[發明專利]一種分車道實時排隊長度預測方法

有效

• 申請號: 201810632915.2
• 申請日: 2018-06-20
• 公開（公告）號: CN108765981B
• 公開（公告）日: 2021-03-02
• 發明（設計）人: 李冰;成衛;晏子;袁赟鋒
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學;曲靖公安局麒麟分局交通警察大隊;安徽科力信息產業有限責任公司
• 主分類號: G08G1/065
• 分類號: G08G1/065;G06Q10/04;G06Q50/26
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種分車道實時排隊長度預測方法，其特征在于：包括如下步驟：

步驟1：以某一車道綠燈放行結束時刻作為排隊長度預測起始時刻，并通過觀察獲取起始時刻的初始排隊長度，即為綠燈放行結束時剩余排隊車輛數，由于交通狀態的演化通常是由非飽和狀態向過飽和狀態過度，當從非飽和交通狀態對排隊長度進行估計時，此時初始排隊長度為0；

步驟2：以路段行程時間為時間差，確定上游斷面第一個設定間隔時間的放行時刻，其中設定間隔時間為2～5s；

步驟3：根據上游交叉口車輛行駛至下游交叉口不同車道的歷史車輛數比例，預測出排隊長度計算時段的各車道車流量比例，并與上游斷面駛出車輛相乘，得到下游不同車道從上游斷面駛出的車輛數；

步驟4：以設定間隔時間為間隔，運用Robertson車隊離散模型預測下游車輛到達率；

步驟5：根據第n個信號周期停車波波速以設定間隔時間為間隔，計算其排隊長度；

步驟6：考慮上一設定間隔時間結束后的累積排隊長度，修正上游斷面至隊尾的行程時間，對當前設定間隔時間排隊長度估計中Robertson車隊離散模型的離散模型進行修正；

步驟7：重復步驟6，計算出車道i第n個信號周期有效紅燈結束時的排隊長度

步驟8：確定啟動波與第n個信號周期停車波波速的相遇時刻，計算最大排隊長度

步驟9：根據消散波與有效綠燈時長計算剩余排隊長度，并以該排隊長度作為下一周期的剩余排隊長度，重復上述流程，實時對排隊長度進行預測；

所述步驟3的車流量比例根據采用三階移動平均方法的對排隊長度計算時段的比例進行預測，即將過去3個間隔時段到達車輛數的平均值作為下一個時段到達車輛數的預測值，公式為：式中：—第j個統計間隔內上游車輛行駛至下游交叉口某車道的車流量比例的預測值；X_j-1—第j-1個統計間隔內上游車輛行駛至下游交叉口某車道的車流量比例，X_j-2—第j-2個統計間隔內上游車輛行駛至下游交叉口某車道的車流量比例，X_j-3—第j-3個統計間隔內上游車輛行駛至下游交叉口某車道的車流量比例；

所述步驟4包括：

式中，為第n個周期第x+t個時段的車輛到達率；為第n個周期第x+t-1個時段的車輛到達率；為第n個周期第x個時段，上游停車線斷面的車輛通過率，取x為5秒的時間間隔進行計算；t為上述兩個斷面之間，車輛平均行駛時間的0.8倍，以時段數為單位；A為車流在運動過程中離散程度大小的一個系數，稱為車流離散系數，需根據觀察值修正；此外，Robertson模型假定的是從上游交叉口出來車輛全部直行，預測的是到下游交叉口全部的車輛，由于從上游斷面出來的車輛中混有轉向車流，而不同轉向車輛的比例會影響下游交叉口不同車道的到達率，所以在預測下游交叉口車輛到達率時需考慮上游交叉口車輛行駛至下游交叉口不同車道的流量比例，通過乘以來提前估計上游不同車道的車輛通過率；

所述步驟5中，首先以設定間隔時間為間隔，確定停車波波速計算公式為：

式中，k_j為阻塞密度，為第n個周期x+t時刻的車輛到達率、車流密度，為為路段車輛的平均行駛速度；

根據Robertson模型的要求，取x為5秒的時間間隔進行計算，記x＝5h，h＝1,2,3,…，停車波波速可進一步表示為：

此時可得第n個周期每5秒時間間隔內的排隊長度

步驟6中在排隊長度形成時，Robertson模型的兩個斷面為：上游停車線斷面與下游排隊隊尾斷面，上游停車線斷面固定不變，而下游排隊隊尾斷面隨著排隊長度的增加向后移動，此時的t隨著下游斷面的移動而變化，根據排隊長度與路段長度的比例關系可以得到，第h個時間間隔的行程時間為t_h：

式中，L為上下游斷面之間距離，為第n個周期從排隊長度預測起始時刻到最大排隊長度出現時刻的時長，ROUND表示對括號里的值進行四舍五入取整；進一步的Robertson模型可表示為：

式中為第n個周期5h+t_h時刻的車輛到達率，為第n個周期5h+t_h-1-1時刻的車輛到達率，為第n個周期第5h個時段，上游停車線斷面的車輛通過率，t_h-1第h-1個時間間隔的行程時間，A為車流在運動過程中離散程度大小的一個系數，稱為車流離散系數，需根據觀察值修正。