基于欠采樣GPS數(shù)據(jù)的信號(hào)交叉口延誤估計(jì)研究.pdf

1、目前，城市交通擁堵日益嚴(yán)重且多發(fā)生在信號(hào)交叉口，信號(hào)交叉口運(yùn)行狀態(tài)的良好與否直接關(guān)系到整個(gè)路網(wǎng)的運(yùn)行效率與服務(wù)質(zhì)量。信號(hào)控制交叉口服務(wù)質(zhì)量與運(yùn)行狀態(tài)的評(píng)價(jià)主要取決于車輛通過信號(hào)交叉口時(shí)產(chǎn)生的延誤。目前最為常用的延誤計(jì)算方法仍然局限于傳統(tǒng)的延誤公式計(jì)算或者現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查實(shí)測(cè)，不論何種方法都需要投入大量的人力和物力去對(duì)基礎(chǔ)交通參數(shù)進(jìn)行調(diào)查。隨著GPS定位技術(shù)的應(yīng)用，其為估算信號(hào)交叉口延誤提供了一種新的高效方法，然而由于計(jì)算需要，現(xiàn)有方法需要1s采

2、樣間隔的GPS數(shù)據(jù)才能估計(jì)出信號(hào)交叉口延誤，這樣無疑增加了數(shù)據(jù)的采集、傳輸及存儲(chǔ)成本，并且受采樣頻率限制，仍需自行采集。
　　現(xiàn)如今絕大多數(shù)大中城市中，公交車、出租車均配備有GPS定位設(shè)備，由于數(shù)據(jù)只用于實(shí)現(xiàn)運(yùn)營車輛的監(jiān)控與調(diào)度，采樣間隔多設(shè)定為30s，并且大量數(shù)據(jù)后期處于閑置狀態(tài)。另外由于公交、出租車規(guī)模較大，幾乎遍布整個(gè)路網(wǎng)，數(shù)據(jù)回傳實(shí)時(shí)性強(qiáng)，因此有必要對(duì)此提出一種基于30s采樣間隔，即欠采樣GPS數(shù)據(jù)的信號(hào)交叉口延誤估計(jì)方法

3、。
　　本文的重點(diǎn)是針對(duì)目前城市中現(xiàn)有的公交車、出租車等GPS數(shù)據(jù)欠采樣特點(diǎn)，研究基于欠采樣GPS數(shù)據(jù)估算信號(hào)交叉口延誤的方法。
　　首先對(duì)現(xiàn)有GPS數(shù)據(jù)計(jì)算信號(hào)交叉口控制延誤進(jìn)行了介紹，并對(duì)GPS數(shù)據(jù)的采樣間隔進(jìn)行分析，對(duì)GPS欠采樣進(jìn)行了界定，將采樣間隔大于10s的GPS數(shù)據(jù)定義為欠采樣GPS數(shù)據(jù)。同時(shí)對(duì)欠采樣GPS數(shù)據(jù)反映出的車輛延誤過程進(jìn)行了分析，明確了利用欠采樣GPS數(shù)據(jù)估算交叉口控制延誤的關(guān)鍵在于對(duì)車輛延誤過程進(jìn)

4、行軌跡還原，獲得延誤過程的關(guān)鍵時(shí)間節(jié)點(diǎn)，即初始減速時(shí)刻與加速截止時(shí)刻。
　　本文采用對(duì)車輛在信號(hào)交叉口延誤中加減速過程建模的方法還原車輛行駛軌跡，獲取延誤過程關(guān)鍵時(shí)間點(diǎn)。然后結(jié)合欠采樣GPS數(shù)據(jù)特點(diǎn)，分有停車和無停車兩種情況對(duì)車輛通過信號(hào)交叉口的加減速過程建立分段勻減速模型與分段勻加速模型，并通過對(duì)車輛在信號(hào)交叉口的加減速過程進(jìn)行定性與定量的描述，驗(yàn)證了模型的可靠性。
　　通過將帶有約束條件的非線性非正定方程組問題轉(zhuǎn)化為帶有

5、約束條件的非線性規(guī)劃求最優(yōu)解問題，對(duì)有停車過程的分段勻減速和勻加速模型給出了模型求解算法。
　　對(duì)1s采樣間隔的車輛通過信號(hào)交叉口GPS數(shù)據(jù)以30s采樣間隔進(jìn)行重新采樣，利用所建模型計(jì)算了車輛在信號(hào)交叉口的控制延誤，計(jì)算精度大于85％，最后利用北京公交GPS數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)例分析，對(duì)鬧市口東西直行方向的平均控制延誤進(jìn)行計(jì)算，并與Webster和HCM2010延誤計(jì)算模型的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，相對(duì)誤差在20%以內(nèi)，證明了本文研究方法的實(shí)