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      智慧交通發展下的路口多維度指標體系研究
      發布時間:2020-03-06閱讀次數:3457來源:上海經達信息科技股份有限公司

      來源:智慧交通

      作者:蔡章輝 李春玲


      伴隨“智慧城市”和“智慧交通”蓬勃發展,各大城市均在交通感知端,通過增加攝像頭、信號燈、線圈等設備,不斷補全城市道路交通的感知盲點,或者將現有模擬、標清攝像頭升級到高清攝像頭,強化感知能力;作為城市道路交通網重要節點的路口,其所負載的設施設備,關聯的交通數據也越來越多,如何順應時代的要求,實現路口的智慧化成為了一個重要的研究課題。

      本文從路口范圍出發,通過分析路口表達維度,實現路口的數字化表達思路;進而通過設計數字路口體系,組建路口多維度指標體系,從而推動路口由物理實體向數字體轉變,為最終實現智慧路口提供一個參考的途徑。


      1、路口范圍定義


      基于不同文獻對平面交叉口的覆蓋范圍規定與研究,本文將城市道路交通中的路口范圍定義為構成該路口各條道路的相交部分及其進口機動車導向車道線為實線處的垂直線所圍成的區域,如圖1中紅色實線所圍成區域。



      城市交通道路網路口范圍示意圖


      該路口范圍內不同行駛方向的車輛已經完成車道變更,車流趨于穩定,并且能夠覆蓋非機動車以及行人通行區域;基本上能夠涵蓋路口相關的設施設備等。


      2、路口多維度指標體系


      2.1 路口刻畫維度分析

      路口及與之相關聯的對象如圖2所示,有設施、交通參與者、感知設備以及采集的交通數據、信號控制機、事件等等對象。類似于人體由九大系統組成,即運動系統、消化系統、呼吸系統、泌尿系統、生殖系統、內分泌系統、免疫系統、神經系統和循環系統,本文暫將路口劃分為感知設備層、數據質量層、運行狀態層、信號控制層、交通違法層與交通事故層6個維度,以此來刻畫路口。

      特別注意:部分采集設備可能不在1中劃分的路口范圍內,但采集的數據是與路口相關的,因此從邏輯歸屬上講,也包含在路口范圍內。




      2物理實體路口維度劃分


      2.2 數字路口體系

      基于2.1中對路口刻畫維度的劃分,本小節設計了數字路口體系,如圖3所示,形成了“6-2-1”總格局體系,其中,“6”是指感知設備層指標、數據質量層指標、運行狀態層指標、信號控制層指標、交通違法層指標、交通事故層指標6個維度指標層,“2”是指基礎指標層和評價指標層,“1”是指一個路口綜合狀態指標。



      數字路口體系示意圖


      2.3 路口多維度指標體系

      根據2.2中數字路口體系以及文獻分析,選取各維度的指標組建與數字路口體系相符的路口多維度指標體系。

      1)感知設備層指標

      該層指標主要用以反映路口的交通數據采集水平,即交通流采集設備數量、設備覆蓋車道、設備質量等狀況;設備種類可以是線圈、雷達、視頻等采集設備。

      1)感知設備數

      是指路口布設采集交通流參數的設備數量。

      2)設備完好率

      是指設備運行狀態良好的數量與感知設備數的比值。

      3)覆蓋車道數

      是指感知設備所能采集交通流的車道數量。

      4)有效覆蓋車道數

      是指完好狀態的采集設備所能采集交通流的車道數量。

      5)感知設備層狀態指數

      是指有效覆蓋車道數與路口總車道數之比。該指標用于評價路口交通參數采集水平,數值越大說明水平越高。

      2)數據質量層

      該層指標主要用于反映路口感知設備所采數據的質量狀況,為是否能支持路口流量統計等應用提供判別依據。

      1)完整性

      是指單車道采集數據在數量上缺失程度,例如針對scats系統可定義為有數據的時長占全天時長的比值。

      2)有效性

      是指單車道采集到的數據在合理性上的達標程度,例如針對scats可定義為合理數據時長占全天時長的比值。

      3)實時性

      是指采集數據時間與數據入庫時間之間的差值。

      4)數據質量層狀態指數

      采集數據滿足完整性、有效性、實時性的車道數占路口總車道數的比值。該指標用于評價路口所采集數據質量好壞程度,數值越大,則該路口的采集數據質量就越好。其中,根據具體要求設置完整性、有效性和實時性的閾值要求。

      3)運行狀態層

      主要用以反映路口的交通流量、通行能力以及運行效率等情況。

      1)路口通行能力

      是指路口所有進口道通行能力之和。

      2)路口交通量

      是指單位時間段內通過路口各進口道的車輛數之和。

      3)路口飽和度

      是指路口的交通負荷程度的指標,等于路口各進口道飽和度的流量加權值。

      4)路口延誤

      是指由于道路與環境條件、交通干擾以及交通管理與控制等駕駛員無法控制的因素所引起的行程時間損失,單位秒/輛。

      5)路口擁堵指數

      是指為擁堵周期時長占總周期時長的比例,單位%,取值1~100之間。

      6)運行狀態層狀態指數

      是指路口非擁堵周期時長占總周期時長的比例,取值1~100之間。該指標數值越高,則該路口的運行狀態就越好。

      4)信號控制層

      單個路口的信號配時參數有:周期時長和綠信比,為反應路口信號配時的合理性,現針對周期過長問題、周期飽和度不匹配問題、綠信比不匹配問題3類問題設計3個相關指數,用以反映路口信號配時是否合理。

      1)周期時長過長累計時長

      是指一天內滿足周期時長>周期時長閾值的時長累計之和,單位h。

      2)周期飽和度不匹配累計時長

      是指一天內周期飽和度不匹配的時間累計值,單位。

      3)綠信比不匹配累計時長

      是指一天內綠信比不匹配的時間累計值,單位。

      4)信號控制層狀態指數

      是指一天內不存在周期過長、周期飽和度不匹配、綠信比比匹配的周期個數與當天總周期個數的比值。該指標用于評價信號路口的信號控制參數的合理性,數值越高,則該路口的運行狀態越好。

      5)交通違法層

      該指標層主要反映路口通行秩序情況,不僅包括逆行、闖紅燈等機動車違法,也包括非機動車、行人路口內橫穿亂跑、闖燈越線等違法?,F粗略地將違法行為分為機動車違法、非機動車違法及行人違法三種類型。

      1)機動車違法量

      該指標是指機動車在路口違反交通信號、不按指定車道行駛等違法數量。

      2)非機動車違法量

      該指標是指非機動車在路口違反交通信號等違法數量。

      3)行人違法量

      該指標是指行人在路口違反交通信號等違法數量。

      4)路口綜合違法量

      該指標用于綜合評價機動車、非機動車和行人的違法數量。

      5)交通違法層狀態指數

      該指數用于評價路口交通參與者遵守秩序的程度,數值越大說明該路口的交通參與者遵守秩序程度越高,違法率越低。

      6)交通事故層

      該指標層主要反映路口安全情況,現粗略地將事故類型分為機動車事故、非機動車事故及行人事故三種類型。

      1)機動車事故量

      該指標是指在路口處發生的認定原因為機動車的事故數量。

      2)非機動車事故量

      該指標是指在路口處發生的認定原因為非機動車的事故數量。

      3)行人事故量

      該指標是指在路口處發生的認定原因為行人的事故數量。

      4)路口綜合事故量

      該指標是綜合考慮機動車、非機動車和行人的事故數量。

      5)交通事故層狀態指數

      該指數用于評價路口的交通安全程度,數值越高,說明該路口越安全,交通參與者發生事故率越低。

      7)路口綜合狀態指數

      該指標基于上述6個維度的狀態指數,綜合考察路口狀態;指標越低,說明該路口的優化空間較大,表明感知設備層、數據質量層、運行狀態層、信號控制層、交通違法、交通事故層某一個或幾個存在短板,可進一步聚焦路口短板,提升路口綜合狀態。

      特別說明,本節主要說明路口多維度指標體系的構建思路,具體指標的選取可根據情況合理添加刪除,以及深入細化。


      3、智慧路口


      路口所負載的設施設備,關聯的交通數據也越來越多,通過建立路口多維度指標體系,構建數字路口;進而結合交警部門的業務應用,有效對路口關聯數據進行有效管理和組織,從海量的交通數據中獲取“智慧”,實現路口智慧化,如圖4所示,從而有效服務交警客戶當前交通擁堵治理、違法治理等業務,在實現路口智慧化的同時,促進交通管理向智能化快速發展。



      智慧路口實現示意圖


      4、總結


      在各大城市不斷投入資金安裝各種感知設備的同時,路口感知設備類型越來越多,有必要實現基于多源采集數據的路口交通指標標準化處理;通過建立路口多維度指標體系,一方面實現路口交通指標的標準化處理,一方面通過不同維度表征數字路口,為結合交警業務,深度挖掘交通數據“智慧”,打造智慧路口提供數據指標支持。





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