一种路口相序通行效益评价方法及交通评价方法

1.本发明涉及一种效益评价方法及交通评价方法，特别是涉及一种路口相序通行效益评价方法及采用所述路口相序通行效益评价方法的交通评价方法。


背景技术：

2.目前路口相序设计一般主要有双向直行和左转通行和单向直行左转等方式，相序配时一般采用webster配时方法。随着城市机动车辆的增加，传统相序设计和相序配时没有跟随路口实际车流量而进行调整，导致路口发生拥堵的现象越来越严重。
3.目前，为了进一步提高路口车辆通行效率，城市管理部门提出了路口可变车道与可调整相序相时，使得路口车辆通行效率有了较大改善。目前评价路口车辆通行效率往往根据车辆路口等待时间，排队长度等参数。但是，对于路口相序设计的评价准则尚无统一标准。而随着人们环保意识的增强，路口车辆通行能耗等也应该作为评价路口通行效益的一部分。
4.因此，为避免现有路口相序相时设计和评价的不足之处，解决现有路口相序通行效益低的问题，提供一种路口相序通行效益评价方法及其装置。


技术实现要素：

5.基于此，为解决现有路口相序通行效益低的技术问题，本发明提供一种路口相序通行效益评价方法及采用所述路口相序通行效益评价方法的交通评价方法。
6.本发明采用以下方案实现：一种路口相序通行效益评价方法，假定路口通行相序的每个周期内共有m+1个相序；所述路口相序通行效益评价方法包括以下步骤：
7.s1、计算路口通行效益：
[0008][0009]
其中，b表示路口通行效益；i表示路口的当前相序序号，i＝0，1，2，
……
，m；b
i
表示当前相序序号为i时路口所有车辆的通行总效益；
[0010]
s2、计算路口通行效益预警系数r
n,k
，所述通行效益预警系数r
n,k
的计算方法为：
[0011]
s21、计算不同相序序号下，路口所有车辆的通行总效益与路口通行效益的差的绝对值：
[0012]
δb
i
＝|b
i
‑
b|
[0013]
其中，
△
b
i
表示相序序号为i时路口所有车辆的通行总效益b
i
与路口通行效益b的差；
[0014]
s22、获取最大绝对值
△
b：
△
b＝max{
△
b
i
，i＝0，1，2，
……
，m}，
[0015]
s23、找到最大绝对值对应的相序序号，记为相序序号k；
[0016]
s24、计算相序序号k的路口通行效益预警系数r
k
：
[0017][0018]
s25、如果连续n个周期找到的最大绝对值对应的相序序号k相同，则用n个路口通行效益预警系数r
k
进行平均得到平均路口通行效益预警系数r
n,k
：
[0019][0020]
其中，r
n,k
表示连续n个周期、相序序号k的平均路口通行效益预警系数；
[0021]
r
n,k
为当前周期n、相序序号k的路口通行效益预警系数；
[0022]
r
n
‑1为上一个周期n
‑
1、相序序号k的路口通行效益预警系数；
[0023]
r1‑
k
为n个周期的第1个周期、相序序号k的路口通行效益预警系数；
[0024]
s3、路口通行效益预警
[0025]
根据路口通行效益预警系数r
n,k
，与不同交通饱和度的相位通行效益预警系数进行比较，得到相应的预警等级：
[0026]
当r
n,k
≤r
l
时，判定当前周期n的m+1个相序的相序号排序合理；
[0027]
当r
l
＜r
n,k
≤r
m
时，判定当前周期n的m+1个相序的相序号排序需要警惕，提示关注相序序号k；
[0028]
当r
n,k
＞r
h
＞r
m
时，判定当前周期n的m+1个相序的相序号排序不合理，提示调整相序序号k；
[0029]
其中，r
l
为路口通行效益预警系数下限值，r
m
为路口通行效益预警系数提醒限值，r
h
为路口通行效益预警系数上限值。
[0030]
作为上述方案的进一步改进，当前相序序号为i时路口所有车辆的通行总效益b
i
的计算方法为：
[0031][0032]
其中，g
i
为当前相序序号为i时路口通行车辆总数；n
i
为当前相序序号为i时路口当前通行车辆；b
n,i
为当前相序序号为i时路口当前通行车辆n
i
的车辆通行效益。
[0033]
进一步地，当前相序序号为i时路口当前通行车辆n
i
的车辆通行效益b
n,i
的计算方法为：
[0034]
b
n,i
＝e0/e
i
；
[0035]
其中，e0为车辆按照道路通畅时，即平均速度v0正常行驶l
iz
至l
it
时所产生的通行能耗，l
iz
为路口斑马线位置，l
it
为时刻t的车辆位置；e
i
为在当前相序序号i下路口当前通行车辆n
i
的行驶l
iz
至l
it
时所产生的通行能耗。
[0036]
再进一步地，e0和e
i
的计算方法相同，所述通行能耗的计算方法为：
[0037]
e
i
＝e
iw
+e
ip
[0038]
其中，e
i
表示通行能耗，e
iw
表示车辆的怠速能耗，e
ip
表示车辆的行驶能耗。
[0039]
优选地，怠速能耗e
iw
根据车辆等待时间t
iw
来计算：
[0040]
e
iw
＝t
iw
×
p
iw
[0041]
其中，p
iw
为车辆的怠速功率，由车辆性能参数计算或实际测量得到；
[0042]
t
iw
为车辆车速为零至车速不为零时的车辆等待时间。
[0043]
优选地，车辆等待时间t
iw
的计算方法为：
[0044]
假定对路口车辆取像的n1幅图像的间隔时间为
△
t，n1幅图像中车辆位置分别为p
i,t
‑
n1
△
t
、
……
、p
i,t
‑2△
t
、p
i,t
‑△
t
、p
i,t
，计算车辆在时刻t的位置l
it
：
[0045]
l
it
＝ρ(p
i,t
‑
n1δt
+
……
+p
i,t
‑2△
t
+p
i,t
‑△
t
+p
i,t
)/n1
[0046]
其中，ρ表示车辆图像位置到车辆实际位置的转换系数；
[0047]
利用车辆前后时刻的位置差来计算时刻t车辆行驶速度v
it
：
[0048]
v
it
＝(l
it
‑
l
i(t
‑△
t)
)/
△
t
[0049]
如果v
it
小于一个设定极小值ε，则认为车辆在时刻t时速度为零，否则不为零；
[0050]
当v
it
不为零时，则车辆等待时间t
iw
为车速不为零时的时刻减去车速为零的其实时刻。
[0051]
进一步地，行驶能耗e
ip
根据车辆通行时间t
ip
来计算：
[0052]
e
ip
＝t
ip
×
p
ip
；
[0053]
其中，p
ip
为车辆的通行功率；
[0054]
t
ip
为在当前相序序号i下路口车辆行驶l
iz
至l
it
的时间。
[0055]
再进一步地，通行功率p
ip
的计算方法为：
[0056]
p
ip
＝(w
×
f+c
d
av
ip2
)
×
v
ip
/η；
[0057]
其中，w为车辆的自重，f为车辆轮胎的滚动摩擦系数，c
d
为车辆的风阻系数，a为车辆的迎风面积，η为车辆的机械转换效率，v
ip
＝(l
z
‑
l
it
)/t
ip
。
[0058]
再进一步地，通行时间t
ip
的计算方法为：
[0059]
当车辆在时刻t时速度为零，在时刻(t+δt)时速度不为零，则从摄像图片计算车辆位置，当车辆通过路口斑马线位置l
z
时，记录车辆i通过时间t
ip
；
[0060]
t
ip
＝t
ip
‑
t。
[0061]
本发明还提供一种交通评价方法，其包括步骤：采用路段临时停车评价方法对待评价路段做出路段临时停车评价；所述待评价路段具有至少一个路口，采用上述任意路口相序通行效益评价方法评价所述路口的路口相序通行效益。
[0062]
本发明还提供一种路口相序通行效益评价装置，其采用上述任意路口相序通行效益评价方法；所述路口相序通行效益评价装置包括：
[0063]
路口通行效益计算单元，其用于计算路口通行效益；
[0064]
路口通行效益预警系数计算单元，其用于根据所述路口通行效益计算路口通行效益预警系数；
[0065]
路口通行效益预警单元，其用于根据路口通行效益预警系数r
n,k
，与不同交通饱和度的相位通行效益预警系数进行比较，得到相应的预警等级：
[0066]
当r
n,k
≤r
l
时，判定当前周期n的m+1个相序的相序号排序合理；
[0067]
当r
l
＜r
n,k
≤r
m
时，判定当前周期n的m+1个相序的相序号排序需要警惕，提示关注相序序号k；
[0068]
当r
n,k
＞r
h
＞r
m
时，判定当前周期n的m+1个相序的相序号排序不合理，提示调整相序序号k；
[0069]
其中，r
l
为路口通行效益预警系数下限值，r
m
为路口通行效益预警系数提醒限值，
r
h
为路口通行效益预警系数上限值。
[0070]
本发明通过综合车辆通行效率和通行能耗，计算车辆通行效益，给出路口相序评价准则，为路口相序设计及评价提供了一种依据。通过上述方法可以提高路口相序通行效益，既节约了通行时间又降低了能源消耗，弥补了现有技术的空白，便于节约能源和保护环境。
附图说明
[0071]
图1为本发明实施例的一种路段临时停车评价方法的流程图。
[0072]
图2为采用图1所示方法的车道和车辆示意图。
[0073]
图3为采用图1所示方法的路段临时停车评价装置的结构框图。
[0074]
图4为本发明实施例的一种路口相序通行效益评价方法的流程图。
[0075]
图5为本发明实施例的一种路口相序通行效益评价装置的结构框图。
[0076]
图6为本发明实施例的一种路口相序通行效益评价方法的通行效益评价流程图。
具体实施方式
[0077]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0078]
需要说明的是，当组件被称为“安装于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“固定于”另一个组件，它可以是直接固定在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。
[0079]
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“或/及”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
[0080]
本发明的交通评价方法其包括步骤：
[0081]
采用路段临时停车评价方法对待评价路段做出路段临时停车评价；
[0082]
所述待评价路段具有至少一个路口，采用路口相序通行效益评价方法评价所述路口的路口相序通行效益。
[0083]
针对路段临时停车评价方法的介绍如下所述。
[0084]
路段临时停车评价方法为避免现有车辆临时停车监管技术的不足之处，解决车辆违停评价和提供路段临停设计依据的问题。请参阅图1，路段临时停车评价方法包括以下步骤：
[0085]
一、判定待评价路段上的违停车辆；
[0086]
二、根据所述违停车辆，评价相应违停车辆造成的影响系数；
[0087]
三、比较违停影响系数与不同交通饱和度的违停影响系数违停影响系数得到相应的违停预警等级，并发送相应违停提示；
[0088]
四、间隔一定时间进行再次判定，如果连续多次出现同一车辆违停，则发送违停信息到交通指挥中心报备；
[0089]
五、道路临停依据：计算所述待评价路段在不同时段和车流量时的临停影响系数，如果临停影响系数小于临停预设值，则作为临停车位的相应临停时段的划定参考依据。
[0090]
如图2所示，在本实施例中，假定当前路段共有两个行驶车道，分别为车道1和车道2，用编号n表示，如下图1所示。当前车辆行驶在车道1上，也就是n＝1，如果行驶在车道2，分析也是类似。
[0091]
车辆正常行驶不发生变换车道行为。如果前方车辆违停，在满足变换车道条件下，当前车辆可以变换车道继续前行。
[0092]
在步骤一中，所述车辆违停的判定方法包括步骤：
[0093]
(1)计算车辆的平均车速
[0094]
对待评价路段上的位于每个车道编号上的所有车辆位置按照当前车道编号上的行驶方向进行排序；
[0095]
获取时刻t1时，所述待评价路段上所有车辆的位置，记为s
n1m,t1
：表征时刻t1时，所述待评价路段上位于车道编号n1上的车辆编号m的车辆位置s
n1m,t1
；
[0096]
计算时刻t1时，所述待评价路段上所有车辆的车速：通过前后时间间隔δt1，计算出车辆的平均车速，记为v
n1m,t1
，表征时刻t1时，所述待评价路段上位于车道编号n1上的车辆编号m的车辆的平均车速v
n1m,t1
；v
n1m,t1
＝(s
n1m,t1
‑
s
n1m,(t1
‑
δt1)
)/δt1；
[0097]
如果车辆的平均车速连续n2次计算均小于一个预设值ε1，则判定相应车辆停车。
[0098]
在本实施例中，当前时刻t的两个车道的车辆位置由固定端通过移动端获取，分别记作s
nm,t
，其中n表示车道编号，此处n＝1，m表示当前车辆编号，按照当前路段行驶方向进行排序，t表示时刻t。
[0099]
车辆i速度v
ni,t
：
[0100]
通过前后时间间隔δt，可以计算出车辆平均速度v
ni,t
＝(s
ni,t
‑
s
ni,(t
‑
δt)
)/δt。
[0101]
通过连续计算3次车辆平均速度，如果都小于预设值ε，则判定当前车辆停车，即：
[0102]
如果max(v
ni,t
，v
ni,,(t
‑
δt)
，v
ni,,(t
‑
2δt)
)<ε，则当前车辆处于停车状态。
[0103]
(2)计算车辆的跟车距离
[0104]
根据车辆距离前方最近车距的车辆，计算跟车距离d
n1m,t1
：表征时刻t1时，车辆编号m的车辆距离前方最近车距的车辆即车辆编号m
‑
1的车辆之间的跟车距离d
n1m,t1
；d
n1m,t1
＝s
n1(m
‑
1),t1
‑
s
n1m,t1
；
[0105]
根据预设的一个最小行驶速度v
min
，计算车辆的最小跟车距离l
minf
：l
minf
＝l
0f
+l
df
；l
0f
为驾驶员的反应距离，l
0f
＝v
min
*t0，t0为驾驶员的制动反应时间；l
df
为车辆的最小制动距离，l
df
＝(v
min
)2/(2*dmax)，d
max
为车辆的最大制动减速度。
[0106]
在本实施例中，根据车辆i距离前方最近车辆的距离，用于计算跟车距离：
[0107]
d
ni,t
＝s
n(i
‑
1),t
‑
s
ni,t
[0108]
根据经验或者交通规章预设最小行驶速度v
min
，可以计算车辆最小跟车距离：
[0109]
l
minf
＝l
0f
+l
df
[0110]
其中，反应距离l
0f
＝v
min
*t0，人的制动反应时间为t0。
[0111]
最小制动距离l
df
＝(v
min
)2/(2*dmax)，匀减速位移公式。
[0112]
(3)判定车辆是否违停
[0113]
如果车辆停车、且跟车距离大于最小跟车距离，则判定相应车辆违停。
[0114]
在本实施例中，如果车辆停车并且跟车距离大于最小跟车距离，即同时满足以下两个条件：
[0115]
1)max(v
ni,t
，v
ni,,(t
‑
δt)
，v
ni,,(t
‑
2δt)
)<ε
[0116]
2)d
ni,t
>l
minf
[0117]
则判定当前车辆违停。
[0118]
在步骤二中，根据所述违停车辆，评价相应违停车辆造成的影响系数。按照图2，首先，确定违停影响路段：当前违停车辆与距离前方最近车距的违停车辆之前的路段为违停影响路段。
[0119]
其次，计算当前违停车辆的违停影响系数r；
[0120][0121]
其中，n3表示当前违停车辆所在的违停影响路段内的车辆总数，n
d
表示当前违停车辆违停影响路段内的减速车辆总数，n
c
表示当前违停车辆违停影响路段内的变换车道车辆总数，w
d
和w
c
分别表示减速车辆和变换车道车辆的加权因子。
[0122]
w
d
和w
c
可以通过试验进行标定得到。
[0123]
n
d
和n
c
，以及n3，都可以通过固定端获取移动端的位置进行计算得到，不再详细说明。
[0124]
在步骤三中，比较违停影响系数r与不同交通饱和度的违停影响系数违停影响系数得到相应的违停预警等级，并发送相应违停提示：
[0125]
①
r<＝r
l
，则发送违章停车
‑
影响较轻
‑
尽快驶离；
[0126]
②
r
l
<r<＝r
m
，则发送违章停车
‑
影响较大
‑
尽快驶离；
[0127]
③
r
m
<r<＝r
h
，则发送违章停车
‑
影响很大
‑
尽快驶离；
[0128]
④
r
h
<r，则发送违章停车
‑
影响严重
‑
尽快驶离；
[0129]
其中，道路交通饱和度从低到高依次设置：r
l
为道路交通饱和度较低时的违停影响系数，r
m
为道路交通饱和度中等时的违停影响系数，r
h
为道路交通饱和度较高时的违停影响系数为r
h
。
[0130]
在本实施例中，根据软件仿真或者路口实际测量可以分别得到道路不同交通饱和度时，违停车辆的违停影响系数。假定道路交通饱和度较低(10％)的违停影响系数为r
l
，道路交通饱和度中等时(40％)的违停影响系数为r
m
和道路交通饱和度较高时(85％)的违停影响系数为r
h
。
[0131]
根据计算违停车辆的违停影响系数r，与不同交通饱和度的违停影响系数违停影响系数r进行比较，可以得到相应的违停预警等级，发送违停提示给移动端。
[0132]
本发明的路段临时停车评价方法实现时，可采用一种路段临时停车评价装置来实现。如图3所示，所述路段临时停车评价装置包括至少一个移动端、至少一个固定端。
[0133]
一辆车辆内安装一个所述移动端，所述移动端用于提供相对应车辆的位置和车辆行驶证信息。移动端包括定位单元和无线通信两大部分。定位单元提供相对应车辆的位置和车辆行驶证信息。
[0134]
固定端安装在所述待评价路段内，用于实时获取并存储所述待评价路段内所有移动端发送的相应车辆的位置和车辆行驶证信息。所述固定端包括数据处理和无线通信量大部分。固定端的无线通信部分和移动端的无线通信部分之间实现无线通信，达成信息交流。
[0135]
数据处理部分包括违停车辆判定装置、影响系数评价装置、违停预警等级设定装置。所述违停车辆判定装置用于判定待评价路段上的违停车辆，实现路段临时停车评价方法的第一步。所述影响系数评价装置用于根据所述违停车辆，评价相应违停车辆造成的影响系数，实现路段临时停车评价方法的第二步。所述违停预警等级设定装置比较所述违停影响系数与不同交通饱和度的违停影响系数违停影响系数得到相应的违停预警等级，并发送相应违停提示，实现路段临时停车评价方法的第三步。
[0136]
本发明移动端固定安装在行驶车辆中，并向固定端发送实时信息。实时信息中包括位置和车辆行驶证等。固定端获取当前路段内的移动端的实时信息后，并计算得到路段内不同行驶车辆的速度信息，进一步判定是否存在车辆违停，将处理结果反馈给对应违停车辆的移动端，并同时发送到交通指挥中心。本发明通过车辆实时速度判定是否存在违停，进一步计算车辆违停对路段交通的违停影响系数，为车辆违停评价和路段临停设计提供依据。本发明通过上述方法可以有效提示车辆违停，降低临停对道路交通的影响，弥补了现有技术的空白。
[0137]
针对路口相序通行效益评价方法的介绍如下所述，请参阅图4，本发明的路口相序通行效益评价方法主要包括三大步骤：
[0138]
s1、计算路口通行效益；
[0139]
s2、根据所述路口通行效益计算路口通行效益预警系数；
[0140]
s3、根据所述路口通行效益预警系数进行路口通行效益预警。
[0141]
在步骤s1中，路口通行效益的计算方法采用：
[0142][0143]
其中，b表示路口通行效益；i表示路口的当前相序序号，i＝0，1，2，
……
，m；b
i
表示当前相序序号为i时路口所有车辆的通行总效益。
[0144]
当前相序序号为i时路口所有车辆的通行总效益b
i
的计算方法为：
[0145][0146]
其中，g
i
为当前相序序号为i时路口通行车辆总数；n
i
为当前相序序号为i时路口当前通行车辆；b
n,i
为当前相序序号为i时路口当前通行车辆n
i
的车辆通行效益。
[0147]
当前相序序号为i时路口当前通行车辆n
i
的车辆通行效益b
n,i
的计算方法为：
[0148]
b
n,i
＝e0/e
i
；
[0149]
其中，e0为车辆按照道路通畅时，即平均速度v0正常行驶l
iz
至l
it
时所产生的通行能耗，l
iz
为路口斑马线位置，l
it
为时刻t的车辆位置；e
i
为在当前相序序号i下路口当前通行车辆n
i
的行驶l
iz
至l
it
时所产生的通行能耗。
[0150]
e0和e
i
的计算方法相同，所述通行能耗的计算方法为：
[0151]
e
i
＝e
iw
+e
ip
[0152]
其中，e
i
表示通行能耗，e
iw
表示车辆的怠速能耗，e
ip
表示车辆的行驶能耗。
[0153]
怠速能耗e
iw
根据车辆等待时间t
iw
来计算：
[0154]
e
iw
＝t
iw
×
p
iw
[0155]
其中，p
iw
为车辆的怠速功率，由车辆性能参数计算或实际测量得到；
[0156]
t
iw
为车辆车速为零至车速不为零时的车辆等待时间。
[0157]
车辆等待时间t
iw
的计算方法为：
[0158]
假定对路口车辆取像的n1幅图像的间隔时间为
△
t，n1幅图像中车辆位置分别为p
i,t
‑
n1
△
t
、
……
、p
i,t
‑2△
t
、p
i,t
‑△
t
、p
i,t
，计算车辆在时刻t的位置l
it
：
[0159]
l
it
＝ρ(p
i,t
‑
n1δt
+
……
+p
i,t
‑2△
t
+p
i,t
‑△
t
+p
i,t
)/n1
[0160]
其中，ρ表示车辆图像位置到车辆实际位置的转换系数；
[0161]
利用车辆前后时刻的位置差来计算时刻t车辆行驶速度v
it
：
[0162]
v
it
＝(l
it
‑
l
i(t
‑△
t)
)/
△
t
[0163]
如果v
it
小于一个设定极小值ε，则认为车辆在时刻t时速度为零，否则不为零；
[0164]
当v
it
不为零时，则车辆等待时间t
iw
为车速不为零时的时刻减去车速为零的其实时刻。
[0165]
行驶能耗e
ip
根据车辆通行时间t
ip
来计算：
[0166]
e
ip
＝t
ip
×
p
ip
；
[0167]
其中，p
ip
为车辆的通行功率；
[0168]
t
ip
为在当前相序序号i下路口车辆行驶l
iz
至l
it
的时间。
[0169]
通行功率p
ip
的计算方法为：
[0170]
p
ip
＝(w
×
f+c
d
av
ip2
)
×
v
ip
/η；
[0171]
其中，w为车辆的自重，f为车辆轮胎的滚动摩擦系数，c
d
为车辆的风阻系数，a为车辆的迎风面积，η为车辆的机械转换效率，v
ip
＝(l
z
‑
l
it
)/t
ip
。
[0172]
通行时间t
ip
的计算方法为：
[0173]
当车辆在时刻t时速度为零，在时刻(t+
△
t)时速度不为零，则从摄像图片计算车辆位置，当车辆通过路口斑马线位置l
z
时，记录车辆i通过时间t
ip
；
[0174]
t
ip
＝t
ip
‑
t。
[0175]
在步骤s2中，所述通行效益预警系数r
n,k
的计算方法为：
[0176]
s21、计算不同相序序号下，路口所有车辆的通行总效益与路口通行效益的差的绝对值：
[0177]
δb
i
＝|b
i
‑
b|
[0178]
其中，
△
b
i
表示相序序号为i时路口所有车辆的通行总效益b
i
与路口通行效益b的差；
[0179]
s22、获取最大绝对值
△
b：
△
b＝max{
△
b
i
，i＝0，1，2，
……
，m}，
[0180]
s23、找到最大绝对值对应的相序序号，记为相序序号k；
[0181]
s24、计算相序序号k的路口通行效益预警系数r
k
：
[0182][0183]
s25、如果连续n个周期找到的最大绝对值对应的相序序号k相同，则用n个路口通
行效益预警系数r
k
进行平均得到平均路口通行效益预警系数r
n,k
：
[0184][0185]
其中，r
n,k
表示连续n个周期、相序序号k的平均路口通行效益预警系数；
[0186]
r
n,k
为当前周期n、相序序号k的路口通行效益预警系数；
[0187]
r
n
‑1为上一个周期n
‑
1、相序序号k的路口通行效益预警系数；
[0188]
r
1,k
为n个周期的第1个周期、相序序号k的路口通行效益预警系数。
[0189]
在步骤s3中，路口通行效益预警具体为：
[0190]
根据路口通行效益预警系数r
n,k
，与不同交通饱和度的相位通行效益预警系数进行比较，得到相应的预警等级：
[0191]
当r
n,k
≤r
l
时，判定当前周期n的m+1个相序的相序号排序合理；
[0192]
当r
l
＜r
n,k
≤r
m
时，判定当前周期n的m+1个相序的相序号排序需要警惕，提示关注相序序号k；
[0193]
当r
n,k
＞r
h
时，判定当前周期n的m+1个相序的相序号排序不合理，提示调整相序序号k；
[0194]
其中，r
l
为路口通行效益预警系数下限值，r
m
为路口通行效益预警系数提醒限值，r
h
为路口通行效益预警系数上限值。
[0195]
本实施的路口相序通行效益评价方法在实现时，可采用一种路口相序通行效益评价装置来实现，如图5所示，所述路口相序通行效益评价装置可包括控制单元、无线通信模块、存储单元、逻辑综合单元、预警提示模块。控制单元实现评价算法并与各单元交互数据，无线通信模块实现装置与交通指挥中心之间的通信功能，存储单元存储路口历史通行效益数据，逻辑综合单元实现路口通行效益计算，预警提示模块实现对通行效益进行预警提示。本发明通过综合车辆通行效率和通行能耗，计算车辆通行效益，给出路口相序评价准则，为路口相序设计及评价提供了一种依据。本发明通过上述方法可以提高路口相序通行效益，既节约了通行时间又降低了能源消耗，弥补了现有技术的空白。
[0196]
控制单元可包括路口通行效益计算单元、路口通行效益预警系数计算单元、路口通行效益预警单元。由控制单元实现相应的路口相序通行效益评价方法，如：路口通行效益计算单元用于计算路口通行效益；路口通行效益预警系数计算单元用于根据所述路口通行效益计算路口通行效益预警系数；路口通行效益预警单元用于根据路口通行效益预警系数r
n,k
，与不同交通饱和度的相位通行效益预警系数进行比较，得到相应的预警等级。
[0197]
请结合图6，路口相序通行效益评价装置在具体实施时，可以采用如下具体的方式。
[0198]
首先，摄像单元获取当前相序车道车辆信息，计算得到当前相序车辆等待时间和通行时间，进一步计算车辆通行能耗和通行效益。然后依次计算当前周期其余相序车辆通行效益。再计算路口通行效益和通行效益预警系数。最后根据通行效益预警系数与不同交通饱和度时的相位通行效益预警系数进行比较，并实时发送预警信息。
[0199]
具体步骤如下：
[0200]
假定路口通行相序(phasesequence)共有m+1个相序，记作s0s1s2…
s
m
。当前为周期n，从相序s0开始依次计算通行效益。
[0201]
(1)相序s0车辆i等待时间t
iw
：(waiting time)
[0202]
假定摄像单元两幅图像间隔时间为
△
t，图片车辆位置为p，由于图像之间间隔时间较小，因此可以选定连续三张图片计算同一车辆i在当前时刻t的位置l
it
。
[0203]
备注：p
it
表示时刻t车辆在图片中的位置，ρ表示图片位置转到实际位置的转换系数(可以通过标定或摄像头参数计算得到)。
[0204]
利用车辆前后时刻的位置差来计算时刻t车辆行驶速度v
it
：
[0205][0206]
如果v
it
小于某一设定极小值ε，则认为车辆在时刻t时速度为零，也就是停止等待。
[0207]
当车辆在时刻t时速度为零，在时刻t’时速度不为零时，则车辆i等待时间为：
[0208]
t
iw
＝t
’‑
t
[0209]
(2)相序s0车辆通行时间t
ip
：(passing time)
[0210]
当车辆在时刻t时速度为零，在时刻(t+
△
t)时速度不为零，则从摄像图片计算车辆位置，当车辆通过路口斑马线位置l
z
时，记录车辆通过时间t
ip
，则车辆通行时间t
ip
为：
[0211]
t
ip
＝t
ip
‑
t；
[0212]
可以根据车辆通行距离计算得到平均通行速度：
[0213]
v
ip
＝(l
z
‑
l
it
)/t
ip
[0214]
(3)相序s0车辆i通行能耗e
i
(energy consumption)
[0215]
车辆i的能耗可以分为两部分，怠速能耗e
iw
和行驶能耗e
ip
：
[0216]
e
i
＝e
iw
+e
ip
[0217]
怠速能耗e
iw
可以根据车辆等待时间来计算：
[0218]
e
iw
＝t
iw
×
p
iw
；p
iw
为车辆怠速功率，可以由车辆性能参数计算或实际测量得到。
[0219]
行驶能耗e
ip
可以根据车辆通行时间和速度来计算：
[0220]
e
ip
＝t
ip
×
p
ip
；
[0221]
其中，p
ip
为车辆通行功率。
[0222]
p
ip
＝(w
×
f+c
d
av
ip2
)
×
v
ip
/η；
[0223]
其中，w为车辆自重，f为滚动摩擦系数，c
d
为风阻系数，a为迎风面积，η为机械转换效率。在路况、环境及车辆参数不变的情况下，上述参数均可以看成常量。
[0224]
(4)相序s0车辆通行效益b
i
trafficbenefit
[0225]
假设车辆按照道路通畅时平均速度v0正常行驶(l
z
‑
l
it
)所产生的能耗为e0，则该路口车辆通行效益b
i
为：
[0226]
b
i
＝e0/e
i
[0227]
然后计算相序s0的每个车辆通行效益，并进行累加平均得到相序s0的路口车辆通行效益b0：
[0228]
n表示相序s0通行车辆总数。
[0229]
(5)依次计算其余相序的车辆通行效益b0，b1，b2，
…
,b
m
。
[0230]
(6)计算路口通行效益b：
[0231][0232]
(7)计算通行效益系数
[0233]
计算不同相序通行效益与路口通行效益的差
[0234]
δb
i
＝|b
i
‑
b|
[0235]
得到最大通行效益差δb
k
＝max{δb
i
,i＝0,1,2,
…
,m}，记号k表示最大效益差δb
k
对应的相序号。
[0236]
计算路口通行效益预警系数r
k
：(ratio)
[0237][0238]
如果连续三个周期计算得到的路口通行效益预警系数r
k
对应的相序号都一样，则用三个周期的路口通行效益预警系数进行平均得到周期n路口通行效益预警系数r
n,k
。
[0239][0240]
(8)路口通行效益预警
[0241]
根据软件仿真或者路口实际测量可以分别得到道路不同交通饱和度时的相位车辆通行效益系数，假定道路交通饱和度较低(10％)的通行效益系数为r
l
，道路交通饱和度中等时(40％)的通行效益系数为r
m
和道路交通饱和度较高时(85％)的通行效益系数为r
h
。
[0242]
根据计算路口通行效益预警系数r
k
，与不同交通饱和度的相位通行效益预警系数进行比较，可以得到相应的预警等级：
[0243]
①
r
n,k
<＝r
l
，则周期n相序运行合理，提示正常
[0244]
②
r
l
<r
n,k
<＝r
m
，则周期n相序运行一般，提示关注相序序号k
[0245]
③
r
n,k
>r
h
，则周期n相序运行不合理，提示调整相序序号k。
[0246]
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
[0247]
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。