基于電警過車數據的交通參數獲取

黃具偉 呂紅振 鄒繼賢 胡全福

摘 要：目前，城市交叉口電警設備建設越來越完善，其成為一種重要的交通數據采集方式。基于此，本文以合肥市廬陽區壽春路與阜陽路交叉口為研究對象，計算得到交叉口的流量、飽和流率、通行能力、飽和度、延誤時間及停車次數，并與傳統的數據采集方式進行比較，結果顯示，用該方式得到的交通基礎參數準確性更高。

關鍵詞：通行能力;延誤時間;停車次數

中圖分類號：U491文獻標識碼：A文章編號：1003-5168（2018）28-0100-03

Abstract： At present， the construction of electric police equipment at urban intersections is becoming more and more perfect， and it has become an important traffic data acquisition method. Based on this， this paper took the intersection of Shouchun Road and Fuyang Road in Luyang District of Hefei City as the research object， calculated the flow， saturated flow rate， traffic capacity， saturation， delay time and parking times of the intersection， and compared them with the traditional data acquisition method. The results showed that the traffic parameters obtained by this method were more accurate.

Keywords： traffic capacity;delay time;number of parking

隨著城市的發展，機動車保有量快速增長，城市交通擁堵問題越來越突出。針對該問題，交通管理者建立了多個智能交通系統及平臺加強對道路的管理力度，但各系統缺少對路面交通基礎交通數據的采集及分析，以至于建設的系統平臺顯得華而不實。為此，軟件開發者需要充分挖掘前端設備采集到的交通數據，保證數據的準確性，從而為交通管理者決策提供支撐。

目前，城市在交叉口安裝的電子警察和卡口形成一體化，能對運行車輛進行24h不間斷抓拍和捕獲，并通過智能分析技術提取出車牌號、車輛種類和車身顏色等信息，既能檢測車輛違法信息，又是一種道路數據采集設備。本文主要利用電警設備采集路面交通數據，并對數據進行分析和挖掘，既保證交通參數獲取的準確性、可靠性及全樣本量，又避免傳統人工現場調查的隨機性、不準確性，減少人力、物力及財力損耗。

1 交通基礎參數獲取

準確的交通基礎參數是進行信號配時優化、交通信息誘導與發布的基礎。其中，主要道路交通參數包含交叉口的通行能力、實時進口道流量、飽和度、延誤時間、車輛停車次數及車輛的行駛速度等。利用電警設備抓拍功能準確獲取這些交通參數，能為道路的交通信息研判及進一步分析應用提供基礎。

1.1 交叉口通行能力計算

①飽和流率是指單位有效綠燈時間內（即信號綠燈時車流以正常車速連續不斷通過停車線時累加到1h綠燈時間）所通過的最大流量數，用[S]表示，單位（pcu/（h·ln））[輛/（小時·車道）]。飽和流率可以由實地通過測得飽和車頭時距換算成車道飽和流率[1]，即

②車道通行能力是指某一車流中第[j]條車道的通行能力，即該車流通過該車道的最大允許能力，在道路及渠化條件一定的情況下，取決于第[j]條車道所能獲得最大通行流率（即飽和流率[Sij]）及所能獲得的有效綠燈時間[geij]占整個信號周期[C]的比例（即綠信比[λij=geij/C]），車道通行能力計算公式如下：

信號交叉口的通行能力是指一個交叉口對于各個方向（或相位）全部車流所能提供的最大允許通過量，是各個方向（或相位）通行能力之和。

1.2 交叉口飽和度計算

進口道相位飽和度用來反映該相位通行車道交通供求之間關系，常用[x]表示，計算公式為：

1.2.1 實際交通流獲取。現有的電警設備能記錄每輛車的過車數據，可以計算得到全天每車道每小時的流量，同時電警設備也記錄有車輛型號，可以將不同車型數量換算成標準小汽車的數量，最終得到每車道每小時的標準小汽車數量，即[vij]。

1.2.2 飽和流率獲取。通過電警設備抓拍到某一車道連續車流計算車輛間的車頭時距，取某一時段最小車頭時距[hs]計算該時間段的飽和流率[S]。

1.3 交叉口延誤時間計算

延誤時間指車輛排隊通過時間與以暢行車速駛過排隊路段的時間差，計算公式為：

式中，[ti]表示第[i]輛車通過交叉口延誤時間;[t2]表示通過下個交叉口的抓拍時間;[t1]表示通過上個交叉口的抓拍時間;[t0]表示自由流狀態車輛從上個路口到下個路口時間。

1.4 交叉口停車次數計算

停車次數是指車輛在通過交叉口時受信號控制影響而停車的次數，即車輛在受阻情況下的停車程度，用[h]表示。

利用電警數據能計算出交叉口的平均延誤時間[t]，平均停車次數是該交叉口的延誤時間與信號周期的比值，即

式中，[h]表示交叉口平均每輛車的停車次數;[t]表示該交叉口每輛車平均延誤時間;[C]表示該交叉口的信號周期。

1.5 路段行車速度及旅行時間計算

1.5.1 基于電警過車數據的路段行車速度計算。車輛從交叉口A正常行駛到交叉口B所用的時間，即

實際測量出兩個交叉口的距離[sAB]，由此可以得到車輛的平均行程車速，即

1.5.2 基于電警過車數據的路段旅行時間計算[2]。車輛旅行時間是指一輛車從交叉口A正常行駛到交叉口B所用的時間，計算公式如式（6）所示。

路段平均旅行時間是指在某一時間間隔內，所有順序經過A和B兩個交叉口的車輛旅行時間的算術平均值，即

2 案例分析

以合肥市廬陽區壽春路與阜陽路交叉口為研究對象，對利用前端的高清電警設備采集到的過車數據進行處理分析，獲取影響交叉口運行的基礎交通參數，驗證上述分析的可行性及有效性。交叉口渠化及電警編號分布如圖1所示。

該交叉口電警設備檢測到14個車道的過車數據，統計整理2018年6月6日全天24h的流量值，總計過車數據有60 394條，即當天有60 394輛車通過該交叉口。

以早高峰08：00—09：00作為重點研究時間段，該交叉口全天采用多時段配時，早高峰期間的信號配時方案如表1所示，有6個信號相位，周期時長176s。

采集上下游交叉口電警設備中的過車數據，剔除其中不合理數據（主要是未識別車牌，該種為非機動車）[3]，計算該交叉口各進口道的流量、通行能力、飽和度、延誤時間和停車次數，結果如表2所示。

通過電警設備中的過車數據計算得到的各種交通參數與實際計算得到的數值相差很小，基本與交叉口的實際情況相吻合。可見，利用電警設備采集過車數據是一種良好的數據采集方式，且得到的數據準確性較高，應該得到充分挖掘和利用。

3 結語

通過對電警過車數據分析的基礎上，利用合肥市壽春路與阜陽路交叉口全天日過車數據進行驗證分析，計算得到交叉口的流量、飽和流率、通行能力、飽和度、延誤時間及停車次數。結果顯示，得到的交通基礎參數準確性更高。

通過電警數據能獲得一些交通基礎參數，但對電警的抓拍數據要求也相對較高，必須保證以下兩點[4]：①電警過車數據要具有實時性，前段采集到過車信息需要以秒級的速度入庫，而現實中過車量比較大導致數據積壓不能及時入庫，數據傳輸時間變長;②前段相機時間的一致性，前段相機時間是否一致是保證車輛通過上下游交叉口延誤時間計算準確性的基礎。

參考文獻：

[1]王煒.過秀成.交通工程學[M].南京：東南大學出版社，2011.

[2]王進，虢向陽，鄒志云.考慮上游交叉口信號設計的排隊長度計算[J].武漢理工大學學報（交通科學與工程版），2015（1）：21-24.

[3]付鳳杰，龔越，王殿海，等.基于高清智能卡口路段行程時間的數據質量分析[J].浙江大學學報（工學版），2016（9）：1761-1767.

[4]李想，翟戰強.基于電警卡口的旅行時間計算方法[C]//2014中國智能交通年會大會.2014.