CN106023602B - 山地城市信号交叉口延误计算方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种山地城市信号交叉口延误计算方法，包括以下步骤：S1确定山地城市信号交叉口进口道平均纵坡坡度；S2确定山地城市信号交叉口进口道饱和流量；S3确定山地城市信号交叉口进口道停车线附近车辆平均行驶速度；S4确定山地城市信号交叉口进口道停车线车辆到达率；S5利用山地城市信号交叉口进口道饱和流量和车辆到达率，计算山地城市信号交叉口的车辆周期平均延误。与现有计算方法相比，本方法在山地城市适用性强、计算精度高，能够用于评价信号控制交叉口服务水平和优化信号配时方案。本发明弥补了传统的延误计算方法中不把进口道坡度的影响考虑在内的缺陷，具有贴近实际、可靠性高等优点，特别适用于新建交叉口的信号配时方案设计。
Description
技术领域
本发明属于交通信号控制领域，具体涉及一种山地城市信号交叉口周期延误的获取方法。
背景技术
山地城市地形复杂多变，道路多依托地形修建，导致山地城市道路中存在大量平曲线以及频繁的上下坡。甚至在某些交叉口处，由于地形限制，不同进口道之间纵坡值差距较大，各自的交通运行状况自然有较大差距。而交叉口作为城市道路交通的瓶颈，其交通运行状况直接影响着交通出行的质量。延误作为评价信号控制交叉口服务水平和优化信号配时方案的重要参数，对交通设计和交通评价都有重要影响。
所谓延误，是指车辆在信号控制交叉口上受阻、行驶时间损失的指标，它直接反映了机动车出行者穿越交叉口的时间损失。然而延误同时也是一个难以得到的参数。通常的延误获取方法主要分为两类：现场观测方法和理论模型计算方法。现场观测方法能比较精确的获得交叉口停车延误值，但具有样本量低、成本高、劳动强度大、后期数据处理工作量大等缺陷，不能实时地、全时段地获得交叉口延误值，因此不能用于信号配时的实时优化。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种山地城市信号交叉口延误计算方法。
本发明的目的是通过这样的技术方案实现的，一种山地城市信号交叉口延误计算方法，包括以下步骤：
S1确定山地城市信号交叉口进口道平均纵坡坡度；S2确定山地城市信号交叉口进口道饱和流量；S3确定山地城市信号交叉口进口道停车线附近车辆平均行驶速度；S4确定山地城市信号交叉口进口道停车线车辆到达率；S5利用山地城市信号交叉口进口道饱和流量和车辆到达率，计算山地城市信号交叉口的车辆周期平均延误。
进一步，所述山地城市信号交叉口包括已建交叉口和新建交叉口。
进一步，所述已建交叉口的进口道饱和流量通过实地测量饱和车头时距获得。
根据权利要求3所述的山地城市信号交叉口延误计算方法，其特征在于：所述新建交叉口的进口道饱和流量获得方法以：计算不同坡度下的饱和流量，得到山地城市中进口道饱和流量与道路坡度的计算关系。
进一步，所述已建交叉口进口道停车线附近车辆平均行驶速度通过实地测量车辆速度数据计算。
进一步，所述新建交叉口进口道停车线附近车辆平均行驶速度通过以下方法获取：确定车辆速度与道路坡度的关系函数，通过交叉口所在路段坡度上下游路段车辆速度计算平均行驶速度。
进一步，所述车辆到达率通过以下方法获取：
计算零坡度路段某断面的车辆到达率λ0，车辆行驶至交叉口进口道停车线附近时，根据车辆速度随道路坡度的变化关系，得到平均纵坡坡度为i的进口道停车线附近的车辆到达率的计算方法为λi＝[f(V0,i)/V0]*λ0。
进一步，利用山地城市信号交叉口进口道饱和流量和车辆到达率，计算山地城市信号交叉口的车辆周期平均延误，包括：
基于Webster公式的延误计算方法
式中：C为信号周期时长，单位为s；λi为车辆到达率，单位为辆/s；xi为饱和度；u为绿信比，等于g/C，其中g为有效绿灯时长，单位为s；yi为流量比，等于λi/Si，其中Si为饱和流量，单位为辆/s。
进一步，利用山地城市信号交叉口进口道饱和流量和车辆到达率，计算山地城市信号交叉口的车辆周期平均延误，包括：基于HCM2010公式的延误计算方法
其中：
P＝rpu
式中：PF为车辆到达类型对应的取值；rp、fPA为车辆到达类型的修正系数；u为绿信比，等于g/C，其中g为有效绿灯时长，单位为s；
式中：C为信号周期时长，单位为s；xi为饱和度；T为分析时长，单位为h；k为信控方式校正参数；I为车辆到达类型；Qb为周期初始时间车辆排队长度，c为交叉口通行能力，单位为辆/h。
由于采用了上述技术方案，本发明具有如下的优点：
本发明针对现有延误计算方法在应用于山地城市信号交叉口时计算精度不高的问题，特别是针对信号交叉口进口道有一定坡度的情形，提出一种新的基于一定坡度下车辆到达率修正的延误计算方法。与现有计算方法相比，本方法在山地城市适用性强、计算精度高，能够用于评价信号控制交叉口服务水平和优化信号配时方案。本发明弥补了传统的延误计算方法中不把进口道坡度的影响考虑在内的缺陷，具有贴近实际、可靠性高等优点，特别适用于新建交叉口的信号配时方案设计。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中：
图1为本发明中涉及到的车辆行驶在不同坡度路段的示意图；
图2为本发明提出的山地城市信号交叉口延误计算方法流程框图；
图中标号：1为无坡度路段速度检测断面；2为交叉口进口道停车线；3为道路由零坡度变化至平均纵坡度为i的变坡点位置；4为道路由平均纵坡度为i变化至其他纵坡度的变坡点位置；5为车辆行驶方向指向箭头；6为交叉口进口道所在路段平均纵坡坡度。
具体实施方式
以下对本发明的优选实施例进行详细的描述；应当理解，优选实施例仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。
一种山地城市信号交叉口延误计算方法，包括以下步骤：
S1确定山地城市信号交叉口进口道平均纵坡坡度；如图1中编号6所指。利用水准仪、标尺、卷尺等测绘工具完成。
在本实施例中，选择从停车线开始至进口道上游200m～300m长的路段，获取其平均纵坡坡度，这样可以避免短距离的道路坡度突变对计算结果的影响。
S2确定山地城市信号交叉口进口道饱和流量，如图1中编号2所指。
在本实施例中，对于已有交叉口可以通过实地观测车辆饱和车头时距得到；对于新建交叉口，则需要通过大量的饱和车头时距调查确定山地城市交叉口进口道基本饱和流量，在此基础上，调查不同进口道坡度下的车辆饱和车头时距进而得到对应坡度下的饱和流量，最后，利用纵坡坡度对饱和流量的修正计算得到特定坡度下进口道的饱和流量。
S3确定山地城市信号交叉口进口道停车线附近车辆平均行驶速度；选择断面如图1中编号1、2所指。
对于已有交叉口可以采取实地观测车辆在断面1、2处的平均行驶速度；对于新建交叉口，需要在正常的交通运行状况下，选择山地城市不同坡度路段展开调查，搜集对应的车辆行驶速度数据,然后利用建立经验模型的方法得到车辆速度随道路坡度变化的连续函数f(V0,i),实地调研获取该交叉口进口道所在道路零坡度路段的车辆平均行驶速度V0，计算之后可得该进口道停车线附近车辆的平均行驶速度Vi。
S4确定山地城市信号交叉口进口道停车线车辆到达率；
(5)计算交叉口进口道车辆到达率。首先根据车辆到达率的定义计算零坡度路段某断面的车辆到达率λ0，如图1中编号1所指。由于车辆速度的变化，车辆行驶至交叉口进口道停车线附近时，如图1中编号2所指，车辆到达率会发生变化，根据车辆到达率与车辆速度的关系，得到平均纵坡坡度为i的进口道停车线附近的车辆到达率的计算方法为
S5利用山地城市信号交叉口进口道饱和流量和车辆到达率，计算山地城市信号交叉口的车辆周期平均延误。
①基于Webster公式的延误计算方法
式中：C为信号周期时长，单位为s；λi为车辆到达率，单位为辆/s；xi为饱和度；u为绿信比，等于g/C，其中g为有效绿灯时长，单位为s；yi为流量比，等于λi/Si，其中Si为饱和流量，单位为辆/s。
②基于HCM2010公式的延误计算方法
其中：
P＝rpu
式中：PF为车辆到达类型对应的取值；rp、fPA为车辆到达类型的修正系数；u为绿信比，等于g/C，其中g为有效绿灯时长，单位为s；
式中：C为信号周期时长，单位为s；xi为饱和度；T为分析时长，单位为h；k为信控方式校正参数；I为车辆到达类型；Qb为周期初始时间车辆排队长度，c为交叉口通行能力，单位为辆/h。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (8)
1.一种山地城市信号交叉口延误计算方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1确定山地城市信号交叉口进口道平均纵坡坡度；
S2确定山地城市信号交叉口进口道饱和流量；
S3确定山地城市信号交叉口进口道停车线附近车辆平均行驶速度；
S4确定山地城市信号交叉口进口道停车线车辆到达率；
S5利用山地城市信号交叉口进口道饱和流量和车辆到达率，计算山地城市信号交叉口的车辆周期平均延误；
所述车辆到达率通过以下方法获取：
计算零坡度路段某断面的车辆到达率λ0，车辆行驶至交叉口进口道停车线附近时，根据车辆速度随道路坡度的变化关系，得到平均纵坡坡度为i的进口道停车线附近的车辆到达率的计算方法为
λi＝[f(V0,i)/V0]*λ0
其中，λi为平均纵坡坡度为i的进口道停车线附近的车辆到达率，f(V0,i)为车辆速度随道路坡度变化的连续函数，V0为车辆平均行驶速度，λ0零坡度路段断面的车辆到达率。
2.根据权利要求1所述的山地城市信号交叉口延误计算方法，其特征在于：所述山地城市信号交叉口包括已建交叉口和新建交叉口。
3.根据权利要求2所述的山地城市信号交叉口延误计算方法，其特征在于：所述已建交叉口的进口道饱和流量通过实地测量饱和车头时距获得。
4.根据权利要求3所述的山地城市信号交叉口延误计算方法，其特征在于：所述新建交叉口的进口道饱和流量获得方法以：计算不同坡度下的饱和流量，得到山地城市中进口道饱和流量与道路坡度的计算关系。
5.根据权利要求2所述的山地城市信号交叉口延误计算方法，其特征在于：所述已建交叉口进口道停车线附近车辆平均行驶速度通过实地测量车辆速度数据计算。
6.根据权利要求3所述的山地城市信号交叉口延误计算方法，其特征在于：所述新建交叉口进口道停车线附近车辆平均行驶速度通过以下方法获取：确定车辆速度与道路坡度的关系函数，通过交叉口所在路段坡度上下游路段车辆速度计算平均行驶速度。
7.根据权利要求1所述的山地城市信号交叉口延误计算方法，其特征在于：利用山地城市信号交叉口进口道饱和流量和车辆到达率，计算山地城市信号交叉口的车辆周期平均延误，包括：
基于Webster公式的延误计算方法
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式中：C为信号周期时长，单位为s；λi为车辆到达率，单位为辆/s；xi为饱和度；u为绿信比，等于g/C，其中g为有效绿灯时长，单位为s；yi为流量比，等于λi/Si，其中Si为饱和流量，单位为辆/s。
8.根据权利要求1所述的山地城市信号交叉口延误计算方法，其特征在于：利用山地城市信号交叉口进口道饱和流量和车辆到达率，计算山地城市信号交叉口的车辆周期平均延误，包括：
基于HCM2010公式的延误计算方法
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式中：C为信号周期时长，单位为s；xi为饱和度；T为分析时长，单位为h；k为信控方式校正参数；I为车辆到达类型；Qb为周期初始时间车辆排队长度，c为交叉口通行能力，单位为辆/h。
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|---|
| "基于实时延误的交叉口控制方案优化分析";张慧玲 等;《广西大学学报 自然科学版》;20150228;正文第2页第16行至第3页第26行、第4页整页 * |
| "道路平面交叉口通行能力的延误分析法";王祎;《中国公路学报》;19980831;正文说明书第2页第13行至第3页第20行、第4页第13行和第6页第4行 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN106023602A (zh) | 2016-10-12 |
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