基于微波車輛檢測器的高架橋路段交通擁堵指數(shù)計算方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于城市高架橋信息采集處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于微波車輛檢測 器的高架橋路段交通擁堵指數(shù)計算方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 交通擁堵指數(shù)是指將特定區(qū)域特定時刻的單個路段、某等級的道路或整體路網(wǎng)的 擁堵強(qiáng)度量化后的相對數(shù)，該指標(biāo)值可以體現(xiàn)從單個路段到整體路網(wǎng)的交通運(yùn)行狀態(tài)和擁 堵強(qiáng)度，并反映其運(yùn)行質(zhì)量。指標(biāo)值的大小代表了不同的交通運(yùn)行狀態(tài)和擁堵強(qiáng)度，值越大 則評價時段內(nèi)的道路運(yùn)行狀態(tài)越差，擁堵強(qiáng)度越大；反之，道路的運(yùn)行狀態(tài)越好，擁堵強(qiáng)度 越輕。傳統(tǒng)對于交通擁堵指數(shù)的檢測方式多采用浮動車技術(shù)，也即對分布在城市大街小巷 的動態(tài)車輛位置信息進(jìn)行深入加工處理獲得。以北京為例，首先需要通過全市數(shù)輛出租車 上的車載GPS回傳動態(tài)數(shù)據(jù)給數(shù)據(jù)處理中心，在對車輛位置進(jìn)行數(shù)據(jù)處理后，得到不同功 能等級道路的運(yùn)行速度，然后根據(jù)道路功能不同以及流量數(shù)據(jù)計算該道路在全網(wǎng)中所占權(quán) 重，最后通過人對擁堵的感知判斷，給出對應(yīng)的指數(shù)指標(biāo)值。上述傳統(tǒng)的測算方式，不僅計 算過程繁復(fù)，判斷主觀性強(qiáng)；同時，在以上述浮動車技術(shù)進(jìn)行高架橋交通信息采集檢測時， 還會由于GPS的定位偏差問題而較難區(qū)分高架橋主道和下行輔道，從而造成數(shù)據(jù)采集準(zhǔn)確 度極度不準(zhǔn)確的狀況。如何尋求一種能夠針對高架橋路段的交通擁堵指數(shù)計算方法，以實(shí) 現(xiàn)其在線的高精確測算功能，最終使得對城市高架橋路段的交通擁堵狀態(tài)能夠進(jìn)行實(shí)時 的、準(zhǔn)確的評價，為本領(lǐng)域近年來所亟待解決的技術(shù)難題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種針對高架橋的更為高效快捷 的基于微波車輛檢測器的高架橋路段交通擁堵指數(shù)計算方法；其具備維護(hù)方便、不破壞路 面和不影響交通的優(yōu)點(diǎn)，并能同步實(shí)現(xiàn)針對高架橋的在線的高精確測算功能，最終使得對 城市高架橋路段的交通擁堵狀態(tài)能夠進(jìn)行實(shí)時的、準(zhǔn)確的評價。
[0004] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案：
[0005] 1、一種基于微波車輛檢測器的高架橋路段交通擁堵指數(shù)計算方法，其特征在于包 括以下步驟：
[0006] 1)、在待檢測高架橋路段上安裝微波車輛檢測器并調(diào)試；
[0007] 2)、獲取微波車輛檢測器測得數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)包括各車道對應(yīng)編號、車道上所行駛車 輛車型、每個車型的數(shù)量以及時間占有率；
[0008] 3)、將車道上的各機(jī)動車和非機(jī)動車交通量，以換算系數(shù)換算成標(biāo)準(zhǔn)車型的當(dāng)量 交通量，獲得單個車道的當(dāng)量交通量Qu]，公式如下：
[0009] Qlj=E Q1E1 [0010]其中，
[0011] Qu是第j車道的當(dāng)量交通量；
[0012] Q1是第j車道中第i種車型的車輛數(shù)量絕對數(shù)；
[0013] E1是第j車道中第i種車型的換算系數(shù)；
[0014] 4)、計算單個車道的平均密度Ku:
[0016] 其中：
[0017] Ku是第j車道平均密度；
[0018] Occj是第j車道的時間占有率；
[0019] A是常量；
[0020] 5)、計算單個車道的平均行駛速度\j:
[0022] 其中：
[0023] Vu是第j車道平均行駛速度；
[0024] 6)、獲得高架橋路段平均行駛速度尹，其計算公式如下：
[
[0026] 其中：
[0027] η是路段包含的車道總數(shù)；
[0028] 7)、建立高架橋交通擁堵指數(shù)TCI模型，獲得高架橋交通擁堵指數(shù)，如下：
[0030] 所述步驟1)中，根據(jù)需要檢測的車道范圍調(diào)整檢測器的角度和高度，保證檢測器 波束投影可覆蓋所有需要檢測的車道，同時使該投影與檢測道路長度方向彼此正交。
[0031] 所述步驟3)中，第i種車型也即標(biāo)準(zhǔn)車型為小客車，換算系數(shù)為1。
[0032] 本發(fā)明的有益效果在于：
[0033] 1)、通過上述方案，一方面，本發(fā)明利用了微波車輛檢測器所具備的性能可靠高效 以及具備多目標(biāo)檢測功能的優(yōu)點(diǎn)。相對于浮動車技術(shù)的采集數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性不穩(wěn)定狀況，微波 車輛檢測器的定點(diǎn)采集精度極高，包括從摩托車到多軸、高車身的車輛均可實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確鑒別 及信息采集；此外，微波車輛檢測器亦可對拖車進(jìn)行高精度檢測，避免了同類產(chǎn)品中出現(xiàn)的 將拖車誤報為多輛車型的缺點(diǎn)，可檢測路上每一車道所通過的車流量、車輛速度、車道占有 率、車型分類等參數(shù)，采集準(zhǔn)確率亦可得到有效保證。而又因?yàn)楦呒軜虻慕ㄔO(shè)成本高，維護(hù) 難，橋體不能受到破壞，相對于傳統(tǒng)定點(diǎn)測量的地磁和線圈檢測器而言，具備安裝維護(hù)簡便 和不破壞路面好處的微波檢測器更為適合。另一方面，通過專門針對高架橋的客觀的公式 計算過程，并在微波車輛檢測器所獲得參數(shù)基礎(chǔ)上，利用高架橋?qū)嶋H的交通流特性并以平 均行駛速度為參數(shù)建立分段函數(shù)模型，最終達(dá)到進(jìn)行TCI的最終數(shù)值計算的目的，從而客 觀而快速可靠的得到待檢測的高架橋路段的交通擁堵指數(shù)。相對傳統(tǒng)的計算過程冗長而效 率較低的TCI算法而言，本發(fā)明計算過程簡潔，準(zhǔn)確度高，客觀性強(qiáng)；而且此方法是針對高 架橋交通流特性建立的，針對性強(qiáng)；在線判斷待檢測的高架橋路段的交通狀態(tài)的準(zhǔn)確率極 高，可對城市高架橋路段的交通擁堵狀態(tài)能夠有更為實(shí)時而準(zhǔn)確的評價。
【附圖說明】
[0034] 圖1為本發(fā)明的方法流程圖；
[0035] 圖2為微波車輛檢測器安裝布設(shè)效果圖。
【具體實(shí)施方式】
[0036] 為便于理解，此處結(jié)合附圖1-2對本發(fā)明的具體實(shí)施結(jié)構(gòu)及工作流程作以下描 述：
[0037] 如圖1所示，基于微波車輛檢測器的高架橋路段交通擁堵指數(shù)評估方法，包括：
[0038] 1)、在待檢測高架橋路段上安裝微波車輛檢測器并調(diào)試；
[0039] 2)、獲取微波車輛檢測器測得數(shù)據(jù)；
[0040] 3)、計算單個車道的當(dāng)量交通量Ql];
[0041] 4)、計算單個車道的平均密度Kuj;
[0042] 5)、計算單個車道的平均行駛速度
[0043] 6)、計算高架橋路段平均行駛速度r
[0044] 7)、建立高架橋交通擁堵指數(shù)TCI模型，獲得高架橋交通擁堵指數(shù)。
[0045] 上述中，在待檢測高架橋路段上安裝微波車輛檢測器并調(diào)試，是指根據(jù)需要檢測 的車道范圍調(diào)整檢測器的角度和高度，保證檢測器波束投影可覆蓋所有需要檢測的車道， 同時保證投影與檢測道路運(yùn)行方向彼此正交。
[0046] 獲取微薄檢測器數(shù)據(jù)，包括獲取各車道的編號、車道內(nèi)車輛車型、每個車型的數(shù)量 及相應(yīng)時間占有率。
[0047] 計算單個車道的當(dāng)量交通量Qu是指是將實(shí)際的各種機(jī)動車和非機(jī)動車交通量按 指定的換算系數(shù)換算成某種標(biāo)準(zhǔn)車型的當(dāng)量交通量。因?yàn)椴煌囆驼加玫牡缆房臻g不同， 在交通專業(yè)中，為了科學(xué)的統(tǒng)計流量，必須將不同車型的車輛換算成標(biāo)準(zhǔn)車計算流量。其計 算公式如下：
[0049]其中，
[0050] Qu是第j車道的當(dāng)量交通量；
[0051] Q1是第j車道中第i種車型的車輛數(shù)量絕對數(shù)；
[0052] E1是第j車道中第i種車型的換算系數(shù)。
[0053] 換算系數(shù)取值在我國的《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》和《城市道路設(shè)計規(guī)范》均有規(guī) 定。城市道路中的換算系數(shù)與公路中的換算系數(shù)有些許差異，交叉口與路段也有差異。在 我國，通常以小客車為標(biāo)準(zhǔn)車型，具體可參見《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》和《城市道路設(shè)計規(guī)范》。 針對高架橋，本發(fā)明根據(jù)CJJ37-2012《城市道路工程設(shè)計規(guī)范》中4. 1. 2規(guī)定：交通量換算 應(yīng)采用小客車為標(biāo)準(zhǔn)車型，各種車輛的換算系統(tǒng)應(yīng)符合表1的規(guī)定。
[0054] 表1車輛換算系數(shù)
[0056] 計算單個車道的平均密度Kuj的計算公式如下：
[0058] 其中：
[0059] Ku是第j車道平均密度；
[0060] Occj是第j車道的時間占有率；
[0061 ] A是常量，具體取值需要根據(jù)實(shí)際數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)定得知。目前常規(guī)采用的方法為通過 仿真平臺將高架橋?qū)嶋H的交通流參數(shù)錄入，會得知一組平均密度和時間占有率，通過對這 種數(shù)據(jù)的線性擬合，即可可以得到A的取值。
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