基于FFVD分布探索山地城市信号交叉口延误计算新方法

Delay is the core parameter in the intersection evaluation. And the delay extraction is extremely difficult in the mountainous city for the road has complicated geometric features, such as steep grade, small curve, ascent following downhill and so on. The video surveillance facility widely used at the intersection provide the new opportunity to get the intersection delay parameter by the First Few Vehicles Delay(FFVD). Building on the basic platform of traffic detection and simulation of mountainous city the applicant has made, considering the mountainous city complicated geometric features, the FFVD distribution, the relationship between the FFVD and other parameters, including other queue vehicles, the queue length and so on, are detailedly analyzed in the project firstly. Then, two methods are used to extract the intersection approach delay parameter, one is trying to use match and logic analyzing method to get the parameter based on the vehicles arriving trajectory reconstruction information. The other is using fitting analysis and mathematic modeling method to get the parameter fusing the FFVD information. Lastly, the potential impact on the intersection signal time is designed by the new method. The results of the project can provide accurate data resources for signalized intersection time optimizing and intersection evaluation in the mountainous city, moreover, it can form the key data supporting for the urban road network operation and management in the mountainous city .

延误是评价交叉口运行的核心参数,山地城市特有的陡坡、急弯、“S”弯等地形特征导致延误计算尤为困难。交叉口视频监控设施的广泛布设为本课题利用前几辆车辆延误（First Few Vehicles Delay，FFVD）获取交叉口延误提供了一种全新视角。本课题拟以申请人初步构筑的山地城市交通检测和仿真平台为基础，针对山地城市道路特点导致的车辆运行特征差异，首先采用现场调查和仿真分析相结合对FFVD分布特征、FFVD与排队长度等特征参数的关系进行深入分析;然后分别使用两种方法对延误进行探索：①基于车辆到达轨迹重构信息，使用配对和逻辑分析相结合获取进口道延误；②融合FFVD信息，使用拟合分析和数学建模的理论-经验整合模型建立延误模型；最后对研究结果在山地城市交叉口信号优化及运行等方面的应用进行了分析。成果可为山地城市信号交叉口信号控制提供精确稳定的参数来源，为山地城市路网畅通运行提供关键特征参数。

延误是评价信号交叉口运行效率和服务水平的重要度量指标，该参数不仅反映了驾驶员不舒适性、受阻、行驶时间损失和车辆油耗，还反映了交叉口规划、信号控制设计的合理性。而山地城市具有道路纵坡较大、转弯较多、道路较窄、道路线形较复杂、畸形交叉口较多等特征。重庆市作为我国典型的组团式山地城市，山地面积占整体面积90%左右。因此本项目以山地城市信号交叉口延误参数提取研究为目标，结合监控摄像头获取的前几辆车辆信息，对延误参数通过几种方式进行了分析和研究。其主要研究内容和结果可以概括为：○1对山地城市道路的坡度和曲线路段的车辆速度进行了分析和研究，通过理论分析和现场数据观测，分别拟合或预测得到了不同坡度及不同曲线状况下的车辆运行速度模型；○2通过对经典的延误模型进行解析，加入速度引起的延误建模关键参数的变化情况，对Webster、Miller、Akcelik、HCM 2010模型进行了修正，以坡度为-4.5%进口道为例，表明修正后的延误参数精度分别提高了11.38%、6.59%、12.29%和18.31%。○3以第一辆车辆的到达时间为例，对车辆的到达情况进行了分析和拟合，考虑可能影响第一辆车到达的车辆到达类型、饱和流量、信号控制方案、通行能力等因素，通过设计仿真试验得到了影响车辆到达时间的影响因素，并进一步对车辆的到达时间进行了预测，建立了该数据已知情况下的延误参数获取模型，及对信号交叉口的配时产生的影响进行了分析；○4分别以仿真平台和真实交叉口的车辆轨迹数据，拟定已知前几辆车到达及离去信息的情况下，使用概率推算后续车辆的到达信息，通过关键点构筑车辆的轨迹，并进一步推算得到交叉口的延误参数，通过仿真平台和实际交叉口的视频提取的轨迹进行对比，得到该方法得到延误参数的误差为2.40%和8.53%。项目的研究成果可以为山地城市信号交叉口的延误参数获取提供一种新的途径。