一种基于路口电警数据的路口信号控制效率评价方法与流程

1.本发明属于智慧交通信号优化技术领域，特别是涉及一种基于路口电警数据的路口信号控制效率评价方法。


背景技术：

2.信号优化与路口诊断及评价关系密切，交通信号控制是对城市交通进行调节最直接的渠道，科学合理的信号控制方案能有效提高交通运行效率，是最为经济实惠的缓堵措施。2016年公安部发布了《推进城市道路交通信号灯配时智能化工作方案》，更是推进了全国各地开展对交通信号控制的整改和优化工作。而能精准而高效的对路口进行信号优化首页依赖于对于路口当前的交通状况以及当前信号控制效果的及时而精准的诊断与评价，目前行业内对路口的评价指标过多，过于分散，不易于用户对路口给出一个综合的评价和诊断结论，本发明就是结合路口各种综合指标，结合数据和视频，不断的分析和总结，设计出了路口的综合评价指标，来对路口的路况和信号控制效果进行简明扼要的诊断和评价。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种基于路口电警数据的路口信号控制效率评价方法，通过路口电警数据和路口的信号控制方案数据及对应的实时状态数据，建立起一套路口诊断与评价模型，最终输出一个最直接的评价路口信号效率的指标以对路口信号控制效果进行综合评价，解决了现有的路口评价指标过多、过于分散的问题。
4.为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
5.本发明为一种基于路口电警数据的路口信号控制效率评价方法，包括如下步骤：
6.步骤s1：通过精确到毫秒级的过车数据和信号控制方案数据，计算出路口每条车道的红灯启亮时刻、绿灯启亮时刻，然后统计除每条车道上的每个绿灯相位内的过车数量，进而计算出每个相位的绿灯利用率；
7.步骤s2：定义一个交叉口饱和度均衡系数指标，来量化测量交叉口各个转向对应的绿信息比与流量之间的匹配均衡性；
8.步骤s3：计算交叉口饱和度xc，来量化测量交叉口总体的绿灯给时与实际路口需求之间的匹配程度；
9.步骤s4：基于绿灯利用率u、交叉口饱和度均衡系数sb和交叉口饱和度xc，对每个指标设计不同权重，来量化测量交叉口信号配时的效率。
10.作为一种优选的技术方案，所述步骤s1中，绿灯利用率表示一段时间间隔内，车辆通过停止线的绿灯时间占该时间间隔内该转向获取到的路灯总时间比例，即：
[0011][0012]
式中，t
用
表示这段时间内该转向每车道车辆通过所需要的路灯时长；t
绿
表示这段时间内该转向获取到的总绿灯时长；
[0013]
其中，
[0014]
式中，表示该时间段内，转向的车道平均过车数量；表示平均车头时距；表示一次相位的路灯时间；n表示一段时间内绿灯下发的次数。
[0015]
作为一种优选的技术方案，所述步骤s2中，交叉口饱和度均衡系数sb表示交通信号控制交叉口转向饱和度与路口饱和度的方差，计算公式为：
[0016][0017]
式中，xi表示某转向一段时间内实时饱和度；m表示交叉口转向数量；xc表示交叉口一段时间内实时平均饱和度；
[0018]
所述交叉口饱和度均衡系数指数有交叉口饱和度均衡系数与指标值[0，10]之间的数值建立等比例关系；所述等比例关系如下：
[0019]
若交叉口饱和度均衡系数范围在(0,0.01]时,则交叉口饱和度均衡系数指数为(0,2)；
[0020]
若交叉口饱和度均衡系数范围在(0.01,0.04]时,则交叉口饱和度均衡系数指数为(2,5)；
[0021]
若交叉口饱和度均衡系数范围在(0.04,0.125]时,则交叉口饱和度均衡系数指数为(5,8)；
[0022]
若交叉口饱和度均衡系数大于0.125时,则交叉口饱和度均衡系数指数为(8,10)。
[0023]
作为一种优选的技术方案，所述xi为第i转向所有车道的流量之和除以转向所有车道通行能力，具体公式为：
[0024][0025]
式中，该转向所有车道实时小时流量通过各车道当前时间段流量转化为小时流量得到。
[0026]
作为一种优选的技术方案，所述步骤s3中，交叉口饱和度xc计算采用流量加权的平均进道口饱和度，具体计算公式为：
[0027][0028]
式中，xi为各个进道口的饱和度；qi为各个进道口的流量；n为路口的分支数量。
[0029]
作为一种优选的技术方案，所述步骤s4中，指标由绿灯利用率u、交叉口饱和度均衡系数sb和交叉口饱和度xc三个指标的值归一化为交叉口绿灯利用率指数u
*
、交叉口平均饱和度指数交叉口饱和度平衡系数指数之后在进行平均得到，信号效率指数e为：
[0030][0031]
式中，e表示交叉口信号效率指数，u
*
表示交叉口绿灯利率指数；表示交叉口平均饱和度；表示交叉口饱和度平衡系数指数；
[0032]
所述信号效率指数e的取值范围为[0,10]，该指数与路口信号效率评价关系如下：
[0033]
若信号效率指数的取值范围在[0,2],则表明信号效率等级为效率高；
[0034]
若信号效率指数的取值范围在(2,5],则表明信号效率等级为效率一般；
[0035]
若信号效率指数的取值范围在(5,7],则表明信号效率等级为效率低；
[0036]
若信号效率指数的取值范围在(7,10],则表明信号效率等级为效率极低。
[0037]
本发明具有以下有益效果：
[0038]
本发明通过路口电警数据和路口的信号控制方案数据及对应的实时状态数据，建立起一套路口诊断与评价模型，最终输出一个最直接的评价路口信号效率的指标以对路口信号控制效果进行综合评价，统一简化路口信号效率的指标，提高路口信号评价的准确率。
[0039]
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
[0040]
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0041]
图1为本发明的一种基于路口电警数据的路口信号控制效率评价方法流程图。
具体实施方式
[0042]
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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
[0043]
请参阅图1所示，本发明为一种基于路口电警数据的路口信号控制效率评价方法，包括如下步骤：
[0044]
步骤s1：通过精确到毫秒级的过车数据和信号控制方案数据，计算出路口每条车道的红灯启亮时刻、绿灯启亮时刻，然后统计除每条车道上的每个绿灯相位内的过车数量，进而计算出每个相位的绿灯利用率；
[0045]
步骤s2：定义一个交叉口饱和度均衡系数指标，来量化测量交叉口各个转向对应的绿信息比与流量之间的匹配均衡性；
[0046]
步骤s3：计算交叉口饱和度xc，来量化测量交叉口总体的绿灯给时与实际路口需求之间的匹配程度；
[0047]
步骤s4：基于绿灯利用率u、交叉口饱和度均衡系数sb和交叉口饱和度xc，对每个指标设计不同权重，来量化测量交叉口信号配时的效率。
[0048]
其中，步骤s1中，绿灯利用率表示15min内，车辆通过停止线的绿灯时间占该时间间隔内该转向获取到的路灯总时间比例，即：
[0049][0050]
式中，t
用
表示当前15min内该转向每车道车辆通过所需要的路灯时长，单位为秒；
t
绿
表示当前15min内该转向获取到的总绿灯时长；
[0051]
其中，
[0052]
式中，表示15min内，转向的车道平均过车数量；表示平均车头时距；表示一次相位的路灯时间；n表示一段时间内绿灯下发的次数。
[0053]
其中，步骤s2中，交叉口饱和度均衡系数sb表示交通信号控制交叉口转向饱和度与路口饱和度的方差，计算公式为：
[0054][0055]
式中，xi表示某转向一段时间内实时饱和度；m表示交叉口转向数量；xc表示交叉口15min内实时平均饱和度，交叉口饱和度均衡系数sb反映交叉口控制方案与车流分布特性的匹配程度，其取值越小越好；
[0056]
交叉口饱和度均衡系数指数有交叉口饱和度均衡系数与指标值[0，10]之间的数值建立等比例关系；等比例关系如下：
[0057]
如下表1所述，若交叉口饱和度均衡系数范围在(0,0.01]时,则交叉口饱和度均衡系数指数为(0,2)；
[0058]
若交叉口饱和度均衡系数范围在(0.01,0.04]时,则交叉口饱和度均衡系数指数为(2,5)；
[0059]
若交叉口饱和度均衡系数范围在(0.04,0.125]时,则交叉口饱和度均衡系数指数为(5,8)；
[0060]
若交叉口饱和度均衡系数大于0.125时,则交叉口饱和度均衡系数指数为(8,10)。
[0061]
饱和度均衡系数(0,0.01](0.01,0.04](0.04,0.125]》0.125指数(0,2)(2,5)(5,8)(8,10)
[0062]
表1饱和度均衡系数和指数值之间的数值建立等比例关系表
[0063]
其中，xi为第i转向所有车道的流量之和除以转向所有车道通行能力，具体公式为：
[0064][0065]
式中，该转向所有车道实时小时流量通过各车道当前15min流量转化为小时流量得到。
[0066]
如下表2，步骤s3中，交叉口饱和度反映所有相位交通供求之间平衡的程度；路口实时的交叉口饱和度是基于路口15min流量数据进行计算的饱和度数据，交叉口饱和度xc计算采用流量加权的平均进道口饱和度，具体计算公式为：
[0067][0068]
式中，xi为各个进道口的饱和度；qi为各个进道口的流量；n为路口的分支数量，如三叉路况，则n＝3；四叉路口，则n＝4。
[0069]
饱和度范围[0,0.5](0.5,0.85](0.85,1.0]》1.0
饱和度状态欠饱和适度饱和重度饱和过饱和
[0070]
表2 饱和度范围与饱和度状态之间的对应关系表
[0071]
如下表3，步骤s4中，指标由绿灯利用率u、交叉口饱和度均衡系数sb和交叉口饱和度xc三个指标的值归一化为交叉口绿灯利用率指数u
*
、交叉口平均饱和度指数交叉口饱和度平衡系数指数之后在进行平均得到，信号效率指数e为：
[0072][0073]
式中，e表示交叉口信号效率指数，u
*
表示交叉口绿灯利率指数；表示交叉口平均饱和度；表示交叉口饱和度平衡系数指数；
[0074]
信号效率指数e的取值范围为[0,10]，该指数与路口信号效率评价关系如下：
[0075]
若信号效率指数的取值范围在[0,2],则表明信号效率等级为效率高；
[0076]
若信号效率指数的取值范围在(2,5],则表明信号效率等级为效率一般；
[0077]
若信号效率指数的取值范围在(5,7],则表明信号效率等级为效率低；
[0078]
若信号效率指数的取值范围在(7,10],则表明信号效率等级为效率极低。
[0079]
信号效率指数[0,2](2,5](5,7](7,10]信号效率等级效率高效率一般效率低效率极低
[0080]
表3 指数与路口信号效率评价关系之间的对应关系表
[0081]
值得注意的是，上述系统实施例中，所包括的各个单元只是按照功能逻辑进行划分的，但并不局限于上述的划分，只要能够实现相应的功能即可；另外，各功能单元的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本发明的保护范围。
[0082]
另外，本领域普通技术人员可以理解实现上述各实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，相应的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中。
[0083]
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。