[發(fā)明專利]一種基于運(yùn)行車速預(yù)測的城市干道車隊離散模型的建模方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210327184.3
• 申請日: 2012-09-06
• 公開（公告）號: CN102855755A
• 公開（公告）日: 2013-01-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 別一鳴;裴玉龍;王琳虹;孫燁
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G08G1/00
• 分類號: G08G1/00;G08G1/042;G06F19/00
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標(biāo)事務(wù)所 23109
• 代理人: 楊立超

1.一種基于運(yùn)行車速預(yù)測的城市干道車隊離散模型的建模方法，其特征在于：所述一種基于運(yùn)行車速預(yù)測的城市干道車隊離散模型的建模方法的具體步驟如下：

步驟一、在城市干道(1)上交叉口出口下游的每條車道上布設(shè)感應(yīng)線圈檢測器(2)，且每個感應(yīng)線圈檢測器(2)與其最近的交通信號機(jī)(3)連接，信號機(jī)(3)采集每一輛機(jī)動車經(jīng)過感應(yīng)線圈檢測器(2)后端邊緣與前端邊緣時產(chǎn)生的脈沖信號，然后記錄每個脈沖信號產(chǎn)生的時刻；

步驟二、識別經(jīng)過感應(yīng)線圈檢測器(2)的機(jī)動車是否屬于同一個車隊；

步驟三、計算同一個車隊中的最高速度、最低速度、平均速度，并預(yù)測當(dāng)前經(jīng)過感應(yīng)線圈檢測器(2)的車隊的速度值；具體步驟為：

步驟三(一)、設(shè)當(dāng)前經(jīng)過感應(yīng)線圈檢測器(2)的為第M個車隊，該車隊中共有M_N輛機(jī)動車，第n輛車觸發(fā)感應(yīng)線圈檢測器(2)后端邊緣的時刻為t_Mn，其中1≤n≤M_n，觸發(fā)感應(yīng)線圈檢測器(2)前端邊緣的時刻為t′_Mn，那么第n輛車經(jīng)過感應(yīng)線圈檢測器(2)時的速度V_Mn為：

VMn=2tMn′-tMn]]>①；

步驟三(二)、計算第M個車隊中機(jī)動車的最大車速V_M?max：

VMmax=max(VM1,VM2,...VMMN)]]>②，

公式②中max為取最大函數(shù)；

步驟三(三)、計算第M個車隊中機(jī)動車的最小車速V_M?min：

VMmin=min(VM1,VM2,...VMMN)]]>③，

公式③中min為取最小函數(shù)；

步驟三(四)、計算第M個車隊的機(jī)動車平均車速

V‾M=mean(VM1,VM2,...VMMN)]]>④，

公式④中mean為取均值函數(shù)；

步驟三(五)、預(yù)測當(dāng)前經(jīng)過感應(yīng)線圈檢測器(2)的車隊的速度值，設(shè)當(dāng)前經(jīng)過感應(yīng)線圈檢測器(2)的為第K個車隊，采用三階移動平均方法預(yù)測該車隊的最高車速V′_K?max、最低車速V′_K?min、平均車速

VKmax′=V(K-1)max+V(K-2)max+V(K-3)max3]]>⑤

VKmin′=V(K-1)min+V(K-2)min+V(K-3)min3]]>⑥

V‾K′=V‾(K-1)+V‾(K-2)+V‾(K-3)3]]>⑦

公式⑤⑥⑦中，V_(K-1)max表示第K-1個車隊的最高車速，V_(K-2)max表示第K-2個車隊的最高車速，V_(K-3)max表示第K-3個車隊的最高車速，V_(K-1)min表示第K-1個車隊的最低車速，V_(K-2)min表示第K-2個車隊的最低車速，V_(K-3)min表示第K-3個車隊的最低車速，表示第K-1個車隊的平均車速，表示第K-2個車隊的平均車速，表示第K-3個車隊的平均車速；

步驟四、計算行程時間系數(shù)β：

β=V‾K′Vkmax′]]>⑧；

步驟五、計算平均行程時間T_α，用時段數(shù)表示

Tα=int(L′V‾K′×Δt)]]>⑨，

公式⑨中，L′表示感應(yīng)線圈檢測器(2)所在斷面與下游觀測斷面之間的距離，Δt表示單位時段長度，int表示取整函數(shù)；

步驟六、計算車隊離散系數(shù)α，車隊離散系數(shù)α受城市干道(1)上車流運(yùn)行方向的車道數(shù)的影響，設(shè)路段上車道數(shù)為X，則車隊離散系數(shù)α的計算公式為：

α=1.126·e-(q′/s-0.7860.107)2+0.793·e-(q′/s-0.8091.312)2,x=20.16·e-(q′/s-0.7410.146)2+0.771·e-(q′/s-0.7060.778)2,x=30.141·e-(q′/s-0.7660.062)2+0.771·e-(q′/s-0.7010.553)2,x=40.084·e-(q′/s-0.7440.06)2+0.815·e-(q′/s-0.7420.416)2,x=5]]>⑩，

公式⑩中，S表示感應(yīng)線圈檢測器(2)所在斷面下游交叉口一條進(jìn)口車道的飽和流率，q′表示預(yù)測第K個車隊經(jīng)過感應(yīng)線圈檢測器(2)時的流率，q′的計算公式為：

q′=[(K-1)N+(K-2)N+(K-3)N]/3(TK-1+TK-2+TK-3)/3]]>

其中(K-1)_N表示第K-1個車隊所包含的車輛數(shù)，T_K-1表示第K-1個車隊頭車觸發(fā)感應(yīng)線圈檢測器(2)與車隊尾車觸發(fā)感應(yīng)線圈檢測器(2)之間的時間差，(K-2)_N表示第K-2個車隊所包含的車輛數(shù)，T_K-2表示第K-2個車隊頭車觸發(fā)感應(yīng)線圈檢測器(2)與車隊尾車觸發(fā)感應(yīng)線圈檢測器(2)之間的時間差，(K-3)_N表示第K-3個車隊所包含的車輛數(shù)，T_K-3表示第K-3個車隊頭車觸發(fā)感應(yīng)線圈檢測器(2)與車隊尾車觸發(fā)感應(yīng)線圈檢測器(2)之間的時間差；

步驟七、計算平滑系數(shù)F：

F=11+α×β×Tα;]]>

步驟八、將經(jīng)過感應(yīng)線圈檢測器(2)的第K個車隊的機(jī)動車劃分至不同時段，具體步驟為：

步驟八(一)、以第K個車隊頭車觸發(fā)感應(yīng)線圈檢測器(2)后端邊緣的時刻記為0時刻，車隊尾車觸發(fā)感應(yīng)線圈檢測器(2)后端邊緣的時刻記為T_K；

步驟八(二)、以Δt為單位時段長度，將[0，T_K]時段內(nèi)經(jīng)過感應(yīng)線圈檢測器(2)的機(jī)動車劃分至不同時段；

步驟九、建立車隊離散模型，預(yù)測下游斷面的車流到達(dá)圖式：

Q′(m)＝F·Q(m-T_α)+(1-F)·Q(m-1)，m＞T_α

其中Q′(m)表示第K個車隊在第m個時段到達(dá)下游斷面的車輛數(shù)，Q(m-T_α)表示第K個車隊在m-T_α個時段通過感應(yīng)線圈檢測器(2)所在斷面的車輛數(shù)。