本发明涉及一种基于交通延误的交叉口信号灯配时设计方法。
背景技术：
目前，城市道路交叉口是交通重要节点，最大限度挖掘交叉口通行能力是缓解城市交通拥堵的解决手段之一，其中最优化交叉口信号灯配置是重点，城市交通拥堵主要集中在功能集中区域，如重要商业节点、学校及医院等，应对这类区域进行重点解决，现状信号灯控制主要应用为单个节点的智能控制及某条道路线型绿波控制，无法解决区域道路信号灯整体配时最优。通过研究区域信号灯控制系统，可以最大程度发挥交叉口通行能力，减少区域信号灯损耗，提高交叉口车辆运行效率。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种基于交通延误的交叉口信号灯配时设计方法，它可以分析出最优的交叉口信号灯配时方案，从而最大程度发挥交叉口的通行能力，减少区域信号灯损耗，提高交叉口车辆的运行效率。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种基于交通延误的交叉口信号灯配时设计方法，方法的步骤中含有：
(a)获取划定区域内的道路网的原始数据，原始数据中至少包括：道路网中的各条道路和各交叉口的几何尺寸、道路网中车辆的速度分布、道路网中的主车流流向、道路网中各主车流流向上的车流流量；
(b)采用vissim软件建立交通仿真模型，仿真模型的建立包括三个方面：
(b1)创建模拟的划定区域内的道路网；
(b2)确定输入参数：输入参数中包括道路网中的主车流流向、道路网中各主车流流向上的车流流量、道路网中车辆的速度分布、交叉口信号灯配时方案和道路网中的交通构成；
(b3)确定输出参数：输出参数中包括各主车流流向上的车辆交通延误；
(c)通过在交通仿真模型的输入参数中调整交叉口信号灯配时方案，得到不同交叉口信号灯配时方案下的各输出参数；
(d)确定最佳的交叉口信号灯配时方案；其中，最佳的交叉口信号灯配时方案对应的输出参数中，车辆交通延误数值最低。
进一步，一方面为了在调整交叉口信号灯配时方案时有个基准，从而减少调整时间，另一方面为了能够在得到最佳交叉口信号灯配时方案后方便实地调整，在所述的步骤(a)中，获取的原始数据中还包括：现状交叉口信号灯配时方案；在步骤(b)和步骤(c)之间还包括：通过步骤(b)建立的交通仿真模型，将现状交叉口信号灯配时方案作为交叉口信号灯配时方案输入，得到各主车流流向上的现状车辆交通延误；在步骤(c)中，在现状交叉口信号灯配时方案的基础上对交叉口信号灯配时方案进行调整。
进一步，现状交叉口信号灯配时方案中具有各交叉口的绿信比，调整交叉口信号灯配时方案的思路为：在现状交叉口信号灯配时方案中的各交叉口的绿信比的基础上，至少提高一个相应的交叉口的绿信比。
进一步提供了一种获取道路网中的主车流流向和道路网中车辆的速度分布的方法，获取道路网中的主车流流向和道路网中车辆的速度分布的方法为：获取道路网中的主车流流向和道路网中车辆的速度分布的方法为：收集通过划定区域内车辆的gps定位数据，通过gps定位数据得到道路网中的主车流流向和道路网中车辆的速度分布。
进一步，获取道路网中的主车流流向和道路网中车辆的速度分布的方法的具体步骤如下：
步骤一：gps定位数据的采集和gps基础数据库创建：
(1)gps定位数据的采集：利用手机gps定位仪采集车辆移动时的gps定位数据，gps定位数据中包括出行时间、接受卫星数、定位经度、定位纬度和速度；其中，定位经度和定位纬度、出行时间用于判断车辆所处的位置，接受卫星数用于判断gps定位数据的定位精度，速度用于判断车辆出行的状态；
(2)gps基础数据库创建：数据采集结束后，将gps定位数据导入计算机中，并根据用户编号、获取数据时间先后顺序将采集到的gps定位数据进行分类存储，形成gps基础数据库进行分析和处理；
步骤二：数据预处理：
(1)异常的gps定位数据的剔除：删除接受卫星数小于4颗和/或瞬时速度变化值大于25km/h的用户的gps定位数据；
(2)缺失的gps定位数据的修补：计算gps定位数据缺失前30秒轨迹中心点与gps定位数据缺失后30秒轨迹中心点的距离，若距离小于800米，则以这两个轨迹中心点为端点，以缺失gps定位数据时长为个数，均匀按照两个端点之间的经纬度差值修补轨迹点；其中，缺失的gps定位数据时长以秒为单位。
进一步，在gps定位数据的采集过程中，用户应在一天离开家出发前2-3分钟打开手机gps定位仪预热，并确保出行过程中手机gps定位仪始终处于开启状态，回家后2-3分钟后关闭手机gps定位仪。
进一步，在gps定位数据的采集过程中，gps定位数据的采集时间间隔为1秒。
采用了上述技术方案后，本方法通过手机gps定位仪采集的gps定位数据来获取道路网中的主车流流向和道路网中车辆的速度分布，并借助vissim软件建立交通仿真模型，并在交通仿真模型中输入不同的交叉口信号灯配时方案，得到不同的各主车流流向上的车辆交通延误，通过车辆交通延误等参数评价方案优劣，并提出优化方案，优化方案的选择中，选择其中最低的车辆交通延误数值对应的交叉口信号灯配时方案作为最佳的配时方案，其他输入参数可根据实际情况进行输入，非常方便，从而可以分析出最优的交叉口信号灯配时方案，最大程度发挥交叉口的通行能力，减少区域信号灯损耗，提高交叉口车辆的运行效率。
具体实施方式
为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例，对本发明作进一步详细的说明。
一种基于交通延误的交叉口信号灯配时设计方法，方法的步骤中含有：
(a)获取划定区域内的道路网的原始数据，原始数据中至少包括：道路网中的各条道路和各交叉口的几何尺寸、道路网中车辆的速度分布、道路网中的主车流流向、道路网中各主车流流向上的车流流量；
(b)采用vissim软件建立交通仿真模型，仿真模型的建立包括三个方面：
(b1)创建模拟的划定区域内的道路网；
(b2)确定输入参数：输入参数中包括道路网中的主车流流向、道路网中各主车流流向上的车流流量、道路网中车辆的速度分布、交叉口信号灯配时方案和道路网中的交通构成；
(b3)确定输出参数：输出参数中包括各主车流流向上的车辆交通延误；
(c)通过在交通仿真模型的输入参数中调整交叉口信号灯配时方案，得到不同交叉口信号灯配时方案下的各输出参数；
(d)确定最佳的交叉口信号灯配时方案；其中，最佳的交叉口信号灯配时方案对应的输出参数中，车辆交通延误数值最低。
在所述的步骤(a)中，获取的原始数据中还包括：现状交叉口信号灯配时方案；在步骤(b)和步骤(c)之间还包括：通过步骤(b)建立的交通仿真模型，将现状交叉口信号灯配时方案作为交叉口信号灯配时方案输入，得到各主车流流向上的现状车辆交通延误；在步骤(c)中，在现状交叉口信号灯配时方案的基础上对交叉口信号灯配时方案进行调整。
现状交叉口信号灯配时方案中具有各交叉口的绿信比，调整交叉口信号灯配时方案的思路为：在现状交叉口信号灯配时方案中的各交叉口的绿信比的基础上，至少提高一个相应的交叉口的绿信比。
获取道路网中的主车流流向和道路网中车辆的速度分布的方法为：获取道路网中的主车流流向和道路网中车辆的速度分布的方法为：收集通过划定区域内车辆的gps定位数据，通过gps定位数据得到道路网中的主车流流向和道路网中车辆的速度分布，具体步骤如下：
步骤一：gps定位数据的采集和gps基础数据库创建：
(1)gps定位数据的采集：利用手机gps定位仪采集车辆移动时的gps定位数据，gps定位数据中包括出行时间、接受卫星数、定位经度、定位纬度和速度；其中，定位经度和定位纬度、出行时间用于判断车辆所处的位置，从而得到车辆的行驶轨迹，接受卫星数用于判断gps定位数据的定位精度，速度用于判断车辆出行的状态；
(2)gps基础数据库创建：数据采集结束后，将gps定位数据导入计算机中，并根据用户编号、获取数据时间先后顺序将采集到的gps定位数据进行分类存储，形成gps基础数据库进行分析和处理；
步骤二：数据预处理：
(1)异常的gps定位数据的剔除：删除接受卫星数小于4颗和/或瞬时速度变化值大于25km/h的用户的gps定位数据；由于城市峡谷效应和建筑物遮挡时，手机gps信号会较弱，在较弱条件下，gps的轨迹点往往会发生较大的位置偏移，4颗可见卫星是准确定位的前提条件；
(2)缺失的gps定位数据的修补：由于用户在室内或者高架下移动时，手机gps定位仪信号会被建筑物遮蔽，造成无法数据采集，gps轨迹点将出现缺失段，计算gps定位数据缺失前30秒轨迹中心点与gps定位数据缺失后30秒轨迹中心点的距离，若距离小于800米，则以这两个轨迹中心点为端点，以缺失gps定位数据时长为个数，均匀按照两个端点之间的经纬度差值修补轨迹点；其中，缺失的gps定位数据时长以秒为单位；
在gps定位数据的采集过程中，用户应在一天离开家出发前2-3分钟打开手机gps定位仪预热，并确保出行过程中手机gps定位仪始终处于开启状态，回家后2-3分钟后关闭手机gps定位仪。
在gps定位数据的采集过程中，gps定位数据的采集时间间隔为1秒；如果间隔时间过长会增加道路网中的主车流流向、速度分布等信息识别的误差。
本发明的工作原理如下：
本方法通过手机gps定位仪采集的gps定位数据来获取道路网中的主车流流向和道路网中车辆的速度分布，并借助vissim软件建立交通仿真模型，并在交通仿真模型中输入不同的交叉口信号灯配时方案，得到不同的各主车流流向上的车辆交通延误，通过车辆交通延误等参数评价方案优劣，并提出优化方案，优化方案的选择中，选择其中最低的车辆交通延误数值对应的交叉口信号灯配时方案作为最佳的配时方案，其他输入参数可根据实际情况进行输入，非常方便，从而可以分析出最优的交叉口信号灯配时方案，最大程度发挥交叉口的通行能力，减少区域信号灯损耗，提高交叉口车辆的运行效率。
以上所述的具体实施例，对本发明解决的技术问题、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。