CN106548632B - 一种相邻上下游信号交叉口排队长度估计方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种相邻上下游信号交叉口排队长度估计方法，其特征在于，包括以下步骤：1)获取定点检测器的车流量检测数据和位置，并计算在每个信号周期内，相邻上下游信号交叉口之间的直行车道上的初始排队；2)根据信号交叉口信号配时数据获取每个周期内相邻上下游信号交叉口的四种相位状态；3)根据相邻上下游信号交叉口的初始排队长度和相位状态，分别计算每个信号周期内的相邻上下游信号交叉口的排队长度，并分别获得上下游信号交叉口的最大排队长度及对应时刻，与现有技术相比，本发明具有关联量化分析、有效性高、适用性广等优点。

Description

一种相邻上下游信号交叉口排队长度估计方法

技术领域

本发明涉及交通信息领域，尤其是涉及一种相邻上下游信号交叉口排队长度估计方法。

背景技术

城市主干道作为交通网络的骨架，承担着长距离快速交通和通勤交通的通达功能，拥堵现象却是最频繁和严重的。城市信控主干道交通拥堵不仅反映为路段自身的独立属性，而且表现在路段之间相互影响、相互关联上，在拥堵特别是排队溢出的情况下，路段间具有明显的时空特征。另一方面，多元化的检测技术和设备，如定点线圈、电警等为城市主干道交通状态的监测和拥堵预警提供了数据条件。检测器的覆盖率和传输频率对交通状态的估计有显著影响，但当前大多数中小城市的主要交通检测数据来源仍是单一的低频(1-min)定点检测器，故研究旨在基于低精度的检测条件通过交通波理论较为准确地估计信控交叉口的排队长度。

目前，国内外关于排队长度估计的研究主要是基于累积交通流输出输入模型和交通波理论模型的方法。累积输出输入模型只适用于排队长度未超过检测器位置的情况，且该模型无法得到排队长度随时间变化在空间维度的演化规律。基于交通波理论的模型通过交通波波速的计算还原车辆排队的形成和消散，但模型的输入受检测设备的精度和覆盖率影响较大。在数据条件方面，近年来基于定点检测数据的排队长度估计大都采用了高频的检测数据(以s或ms为单位)，或者是采用线圈、视频、浮动车等两种或以上的检测技术，利用多源数据融合的方法以提高估计的准确性，但这样的检测环境在现实中并不普遍。因此，建立基于低频检测条件的排队长度估计方法对于信控交叉口排队溢出的监测具有重要的现实意义。

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关联量化分析、有效性高、适用性广的相邻上下游信号交叉口排队长度估计方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种相邻上下游信号交叉口排队长度估计方法，包括以下步骤：

1)获取定点检测器的车流量检测数据和位置，并计算在每个信号周期内，相邻上下游信号交叉口之间的直行车道上的初始排队长度；

2)根据信号交叉口信号配时数据获取每个周期内相邻上下游信号交叉口的四种相位状态，包括第一相位状态：上游红灯下游红灯、第二相位状态：上游绿灯下游红灯、第三相位状态：上游绿灯下游绿灯以及第四相位状态：上游红灯下游绿灯；

3)根据相邻上下游信号交叉口的初始排队长度和相位状态，分别计算每个信号周期内的相邻上下游信号交叉口的排队长度，并分别获得上游信号交叉口的最大排队长度L_j+1,m、下游信号交叉口的最大排队长度L_j,m、上游信号交叉口出现最大排队长度的时刻t_j+1,m和下游信号交叉口出现最大排队长度的时刻t_j,m。

所述的步骤1)中，相邻上下游信号交叉口初始排队长度Q_initial为：

Q_C＝∑q_ab*R_a+∑q_ab*g_a

其中，Q_C为信号交叉口在一个信号周期内到达的总车辆数，q_ab为在一个信号周期内红绿灯间隔的秒级流量，R_a为一个信号周期内红灯间隔的时长，g_a为一个信号周期内绿灯间隔的时长，c为待估计信号交叉口一个信号周期的通行能力。

所述的步骤3)具体包括以下步骤：

31)根据下游信号交叉口的秒级流量获取红灯间隔内排队的集结波波速；

32)根据占有率阈值判断下游信号交叉口是否溢出，若否，则相邻上下游信号交叉口的排队长度可以独立计算，并进行步骤33)，若是，则判断上游信号交叉口的排队长度受到下游信号交叉口的影响，并进行步骤34)；

33)获取排队集结波和消散波相遇时刻，该时刻对应的排队长度为最大排队长度；

34)根据不同的相邻上下游信号交叉口的相位状态计算每种相位状态对应的排队长度，并通过时序累加得到一个信号周期内的最大排队长度。

所述的步骤32)中，若当前下游路段出口道检测器占有率大于等于占有率阈值则判定下游信号交叉口溢出，若当前下游路段出口道检测器占有率小于占有率阈值则判定下游信号交叉口没有溢出，占有率阈值的计算式为：

其中，为定点检测器车流量的检测平均值，L_v为平均有效车长，v_f为自由流速度。

所述的步骤33)中，上下游信号交叉口的最大排队长度的计算式均为：

Q_initial*ω₄/S₀+ω₁*t_max

其中，ω₁为集结波波速，t_max为排队集结波和消散波相遇时刻，q为直行车道的秒级流量，k_j为阻塞密度，v_f为自由流速度，ω₄为出现二次排队的集结波波速，S₀为饱和流率。

所述的步骤34)中，

当相位状态处于第一相位状态时，则下游信号交叉口在第一相位状态结束时刻的排队长度最大，为相邻上下游信号交叉口的间距L_total，下游信号交叉口车辆排队的溢出时刻t_s为：

L_j,m＝L_total

t_j,m＝t₁+D₁

其中，t₁为第一相位状态的开始时刻，L_j,t1为下游交叉口在第一相位状态开始时刻的排队长度；

上游信号交叉口在第一相位状态结束时刻的排队长度最大：

t_j+1,m＝t₁+D₁

L_j+1,m＝Q_initial*ω₄/S₀+L_j+1,t1+ω₁(t₂-t₁)

其中，D₁为第一相位状态的持续时间，ω₄为出现二次排队的集结波波速，S₀为饱和流率，L_j+1,t1为上游信号交叉口在第一相位状态开始时刻的排队长度，t₂为第二相位状态开始时刻。

所述的步骤34)中，

当相位状态处于第二相位状态时，则下游信号交叉口在该相位状态结束时刻的排队长度最大，为相邻上下游信号交叉口的间距L_total，下游信号交叉口车辆排队的溢出时刻t_s为：

L_j,m＝L_total

t_j,m＝t₂+D₂

其中，t₂为第二相位状态的开始时刻，L_j,t2为下游交叉口在第二相位状态开始时刻的排队长度，ω₁为集结波波速；

当上游交叉口产生最大排队的时刻在溢出时刻之后时，则上游信号交叉口在第二相位状态结束时刻的排队长度最大，则有：

L_j+1,m＝Q_initial*ω₄/S₀+L_j+1,t2+ω₁*D₂

t_j+1,m＝t₂+D₂

其中，ω₄为出现二次排队的集结波波速，S₀为饱和流率，D₂为第二相位状态的持续时间，L_j+1,t2为上游信号交叉口在第二相位状态开始时刻的排队长度；

当上游交叉口产生最大排队的时刻在溢出时刻之前时，上游信号交叉口的最大排队长度取溢出前的最大排队L_j+1,m″和第二相位状态结束时刻的排队长度L_j+1,m′的较大值，则有：

L_j+1,m″＝Q_initial*ω₄/S₀+ω₁*t_j+1,m

L_j+1,m′＝ω₄(t₃₄-t_s)+ω₁(t₂+D₂-t₃₄)

L_j+1,m＝max{L_j+1,m″,L_j+1,m′}

其中，ω₂为消散波波速，G_s为绿灯启亮时刻，t₃₄为集结波和驶离波相遇的时刻，ω₃为驶离波波速，t_s为下游信号交叉口车辆排队的溢出时刻。

所述的步骤34)中，

当相位状态处于第三相位状态时，则下游信号交叉口在第三相位状态结束时刻的排队长度最大，为相邻上下游信号交叉口的间距L_total，下游信号交叉口车辆排队的溢出时刻t_s为：

L_j,m＝L_total

t_j,m＝t₃+D₃

其中，t₃为第三相位状态的开始时刻，L_j,t3为下游交叉口在第三相位状态开始时刻的排队长度，D₃为第三相位状态的持续时间，ω₁为集结波波速；

上游交叉口的最大排队时间t_j+1,m和长度L_j+1,m分别为：

L_j+1,m＝ω₂(t_j+1,m-t₃)-L_total

其中，L_j+1,t3为上游交叉口在第三相位状态开始时刻的排队长度，t₃₄为上游信号交叉口的集结波和上游信号交叉口的驶离波相遇的时刻，S₀为饱和流率，ω₂为消散波波速。

若排队溢出情况在第三相位状态结束时未解决，上游信号交叉口出现二次排队，则上游交叉口的最大排队长度为：

L_j+1,m＝ω₂D₄+Q_initial*ω₄/S₀+L_j+1,se

L_j+1,se＝ω₄*Q_j+1,se/S₀

Q_max＝Q_j,t+Q_j+1,t+q₁*(t_j+1,m-t₃)

其中，L_j+1,se为上游信号交叉口的二次排队长度，ω₂为消散波波速，ω₃为驶离波波速，ω₄为出现二次排队的集结波波速，S₀为饱和流率，D₄为第四相位状态的持续时间，Q_j+1,se为上游信号交叉口在绿灯结束时的二次排队车辆数，Q_max为从下游停车线开始计数的最大排队车辆数，Q_j+1,t、Q_j,t分别为上下游信号交叉口在第三相位状态开始时刻的排队车辆数，t₄为第四相位状态的开始时刻，q₁为上游信号交叉口出口道检测器获得的秒级流量数据。

所述的步骤34)中，

当相位状态处于第四相位状态时，若上一个相位状态结束时排队仍然溢出，则下游信号交叉口在第四相位状态时车辆排队从交叉口间距开始减小，下游信号交叉口的最大排队长度为上下游信号交叉口的间距，若在下游信号交叉口绿灯结束时未能完全消散，则剩余车辆成为二次排队，上游信号交叉口由上一相位状态未消散的车辆形成二次排队，并在第四相位状态排队向上游累积，在第四相位状态结束时刻排队长度达到最大，则有：

L_j+1,m＝ω₂D₄+Q_initial*ω₄/S₀+L_j+1,se

L_j,m＝L_total

L_j,se＝ω₄*Q_j,se/S₀

其中，L_total为相邻上下游信号交叉口的间距，Q_j,se为下游信号交叉口在绿灯结束时的二次排队车辆数，S₀为饱和流率，ω₂为消散波波速，ω₃为驶离波波速，t₃为第三相位状态开始时刻，D₄为第四相位状态的持续时间，L_j,se为上游信号交叉口的二次排队长度。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

一、关联量化分析：本发明不同于现有排队估计方法只考虑单一交叉口的情况，将相邻两个交叉口作为整体研究对象，考虑了路段溢出对上游交叉口排队的影响，对交叉口之间的交通关联性进行了量化分析。

二、有效性高：本发明提出了排队溢出检测器时的识别方法和数据修正方法，保证了检测器在被占用情况下排队估计模型的有效性。

三、适用性广：本发明采用的是数据传输频率为1min的低频定点检测设备，对当前中国大多数中小城市的交通检测环境有较好的适应性，普适性较强。并且在低频条件下仍然能得到较高的估计精度，模型可靠性较好。

附图说明

图1为本发明中双截面检测环境示意图。

图2为本发明实施例中采用的仿真路网图。

图3为相邻交叉口存在的相位状态示意图。

图4为第一相位状态在溢出情况下的交通波形图。

图5为第二相位状态在溢出情况下的交通波形图。

图6为第三相位状态在溢出情况下的交通波形图。

图7为第四相位状态在溢出情况下的交通波形图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例：

本发明通过采用双截面低频检测方法(数据传输频率为1min的低频定点检测设备进行检测)获取相邻的上下游交叉口在每个信号周期内的排队长度，包括以下步骤：

1)获取定点检测器的车流量检测数据和位置，并计算在每个信号周期内，相邻上下游信号交叉口之间的直行车道上的初始排队长度，相邻上下游信号交叉口初始排队长度Q_initial为：

Q_C＝∑q_ab*R_a+∑q_ab*g_a

其中，Q_C为信号交叉口在一个信号周期内到达的总车辆数，q_ab为在一个信号周期内红绿灯间隔的秒级流量，R_a为一个信号周期内红灯间隔的时长，g_a为一个信号周期内绿灯间隔的时长，c为待估计信号交叉口一个信号周期的通行能力；

2)根据信号交叉口信号配时数据获取每个周期内相邻上下游信号交叉口的四种相位状态，包括第一相位状态：上游红灯下游红灯、第二相位状态：上游绿灯下游红灯、第三相位状态：上游绿灯下游绿灯以及第四相位状态：上游红灯下游绿灯，如图3所示；

3)根据相邻上下游信号交叉口的初始排队长度和相位状态，分别计算每个信号周期内的相邻上下游信号交叉口的排队长度，并获取其最大排队长度和出现最大排队长度的时刻；

包括以下步骤：

31)根据上下游信号交叉口的秒级流量获取红灯间隔内排队的集结波波速，当排队超过进口道检测器时，则采用出口道检测器的流量用于计算排队，当排队超出出口道检测器时则认为发生路段排队溢出，双截面检测器的必要性在于：进口道检测器的各车道流量数据可用于计算转向比，对出口道的各车道流量相应地进行修正，排除车辆变道行为的影响；

32)根据占有率阈值判断下游信号交叉口是否溢出，占有率阈值的计算式为：

其中，为定点检测器车流量的检测平均值，L_v为平均有效车长，v_f为自由流速度；若否，则相邻上下游信号交叉口的排队长度可以独立计算，并进行步骤33)，若是，则判断上游信号交叉口的排队长度受到下游信号交叉口溢出的影响，并进行步骤34)；

33)获取排队集结波和消散波相遇时刻，该时刻对应的排队长度为最大排队长度，上下游最大排队长度L_max的计算式均为：

L_max＝Q_initial*ω₄/S₀+ω₁*t_max

其中，ω₁为集结波波速，t_max为排队集结波和消散波相遇时刻，q为直行车道的秒级流量，k_j为阻塞密度。

34)根据不同的相邻上下游信号交叉口的相位状态计算每种相位状态对应的排队长度，并通过时序累加得到一个信号周期内相邻交叉口的最大排队长度；

如图4所示，当相位状态处于第一相位状态时，则下游信号交叉口在第一相位状态结束时刻的排队长度最大，为相邻上下游信号交叉口的间距L_total，下游信号交叉口车辆排队的溢出时刻t_s为：

L_j,m＝L_total

其中，t₁为第一相位状态的开始时刻，L_j,t为第一相位开始时下游交叉口的排队长度；L_j,m为下游交叉口最大的排队长度。

上游交叉口处于红灯相位，没有受到下游交叉口排队溢出的影响，因此上游交叉口排队会一直累积到第一相位状态结束时刻，上游交叉口在第一相位状态结束时刻的排队长度最大：

t_j+1,m＝t₁+D₁

L_j+1,m＝Q_initial*ω₄/S₀+L_j+1,t+ω₁(t₂-t₁)

其中D_i(i＝1,2,3,4)表示第i个相位状态的持续时间，ω₄为集结波波速，与ω₁数值相等。

如图5所示，当相位状态处于第二相位状态时，则下游信号交叉口在该相位状态结束时刻的排队长度最大，为相邻上下游信号交叉口的间距L_total，下游信号交叉口车辆排队的溢出时刻t_s为：

L_j,m＝L_total

上游交叉口由于下游的排队溢出进入“被动红灯”相位，首先对上游交叉口在不受下游影响的情况下产生最大排队的时刻t_j+1,m进行计算，如果t_j+1,m在溢出时刻t_s之后，上游交叉口的排队在t_s之后会开始增加，在第二相位状态结束时刻的排队长度最大：

L_j+1,m＝Q_initial*ω₄/S₀+L_j+1,t+ω₁*D₂

t_j+1,m＝t₂+D₂

如果t_j+1,m在溢出时刻t_s之前，即上游交叉口在下游溢出之前就产生了最大排队，则排队消散至下游集结波和上游驶离波相遇的时刻t₃₄之后会开始增加，上游交叉口的最大排队长度取溢出前的最大排队和第二相位状态结束时刻的排队长度的较大值：

L_j+1,m＝Q_initial*ω₄/S₀+ω₁*t_j+1,m

L_j+1,m'＝ω₄(t₃₄-t_s)+ω₁(t₂+D₂-t₃₄)

L_j+1,m＝max{L_j+1,m,L_j+1,m'}

其中，G_s为每个信号周期的绿灯启亮时刻，ω₃为驶离波波速。

如图6所示，当相位状态处于第三相位状态时，则下游信号交叉口在该相位状态结束时刻的排队长度最大，为相邻上下游信号交叉口的间距L_total，下游信号交叉口车辆排队的溢出时刻t_s为：

L_j,m＝L_total

溢出发生后上下游交叉口可视作一个路段，在下游交叉口消散波和上游交叉口集结波相遇的时刻t_j+1,m产生上游交叉口的最大排队长度：

L_j+1,m＝ω₂(t_j+1,m-t₃)-L_total

如果排队溢出情况在该相位状态结束时还未解决，上游交叉口会出现剩余排队，则上游交叉口的二次排队长度计算如下：

Q_max＝Q_j,t+Q_j+1,t+q₁*(t_j+1,m-t₃)

L_j+1,se＝ω₄*Q_j+1,se/S₀

其中，Q_max为从下游停车线开始计数的最大排队车辆数，Q_j+1,t、Q_j,t分别为上下游交叉口在该相位状态开始时刻的排队车辆数，Q_j+1,se为上游交叉口在绿灯结束时的二次排队车辆数，L_j+1,se为上游交叉口在绿灯结束时的二次排队长度。

如图7所示，当相位状态处于第四相位状态时，下游交叉口的车辆排队从交叉口间距开始减小，若在下游绿灯结束时未能完全消散，计算剩余排队长度：

L_j,m＝L_total

L_j,se＝ω₄*Q_j,se/S₀

上游交叉口未消散的车辆会形成二次排队，加上该周期的初始排队进行排队长度的累加，在该相位状态结束时排队长度最大：

L_j+1,se＝ω₄*Q_j+1,t/S₀

L_j+1,m＝ω₂D₄+Q_initial*ω₄/S₀+L_j+1,se；

4)运用VISSIM建立信控干道的仿真模型，对排队长度估计方法进行精度验证。

本发明运用VISSIM建立信控干道的仿真模型，对排队长度估计方法进行精度验证，图2是青岛市福州南路的仿真路段，研究路段包括了主干路、次干路、十字交叉口和T型交叉口等道路情况。

建模首先根据道路几何数据和配时数据在VISSIM中构建路段模型，并采用实际获取的检测器流量数据标定路段模型的交通组成、路段车速分布和交叉口信号灯配时方案等参数，以保证仿真路网的交通状态尽可能地与实际状态吻合。其中，定点检测器数据采用2015年11月23日早高峰7点半到8点半的数据，检测器的位置如图1所示。最后，运行VISSIM的仿真路网，通过对比核查交叉口各进口道的流量与定点检测器数据集计的断面流量，确保了仿真路网流量与实际路网流量的一致性。

根据实际交通流的时变特征，在仿真模型中设置了低、中、高和分段变化四种车辆输入类型，分别为600veh/lane/h、1000veh/lane/h、1200veh/lane/h和600-1200-1200-600veh/lane/h.对于每个车辆输入类型，选取35、40、42三个随机种子进行仿真测试，共12组实验组。每次仿真时间为4200s，其中包括600s的预热时间和3600s的仿真计算时间。评价结果只取3600s计算时间得到的数值，计算最大排队长度的平均绝对差(MAE)和平均百分差(MAPE)，结果如表1所示。

n为检测周期数，为实测值，Y为计算值。

表1排队长度估计误差统计表

由仿真验证结果可知，实施例中排队长度的平均绝对差为13.58m，约为两辆车的长度，平均百分差为10.97％，故该排队长度估计方法的平均精度在89％以上。

Claims (7)

1.一种相邻上下游信号交叉口排队长度估计方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)获取定点检测器的车流量检测数据和位置，并计算在每个信号周期内，相邻上下游信号交叉口之间的直行车道上的初始排队长度，相邻上下游信号交叉口初始排队长度Q_initial为：

Q_C＝∑q_ab*R_a+∑q_ab*g_a

其中，Q_C为信号交叉口在一个信号周期内到达的总车辆数，q_ab为在一个信号周期内红绿灯间隔的秒级流量，R_a为一个信号周期内红灯间隔的时长，g_a为一个信号周期内绿灯间隔的时长，c为待估计信号交叉口一个信号周期的通行能力；

2)根据信号交叉口信号配时数据获取每个周期内相邻上下游信号交叉口的四种相位状态，包括第一相位状态：上游红灯下游红灯、第二相位状态：上游绿灯下游红灯、第三相位状态：上游绿灯下游绿灯以及第四相位状态：上游红灯下游绿灯；

3)根据相邻上下游信号交叉口的初始排队长度和相位状态，分别计算每个信号周期内的相邻上下游信号交叉口的排队长度，并分别获得上游信号交叉口的最大排队长度L_j+1,m、下游信号交叉口的最大排队长度L_j,m、上游信号交叉口出现最大排队长度的时刻t_j+1,m和下游信号交叉口出现最大排队长度的时刻t_j,m，具体包括以下步骤：

31)根据下游信号交叉口的秒级流量获取红灯间隔内排队的集结波波速；

32)根据占有率阈值判断下游信号交叉口是否溢出，若否，则相邻上下游信号交叉口的排队长度可以独立计算，并进行步骤33)，若是，则判断上游信号交叉口的排队长度受到下游信号交叉口的影响，并进行步骤34)；

33)获取排队集结波和消散波相遇时刻，该时刻对应的排队长度为最大排队长度；

34)根据不同的相邻上下游信号交叉口的相位状态计算每种相位状态对应的排队长度，并通过时序累加得到一个信号周期内的最大排队长度，所述的步骤34)中，

当相位状态处于第一相位状态时，则下游信号交叉口在第一相位状态结束时刻的排队长度最大，为相邻上下游信号交叉口的间距L_total，下游信号交叉口车辆排队的溢出时刻t_s为：

L_j,m＝L_total

t_j,m＝t₁+D₁

其中，t₁为第一相位状态的开始时刻，L_j,t1为下游交叉口在第一相位状态开始时刻的排队长度；

上游信号交叉口在第一相位状态结束时刻的排队长度最大：

t_j+1,m＝t₁+D₁

L_j+1,m＝Q_initial*ω₄/S₀+L_j+1,t1+ω₁(t₂-t₁)

其中，D₁为第一相位状态的持续时间，ω₁为集结波波速，ω₄为出现二次排队的集结波波速，S₀为饱和流率，L_j+1,t1为上游信号交叉口在第一相位状态开始时刻的排队长度，t₂为第二相位状态开始时刻。

2.根据权利要求1所述的一种相邻上下游信号交叉口排队长度估计方法，其特征在于，所述的步骤32)中，若当前下游路段出口道检测器占有率大于等于占有率阈值则判定下游信号交叉口溢出，若当前下游路段出口道检测器占有率小于占有率阈值则判定下游信号交叉口没有溢出，占有率阈值的计算式为：

其中，为定点检测器车流量的检测平均值，L_v为平均有效车长，v_f为自由流速度。

3.根据权利要求1所述的一种相邻上下游信号交叉口排队长度估计方法，其特征在于，所述的步骤33)中，上下游信号交叉口的最大排队长度的计算式均为：

Q_initial*ω₄/S₀+ω₁*t_max

其中，ω₁为集结波波速，t_max为排队集结波和消散波相遇时刻，q为直行车道的秒级流量，k_j为阻塞密度，v_f为自由流速度，ω₄为出现二次排队的集结波波速，S₀为饱和流率。

4.根据权利要求1所述的一种相邻上下游信号交叉口排队长度估计方法，其特征在于，所述的步骤34)中，

当相位状态处于第二相位状态时，则下游信号交叉口在该相位状态结束时刻的排队长度最大，为相邻上下游信号交叉口的间距L_total，下游信号交叉口车辆排队的溢出时刻t_s为：

L_j,m＝L_total

t_j,m＝t₂+D₂

其中，t₂为第二相位状态的开始时刻，L_j,t2为下游交叉口在第二相位状态开始时刻的排队长度，ω₁为集结波波速；

当上游交叉口产生最大排队的时刻在溢出时刻之后时，则上游信号交叉口在第二相位状态结束时刻的排队长度最大，则有：

L_j+1,m＝Q_initial*ω₄/S₀+L_j+1,t2+ω₁*D₂

t_j+1,m＝t₂+D₂

其中，ω₄为出现二次排队的集结波波速，S₀为饱和流率，D₂为第二相位状态的持续时间，L_j+1,t2为上游信号交叉口在第二相位状态开始时刻的排队长度；

当上游交叉口产生最大排队的时刻在溢出时刻之前时，上游信号交叉口的最大排队长度取溢出前的最大排队L_j+1,m″和第二相位状态结束时刻的排队长度L_j+1,m′的较大值，则有：

L_j+1,m″＝Q_initial*ω₄/S₀+ω₁*t_j+1,m

L_j+1,m′＝ω₄(t₃₄-t_s)+ω₁(t₂+D₂-t₃₄)

L_j+1,m＝max{L_j+1,m″,L_j+1,m′}

其中，ω₂为消散波波速，G_s为绿灯启亮时刻，t₃₄为集结波和驶离波相遇的时刻，ω₃为驶离波波速，t_s为下游信号交叉口车辆排队的溢出时刻。

5.根据权利要求1所述的一种相邻上下游信号交叉口排队长度估计方法，其特征在于，所述的步骤34)中，

当相位状态处于第三相位状态时，则下游信号交叉口在第三相位状态结束时刻的排队长度最大，为相邻上下游信号交叉口的间距L_total，下游信号交叉口车辆排队的溢出时刻t_s为：

L_j,m＝L_total

t_j,m＝t₃+D₃

其中，t₃为第三相位状态的开始时刻，L_j,t3为下游交叉口在第三相位状态开始时刻的排队长度，D₃为第三相位状态的持续时间，ω₁为集结波波速；

上游交叉口的最大排队时间t_j+1,m和长度L_j+1,m分别为：

L_j+1,m＝ω₂(t_j+1,m-t₃)-L_total

其中，L_j+1,t3为上游交叉口在第三相位状态开始时刻的排队长度，t₃₄为上游信号交叉口的集结波和上游信号交叉口的驶离波相遇的时刻，S₀为饱和流率，ω₂为消散波波速。

6.根据权利要求5所述的一种相邻上下游信号交叉口排队长度估计方法，其特征在于，若排队溢出情况在第三相位状态结束时未解决，上游信号交叉口出现二次排队，则上游交叉口的最大排队长度为：

L_j+1,m＝ω₂D₄+Q_initial*ω₄/S₀+L_j+1,se

L_j+1,se＝ω₄*Q_j+1,se/S₀

Q_max＝Q_j,t+Q_j+1,t+q₁*(t_j+1,m-t₃)

其中，L_j+1,se为上游信号交叉口的二次排队长度，ω₂为消散波波速，ω₃为驶离波波速，ω₄为出现二次排队的集结波波速，S₀为饱和流率，D₄为第四相位状态的持续时间，Q_j+1,se为上游信号交叉口在绿灯结束时的二次排队车辆数，Q_max为从下游停车线开始计数的最大排队车辆数，Q_j+1,t、Q_j,t分别为上下游信号交叉口在第三相位状态开始时刻的排队车辆数，t₄为第四相位状态的开始时刻，q₁为上游信号交叉口出口道检测器获得的秒级流量数据。

7.根据权利要求1所述的一种相邻上下游信号交叉口排队长度估计方法，其特征在于，所述的步骤34)中，

当相位状态处于第四相位状态时，若上一个相位状态结束时排队仍然溢出，则下游信号交叉口在第四相位状态时车辆排队从交叉口间距开始减小，下游信号交叉口的最大排队长度为上下游信号交叉口的间距，若在下游信号交叉口绿灯结束时未能完全消散，则剩余车辆成为二次排队，上游信号交叉口由上一相位状态未消散的车辆形成二次排队，并在第四相位状态排队向上游累积，在第四相位状态结束时刻排队长度达到最大，则有：

L_j+1,m＝ω₂D₄+Q_initial*ω₄/S₀+L_j+1,se

L_j,m＝L_total

L_j,se＝ω₄*Q_j,se/S₀

其中，L_total为相邻上下游信号交叉口的间距，Q_j,se为下游信号交叉口在绿灯结束时的二次排队车辆数，S₀为饱和流率，ω₂为消散波波速，ω₃为驶离波波速，t₃为第三相位状态开始时刻，D₄为第四相位状态的持续时间，L_j,se为上游信号交叉口的二次排队长度。