人行横道编号，i和j均为大于等于l的自然数。其中，北进口的人行横道存在的冲突区域的序号为(11， 1)， (7，1)， (12， 1);东进口的人行横道内存在的冲突区域的序号为(12，2)， (1，2)， (9，2);南进口的人行横道内存在的冲突区域的序号为(10，3)，(3，3)， (9，3);东进口的人行横道内存在的冲突区域的序号为(11，4)， (5，4)， (10，4)。 从交叉口空间资源利用角度，考虑行人自行车聚集群与机动车流的冲突区域；从交叉口时间资源利用角度，考虑行人自行车聚集群与机动车流冲突区域内存在的冲突时间，基于信号交本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种城市信号交叉口混合交通秩序度计算方法，其特征在于：所述计算方法包括以下步骤：步骤一：用流体力学中的二相流理论计算行人自行车聚集群折算速度；步骤二：用虚拟网格划分的方法计算行人自行车聚集群与机动车的冲突时间；步骤三：从信号交叉口时空资源利用角度计算混合交通秩序度。

【技术特征摘要】
一种城市信号交叉口混合交通秩序度计算方法，其特征在于所述计算方法包括以下步骤步骤一用流体力学中的二相流理论计算行人自行车聚集群折算速度；步骤二用虚拟网格划分的方法计算行人自行车聚集群与机动车的冲突时间；步骤三从信号交叉口时空资源利用角度计算混合交通秩序度。2. 根据权利要求1所述的城市信号交叉口混合交通秩序度计算方法，其特征在于所述步骤一中，行人自行车聚集群速度为聚集群整体折算速度，对于折算速度的公式如下<formula>formula see original document page 2</formula>t，单位皿it/S ;加里-，单位皿it/s ;:自行车流量，单位unit/s ;:聚集群密度，单位unit/m;:行人密度，单位unit/m ;:自行车密度，单位unit/m ;:聚集群折算速度，单位m/s;:行人平均速度，单位 :m/S ;—:自行车平均速度，单位m/s ;a ff :聚集群行人数量所占比例；a自聚集群自行车数量所占比例；此处，行人与自行车作为一种运动单体考虑，用unit表示。3.根据权利要求2所述的城市信号交叉口混合交通秩序度计算方法，其特征在于所述步骤二中，人行横道被划分为很多虚拟网格，对于人行横道虚拟网格的具体划分方法，是根据人行横道...

【专利技术属性】
技术研发人员：于泉，刘金广，荣建，刘小明，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]