基于電警過(guò)車數(shù)據(jù)的交通參數(shù)獲取

黃具偉 呂紅振 鄒繼賢 胡全福

摘 要：目前，城市交叉口電警設(shè)備建設(shè)越來(lái)越完善，其成為一種重要的交通數(shù)據(jù)采集方式。基于此，本文以合肥市廬陽(yáng)區(qū)壽春路與阜陽(yáng)路交叉口為研究對(duì)象，計(jì)算得到交叉口的流量、飽和流率、通行能力、飽和度、延誤時(shí)間及停車次數(shù)，并與傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集方式進(jìn)行比較，結(jié)果顯示，用該方式得到的交通基礎(chǔ)參數(shù)準(zhǔn)確性更高。

關(guān)鍵詞：通行能力;延誤時(shí)間;停車次數(shù)

中圖分類號(hào)：U491文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1003-5168（2018）28-0100-03

Abstract： At present， the construction of electric police equipment at urban intersections is becoming more and more perfect， and it has become an important traffic data acquisition method. Based on this， this paper took the intersection of Shouchun Road and Fuyang Road in Luyang District of Hefei City as the research object， calculated the flow， saturated flow rate， traffic capacity， saturation， delay time and parking times of the intersection， and compared them with the traditional data acquisition method. The results showed that the traffic parameters obtained by this method were more accurate.

Keywords： traffic capacity;delay time;number of parking

隨著城市的發(fā)展，機(jī)動(dòng)車保有量快速增長(zhǎng)，城市交通擁堵問(wèn)題越來(lái)越突出。針對(duì)該問(wèn)題，交通管理者建立了多個(gè)智能交通系統(tǒng)及平臺(tái)加強(qiáng)對(duì)道路的管理力度，但各系統(tǒng)缺少對(duì)路面交通基礎(chǔ)交通數(shù)據(jù)的采集及分析，以至于建設(shè)的系統(tǒng)平臺(tái)顯得華而不實(shí)。為此，軟件開(kāi)發(fā)者需要充分挖掘前端設(shè)備采集到的交通數(shù)據(jù)，保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，從而為交通管理者決策提供支撐。

目前，城市在交叉口安裝的電子警察和卡口形成一體化，能對(duì)運(yùn)行車輛進(jìn)行24h不間斷抓拍和捕獲，并通過(guò)智能分析技術(shù)提取出車牌號(hào)、車輛種類和車身顏色等信息，既能檢測(cè)車輛違法信息，又是一種道路數(shù)據(jù)采集設(shè)備。本文主要利用電警設(shè)備采集路面交通數(shù)據(jù)，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和挖掘，既保證交通參數(shù)獲取的準(zhǔn)確性、可靠性及全樣本量，又避免傳統(tǒng)人工現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查的隨機(jī)性、不準(zhǔn)確性，減少人力、物力及財(cái)力損耗。

1 交通基礎(chǔ)參數(shù)獲取

準(zhǔn)確的交通基礎(chǔ)參數(shù)是進(jìn)行信號(hào)配時(shí)優(yōu)化、交通信息誘導(dǎo)與發(fā)布的基礎(chǔ)。其中，主要道路交通參數(shù)包含交叉口的通行能力、實(shí)時(shí)進(jìn)口道流量、飽和度、延誤時(shí)間、車輛停車次數(shù)及車輛的行駛速度等。利用電警設(shè)備抓拍功能準(zhǔn)確獲取這些交通參數(shù)，能為道路的交通信息研判及進(jìn)一步分析應(yīng)用提供基礎(chǔ)。

1.1 交叉口通行能力計(jì)算

①飽和流率是指單位有效綠燈時(shí)間內(nèi)（即信號(hào)綠燈時(shí)車流以正常車速連續(xù)不斷通過(guò)停車線時(shí)累加到1h綠燈時(shí)間）所通過(guò)的最大流量數(shù)，用[S]表示，單位（pcu/（h·ln））[輛/（小時(shí)·車道）]。飽和流率可以由實(shí)地通過(guò)測(cè)得飽和車頭時(shí)距換算成車道飽和流率[1]，即

②車道通行能力是指某一車流中第[j]條車道的通行能力，即該車流通過(guò)該車道的最大允許能力，在道路及渠化條件一定的情況下，取決于第[j]條車道所能獲得最大通行流率（即飽和流率[Sij]）及所能獲得的有效綠燈時(shí)間[geij]占整個(gè)信號(hào)周期[C]的比例（即綠信比[λij=geij/C]），車道通行能力計(jì)算公式如下：

信號(hào)交叉口的通行能力是指一個(gè)交叉口對(duì)于各個(gè)方向（或相位）全部車流所能提供的最大允許通過(guò)量，是各個(gè)方向（或相位）通行能力之和。

1.2 交叉口飽和度計(jì)算

進(jìn)口道相位飽和度用來(lái)反映該相位通行車道交通供求之間關(guān)系，常用[x]表示，計(jì)算公式為：

1.2.1 實(shí)際交通流獲取?，F(xiàn)有的電警設(shè)備能記錄每輛車的過(guò)車數(shù)據(jù)，可以計(jì)算得到全天每車道每小時(shí)的流量，同時(shí)電警設(shè)備也記錄有車輛型號(hào)，可以將不同車型數(shù)量換算成標(biāo)準(zhǔn)小汽車的數(shù)量，最終得到每車道每小時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)小汽車數(shù)量，即[vij]。

1.2.2 飽和流率獲取。通過(guò)電警設(shè)備抓拍到某一車道連續(xù)車流計(jì)算車輛間的車頭時(shí)距，取某一時(shí)段最小車頭時(shí)距[hs]計(jì)算該時(shí)間段的飽和流率[S]。

1.3 交叉口延誤時(shí)間計(jì)算

延誤時(shí)間指車輛排隊(duì)通過(guò)時(shí)間與以暢行車速駛過(guò)排隊(duì)路段的時(shí)間差，計(jì)算公式為：

式中，[ti]表示第[i]輛車通過(guò)交叉口延誤時(shí)間;[t2]表示通過(guò)下個(gè)交叉口的抓拍時(shí)間;[t1]表示通過(guò)上個(gè)交叉口的抓拍時(shí)間;[t0]表示自由流狀態(tài)車輛從上個(gè)路口到下個(gè)路口時(shí)間。

1.4 交叉口停車次數(shù)計(jì)算

停車次數(shù)是指車輛在通過(guò)交叉口時(shí)受信號(hào)控制影響而停車的次數(shù)，即車輛在受阻情況下的停車程度，用[h]表示。

利用電警數(shù)據(jù)能計(jì)算出交叉口的平均延誤時(shí)間[t]，平均停車次數(shù)是該交叉口的延誤時(shí)間與信號(hào)周期的比值，即

式中，[h]表示交叉口平均每輛車的停車次數(shù);[t]表示該交叉口每輛車平均延誤時(shí)間;[C]表示該交叉口的信號(hào)周期。

1.5 路段行車速度及旅行時(shí)間計(jì)算

1.5.1 基于電警過(guò)車數(shù)據(jù)的路段行車速度計(jì)算。車輛從交叉口A正常行駛到交叉口B所用的時(shí)間，即

實(shí)際測(cè)量出兩個(gè)交叉口的距離[sAB]，由此可以得到車輛的平均行程車速，即

1.5.2 基于電警過(guò)車數(shù)據(jù)的路段旅行時(shí)間計(jì)算[2]。車輛旅行時(shí)間是指一輛車從交叉口A正常行駛到交叉口B所用的時(shí)間，計(jì)算公式如式（6）所示。

路段平均旅行時(shí)間是指在某一時(shí)間間隔內(nèi)，所有順序經(jīng)過(guò)A和B兩個(gè)交叉口的車輛旅行時(shí)間的算術(shù)平均值，即

2 案例分析

以合肥市廬陽(yáng)區(qū)壽春路與阜陽(yáng)路交叉口為研究對(duì)象，對(duì)利用前端的高清電警設(shè)備采集到的過(guò)車數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析，獲取影響交叉口運(yùn)行的基礎(chǔ)交通參數(shù)，驗(yàn)證上述分析的可行性及有效性。交叉口渠化及電警編號(hào)分布如圖1所示。

該交叉口電警設(shè)備檢測(cè)到14個(gè)車道的過(guò)車數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)整理2018年6月6日全天24h的流量值，總計(jì)過(guò)車數(shù)據(jù)有60 394條，即當(dāng)天有60 394輛車通過(guò)該交叉口。

以早高峰08：00—09：00作為重點(diǎn)研究時(shí)間段，該交叉口全天采用多時(shí)段配時(shí)，早高峰期間的信號(hào)配時(shí)方案如表1所示，有6個(gè)信號(hào)相位，周期時(shí)長(zhǎng)176s。

采集上下游交叉口電警設(shè)備中的過(guò)車數(shù)據(jù)，剔除其中不合理數(shù)據(jù)（主要是未識(shí)別車牌，該種為非機(jī)動(dòng)車）[3]，計(jì)算該交叉口各進(jìn)口道的流量、通行能力、飽和度、延誤時(shí)間和停車次數(shù)，結(jié)果如表2所示。

通過(guò)電警設(shè)備中的過(guò)車數(shù)據(jù)計(jì)算得到的各種交通參數(shù)與實(shí)際計(jì)算得到的數(shù)值相差很小，基本與交叉口的實(shí)際情況相吻合?？梢?jiàn)，利用電警設(shè)備采集過(guò)車數(shù)據(jù)是一種良好的數(shù)據(jù)采集方式，且得到的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性較高，應(yīng)該得到充分挖掘和利用。

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)電警過(guò)車數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)上，利用合肥市壽春路與阜陽(yáng)路交叉口全天日過(guò)車數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證分析，計(jì)算得到交叉口的流量、飽和流率、通行能力、飽和度、延誤時(shí)間及停車次數(shù)。結(jié)果顯示，得到的交通基礎(chǔ)參數(shù)準(zhǔn)確性更高。

通過(guò)電警數(shù)據(jù)能獲得一些交通基礎(chǔ)參數(shù)，但對(duì)電警的抓拍數(shù)據(jù)要求也相對(duì)較高，必須保證以下兩點(diǎn)[4]：①電警過(guò)車數(shù)據(jù)要具有實(shí)時(shí)性，前段采集到過(guò)車信息需要以秒級(jí)的速度入庫(kù)，而現(xiàn)實(shí)中過(guò)車量比較大導(dǎo)致數(shù)據(jù)積壓不能及時(shí)入庫(kù)，數(shù)據(jù)傳輸時(shí)間變長(zhǎng);②前段相機(jī)時(shí)間的一致性，前段相機(jī)時(shí)間是否一致是保證車輛通過(guò)上下游交叉口延誤時(shí)間計(jì)算準(zhǔn)確性的基礎(chǔ)。

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