[发明专利]基于电警和定点检测器数据融合的干道车辆轨迹重构方法

权利要求书

1.一种基于电警和定点检测器数据融合的干道车辆轨迹重构方法，其特征在于，该方法首先将一定数量的车辆在指定时间、指定路段或路口输入到控制系统中；然后根据实际交通运行模式和交通波相关理论引入一定的约束，从大量可能轨迹中筛选出少量的合理轨迹；最后参考实际交通运行情况，以反映实际交通运行状况的相关参数为标准从少量合理轨迹中筛选出最接近现实的最佳轨迹，从而完成轨迹重构；

所述的约束选自以下附加规则：

(1)定点检测器处排队溢出识别；

(2)时空区域自由流车速获取；

(3)上游相序及集计时段切分；

(4)上游输入流量获取；

(5)基于电警数据的车辆变道行为划分；

所述的附加规则(1)定点检测器处排队溢出识别如下：

通过定点检测器检测车辆流量、速度以及占有率信息，当车辆排队长度超出检测器时，检测器参数无法准确反映上游交通流输入信息，因此需要修正处理；通过假设每1min集计时段内上游车辆到达服从均匀分布，并且车辆排队溢出后，到达流率与未发生排队溢出的最近上一个1min集计时段的车辆到达交通流率一致；

排队长度未溢出集计时段的检测器参数服从以下公式：

其中：

DetOcc为集计时段内检测器占有率；

为平均车长，单位m；

d为定点检测器自身长度，单位m；

k为交通流密度，单位veh/km；

DetVol为集计时段内车辆流量，单位veh/min；

DetAvgv为集计时段内车辆平均速度，单位m/s；

提取检测器Det i-j某集计时段T k的检测器数据，分别为占有率DetOcc、流量DetVol和速度DetAvgv，并将三参数代入公式(2)进行判断：若计算结果在置信区间内，则代表排队未溢出，反之，则代表排队溢出；

所述的附加规则(2)时空区域自由流车速获取是：

不同路段在不同时段内存在不同自由流车速，通过定点检测器Det i的检测数据计算该值，以K min为间隔计算自由流车速，含M个车道的路段Road i在某K min时段内的自由流车速Roadvfi的计算方法为：

(1)利用附加规则定点检测器处排队溢出识别对该K min时段内Det i所有集计时段进行排队溢出识别；

(2)对K min时段内定点检测器数据中所有速度参数DetAvgv进行加权平均，计算公式如式(3)所示，其中1-lgreg k即为剔除排队溢出情况下的数据，T k代表某集计时段；

(3)A、B为K min时段，根据上述步骤得出AB之间的车辆自由流车速为Roadvfi-AB，BC之间的车辆自由流车速为Roadvfi-BC；

(4)对于B点也即每两个Kmin集计时段的边界点，以Roadvf i-B＝(Roadvf i-AB+Roadvfi-AB)/2的波速分别向上、下游延伸，分别在交叉口Int(i-1)和Int i处确定点E、H，同理得到D、G、F、I；则时空区域DEHG以内的自由流车速为Roadvfi-AB，时空区域EFIH以内的自由流车速为Roadvfi-BC；

所述的附加规则(3)上游相序及集计时段切分是指：

对交叉口处不同车道中不同信控周期对应的上游定点检测器集计时段进行切分，同时需要对定点检测器不同集计时段对应的上游交叉口信号相位进行切分，其步骤如下：

(1)信控周期对应的上游检测器集计时段切分

在Road i的Deti-j的时段AB内，对于Inti处Lane j上信控周期EF，分别从E和F点以波速Roadvfi-AB向上游延伸，分别交Deti中集计时段AC于E’，交集计时段DB于F’，则EF对应的上游检测器集计时段为AC、CD和DB，其中AC和DB为非完整集计时段；

(2)检测器集计时段对应的上游相序切分

对于Deti-j某集计时段CD，分别从C和D点以波速

Roadvfi-AB向上游交叉口Int(i-1)延伸，分别交Lane j上信号配时数据线于C’和D’，则Det i-j集计时段CD对应的上游交叉口Int(i-1)相序为C’G、GH和HD’；

所述的附加规则(4)上游输入流量获取是通过对定点检测器数据进行处理，转化为上游输入流量：

(1)上游检测器集计时段切分；

对Inti中Lane j处的信控周期EF，完成其对上游Deti-j集计时段的切分，则信控周期EF对应的集计时段为T1、…、T k、…、T kk，共kk个，其中T1与T kk一般为非完整集计时段；

计算信控周期EF所切分的集计时段所对应的完整集计时段时长比例，T1即E’C、T kk即DF’对应的完整集计时段时长比例分别为a1％和akk％，一般小于100％；中间集计时段对应的完整集计时段时长比例a k％均为100％；根据上述计算结果，得到该信控周期所切分的集计时段所对应的流量参数DetVol k’，分别为DetVol 1×a1％、…、DetVol k×ak％、…、DetVol kk×akk％；

(2)基于排队溢出的检测器流量参数修正；

判断集计时段T1、…、T k、…、T kk是否发生排队溢出：

若未发生排队溢出，则该集计时段对应的修正流量参数DetVol k’＝DetVol k×ak％，即保持不变；

若发生排队溢出，且为包含mm个集计时段的连续集计时段T k1、…、

T km、…、T kmm；将该连续集计时段对应的上游输入流量按照均匀分布处理，则集计时段T km对应的修正流量参数为DetVol km’，公式如下所示：

(3)上游输入流量转化

(i)经过上述步骤，得到集计时段T k的修正流量参数为DetVol k’，若某集计时段分属两个信控周期，则其修正流量参数为集计时段子部分的修正流量参数之和；

(ii)定点检测器集计时段对应的上游输入时段为InputPeriod，InputPeriod时段输入流量AdjInput；

所述的附加规则(5)基于电警数据的车辆变道行为划分是指根据研究路段两端电警AVI1和AVI2的检测数据，对所有车辆进行分类，以对其变道行为特性进行划分：

对某重构车辆estcar id，其对应重构车辆关键信息矩阵EstCarKeyInf[]的参数值为[estcar id,…,AVI1_Lane,AVI2_Lane,…]，其中：

AVI1_Lane：表示该重构车辆estcar id通过AVI1检测截面的所属车道Lane j；

AVI2_Lane：表示该重构车辆estcar id通过AVI2检测截面的所属车道Lane j；

根据AVI1_Lane和AVI2_Lane的参数取值，对重构车辆的变道行为进行分析：

(1)若AVI1_Lane＝j1AVI2_Lane＝j2j1≠0j2≠0，则表示该类车辆从为交叉口Int1处车道Lane j1驶出，经过中间各路段和交叉口数次变道后，最后经过交叉口Int(N-1)后变道进入路段Road N的车道Lane＝j2，直至驶出Int N，即驶出研究路段范围；

(2)若AVI1_Lane＝j1AVI2_Lane＝0j1≠0，则表示该类车辆从为交叉口Int 1处车道Lane j1驶出，经过后续各路段和交叉口数次变道后，最后在交叉口Int(N-1)或之前交叉口驶离主线进入相交道路，即驶出研究路段范围；

(3)若AVI1_Lane＝0AVI2_Lane＝j2j2≠0，则表示该类车辆从研究路段中间某交叉口Int 2或之后交叉口从相交道路处驶入主线，经过后续各路段和交叉口数次变道后，最后经过交叉口Int(N-1)后变道进入路段Road N的车道Lane＝j2，直至驶出Int N，即驶出研究路段范围；

(4)若AVI1_Lane＝0AVI2_Lane＝0，则表示该类车辆从研究路段中间某交叉口Int2或之后交叉口从相交道路驶入主线，经过后续各路段和交叉口数次变道后，最后在交叉口Int(N-1)或之前交叉口驶离主线进入相交道路，即驶出研究路段范围。