[发明专利]基于样本行程时间信息的车道组最大排队长度估计方法

权利要求书

1.基于样本行程时间信息的车道组最大排队长度估计方法，其特征在于该方法包括如下步骤：

c1、根据周期内的样本行程时间数据推算最大行程时间和行程时间变化率；

c2、利用最大行程时间及信号控制参数，计算周期释放车辆的最大排队次数；

c3、针对最大行程时间车辆的排队次数，也即周期释放车辆的最大排队次数确定该车辆首次被阻滞的周期编号及受阻延误时间，进而推算首次受阻周期内的排队最远点位置，也即最大排队长度；

c4、根据行程时间变化率，推算不同周期最大排队长度的映射关系，进而依据最大行程时间车辆首次被阻滞周期的排队最远点位置值计算当前周期的最大排队长度；

步骤c1具体是：

c11、假设当前周期为i，周期i内共有样本m个，则行程时间的样本集合为：

T_i＝[T_i,1,T_i,2,…,T_i,m] (1-a)

式中，T_i为行程时间样本，T_i,m为周期i第m辆驶离车辆的行程时间，单位为秒；

c12、假设周期i内的共有n个受阻的行程时间样本，即m个样本数据中，前n个为受阻车辆，后(m-n)为自由通过车辆，则利用最小二乘法得行程时间变化率和周期i内释放车辆的最大行程时间：

式中，S_i为周期i内的行程时间变化率，无量纲；T_i,j为周期i第j辆车的行程时间，单位为秒；t_i,j为周期i第j辆车驶离下游停车线的时刻；T_i,max为周期i释放车辆的最大行程时间，单位为秒；

步骤c2具体是：

c21、在周期i内的最大行程时间确定后，联合车辆的自由流速度确定最大延误时间，计算公式为：

d_i,max＝T_i,max-T_f (1-d)

式中，d_i,max为周期i内释放车辆的最大延误时间，也即释放第一辆车的延误时间，单位为秒；T_f为车辆在不受信号阻滞作用下的平均行程时间，为定值，单位为秒；

c22、当周期最大延误时间小于当前周期的红灯时长时，最大延误车辆仅受当前周期的阻滞影响；当周期最大延误时间大于当前周期红灯时长而小于当前周期红灯时长和前一周期红灯时长之和时，最大延误车辆受当前周期和前一周期的阻滞影响；以此类推，由周期最大延误时间和交叉口的信号配时参数确定本周期的最大停车次数，计算公式为：

式中，N_i,max为周期i的最大停车次数，无量纲；(i-k)、(i-K)为周期编号，无量纲，r_i-k为i-k周期下的红灯时长；

步骤c3具体是：

c31、针对当前周期i，设本周期的最大停车次数为N_i,max，则行程时间最大的车辆在周期(i-N_i,max+1)内首次受信号灯阻滞而产生排队；令周期i内最大行程时间车辆为Φ_i，(i-N_i,max+1)用p_i来简化，则车辆Φ_i在周期p_i内的延误时间为：

式中，r_k为周期k内红灯时长，单位为秒；

c32、根据交通波理论，由自由流速度、行程时间变化率、启动波波速推算周期i内的停车波波速，其公式为：

式中，u_i,s为周期i内的停车波波速，单位m/s；u_i,w为启动波波速，单位为m/s，定值，可由实测标定，u_f为自由流速度；

c33、假设车辆Φ_i在周期p_i内排队长度为则等于周期p_i到周期(i-1)的绿灯时长与自由流速度的乘积之和，即：

式中，g_k为周期k内的绿灯时长，单位为s；

c34、根据周期p_i内的停车波波速和车辆Φ_i的延误值计算周期p_i的最大排队长度与车辆在周期p_i内排队长度的差值，其公式为：

式中，为周期p_i内的启动波速度；

c35、根据步骤c33和c34，公式(1-h)和(1-i)相加可得周期p_i内的最大排队长度，其公式为

步骤c4具体是：

c41、针对周期i和周期(i-1)，假设周期i内的初始排队长度为Y_i，则周期i内最大排队与初始排队之间的差值为(u_i,s·r_i)，周期(i-1)内的最大排队长度与周期i内的初始排队之间的差值为(u_f·g_i-1)，则周期i和(i-1)内的最大排队长度L_i和L_i-1与Y_i之间存在如下关系：

c42、根据步骤c41中的公式(1-k)，可知任意连续两个周期之间的最大排队长度存在如下关系，如公式(1-l)所示：

L_i-L_i-1＝u_i,s·r_i-u_f·g_i-1 (1-l)

c43、根据步骤c42依次类推，可知周期i与周期p_i所对应的最大排队长度满足：

c44、将步骤c35中的公式(1-j)代入至步骤c43中的公式(1-m)可知周期i内的最大排队长度值，其公式为：