一种高架道路交通检测器布设技术及其交通量估算方法

摘要

本发明属于高架道路交通领域，具体涉及一种高架道路交通检测器布设技术及其交通量估算方法。本发明包括以下步骤：对高架道路上的路段进行分类并布置交通检测器；合理布置入口匝道路段与最接近的高架主线路段处交通检测器的相对位置并满足a＝b·(V

说明书

技术领域

本发明属于高架道路交通领域，具体涉及一种高架道路交通检测器 布设技术及其交通量估算方法。

背景技术

交通量，是指在单位时间内，通过道路上的某一地点或者某一检测 断面实际参与交通的参与者的数量。交通量是道路截面实际通行能力的 测算指标，也是道路分级和确定道路等级的主要依据。交通量具备时空 分布特性，因此是一个随机数，也即其数据是随时间和空间而变化的。 目前对于交通量尤其是高架道路交通量的在线测算，都是通过架设交通 检测器的方式，以达到该交通量的在线统计目的。一方面，交通检测器 的布设密度越密集，所检测到的数据越能准确地反映道路交通流运行特 征。人们理想化状况下，各相邻交通检测器之间应当密集布置至无间隔 状态，以随时能快速获得高架道路任一断面处交通量的在线测算数据。 但另一方面，现实状况却是无论是从成本性还是可行性考虑，同一高架 路段上的各交通检测器布置数目都存在上限，同时相邻交通检测器之间 也都必然存在安装间隔，也即两个相邻交通检测器之间是存在探测盲区 的。各交通检测器所探测区域内尚可实现快速的交通量在线统计目的， 然而上述探测盲区内的交通量测算则成为难题。如何能够提供一种操作 便捷而实用性强，并可适用于当前技术框架内的高架道路交通检测器布 设技术，能够在目前受到交通检测器布置技术及成本约束的基础上，仍 能实现高架道路上无交通检测器路段的全覆盖的快速交通量估算需求， 为本领域技术人员所亟待解决的技术难题。

发明内容

本发明的目的为克服上述现有技术的不足，提供一种高效快捷的基 于交通量估算的高架道路交通检测器布设技术，其可在目前的高架道路 交通检测器布置技术的框架内，通过优化而合理的分布特定交通检测器 相对位置，从而实现高架道路上无交通检测器路段的快速交通量估算需 求，其具备极高的在线快速估算效果，同时检测精度亦可得到有效保证。 本发明的另一目的在于提供基于上述布设技术的交通量估算方法，以在 无论是否有交通检测器状况下，均能实现在匝道入口的末端至匝道出口 起始端之间的一段高架主线路段的任一检测断层的交通量快速估算要 求，这显然对于分析高架道路的交通运行状态具有十分重要的意义

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种高架道路交通检测器布设技术，其特征在于包括以下步骤：

1)、对高架道路上的路段进行分类，将其划分为入口匝道路段、高 架主线路段以及出口匝道路段；

2)、将交通检测器布置于入口匝道路段、高架主线路段以及出口匝 道路段上；其中，以高架道路的路面延伸方向为X轴，以垂直高架道路 路面方向为Y轴建立坐标系，并获得入口匝道路段的匝道入口位置，使 最接近匝道入口的高架主线路段处交通检测器与匝道入口处的交通检 测器在X轴上的间距满足下式：

a＝b·(V_b-V_a)/V_b

式中，a为最接近匝道入口的高架主线路段处交通检测器与匝道入 口处的交通检测器在X轴上的间距，单位m；

b为最接近匝道入口的高架主线路段处交通检测器与匝道入口的X轴 间距，单位m；

V_a为匝道入口处的交通检测器所检测的车辆平均车速，单位km/h；

V_b为最接近匝道入口的高架主线路段处交通检测器检测的车辆平均 车速，单位km/h。

所述交通检测器包括微波雷达检测器和卡口；所述微波雷达检测器 布设在高架主线路段处，卡口至少布设在入口匝道路段处。

高架主线路段处微波雷达检测器的布设间距小于或等于800m。

一种应用于上述布设技术的交通量估算方法，步骤2)中，在确定 最接近匝道入口的高架主线路段处交通检测器与匝道入口处的交通检 测器在X轴上的间距后，在相邻的入口匝道路段与出口匝道路段之间的 一段高架主线路段处设置任一检测断面n，此时车辆由最接近匝道入口 的高架主线路段处交通检测器至检测断面n所需时间t为：

t＝L/V_b

式中，

L为检测断面n与最接近匝道入口的高架主线路段处交通检测器距 离；

V_b为最接近匝道入口的高架主线路段处交通检测器检测的车辆平均 车速，单位km/h；

此时，经过步骤2)的布置，T₀时刻经过最接近匝道入口的高架主 线路段处交通检测器的车辆和经过匝道入口处交通检测器的车辆，将在 T_n时刻同时到达检测断面n；根据下式获得车辆行驶到检测断面n的时 刻T_n：

T_n＝T₀+t

式中，

t为车辆由最接近匝道入口的高架主线路段处交通检测器至检测断 面n所需时间，单位s；

根据T₀时刻最接近匝道入口的高架主线路段处交通检测器的交通量 S₁和经过匝道入口处交通检测器的交通量S₂，即可得出T_n时刻检测断面 n处的交通量S_n：

S_n＝S₁+S₂。

本发明的有益效果在于：

1)、本发明可合理的设定匝道入口处卡口与最靠近该卡口的微波雷 达检测器之间的X轴最优化距离，从而以上述卡口及微波雷达检测器处 交通量以及相应车辆行驶速度、时间为基础参数，即可推算出后续路段 处的交通流量。更具体的来说，在通过上述公式获得相应交通检测器的 X轴距离并根据该距离进行实地安装后；在等同时刻内，车辆以正常上 坡速度经过匝道入口处的卡口至下一微波雷达检测器的时间，恰好等于 车辆以正常行驶速度由上一微波雷达检测器至该微波雷达检测器的时 间。这时，由于经过各交通检测器的交通量必然是已知而且已经测定的。 此时，在匝道入口的末端至匝道出口起始端之间的一段高架主线路段 处，无论如何进行检测断层的划分以期求得该断层的交通量，均可通过 在T₀和t的简单叠加获得车辆行驶到检测断面n的时刻T_n，并可根据T₀时刻经过上一微波雷达检测器和经过匝道入口处的卡口处的交通量之 和，极其便捷的估算得该检测断层处的交通量。

通过上述方案，本发明避免了传统交通检测器因存在布置间隔而导 致的交通量检测盲区无法正常进行交通量检测状况的产生，实现了相应 无交通检测器路段处任一检测断层处交通量的快速在线估算要求。本方 法突破了传统的必须依靠相应交通检测器进行相应路段检测断层的交 通量电子计算的枷锁，在任何时刻，均可根据靠近匝道入口的微波雷达 检测器数据和匝道入口处的卡口数据，以简单的加法计算，来直接“顺 推”出下游相应高架主线路段检测断面上的交通量，其计算方式简单而 便捷，应用范围十分广泛，并显然对于分析高架道路的交通运行状态具 有十分重要的意义。

附图说明

图1为本发明的各交通检测器布置图。

附图中各标号与本发明的各部件名称对应关系如下：

10-微波雷达检测器20-卡口

具体实施方式

为便于理解，此处结合图1对本发明的具体实施结构及工作流程作 以下描述：

1)、根据高架道路上各路段所处的位置，将高架道路划分为入口匝 道路段、高架主线路段和出口匝道路段。

2)、高架道路上的交通检测器包括微波雷达检测器10和卡口20。 微波雷达检测器10主要布设在高架道路主线路段上，卡口20主要布设 在高架道路入口匝道路段上。

3)、考虑到交通检测器布设密度对交通流量、行程时间估计精度的 影响，高架道路主线路段的交通检测器布设间距应小于等于800m。为了 实现交通流量的时空协同匹配，便于后期融合数据，靠近匝道入口的微 波雷达布设点位与匝道入口路段处卡口布设点位在X轴上的间距需要满 足如下公式：

a＝b·(V_b-V_a)/V_b

式中，a为微波雷达检测器与卡口点位X轴间距，单位m；b为微波 雷达检测器与交织区起点(也即匝道入口)X轴间距，单位m；V_a为卡 口检测的车辆平均车速，单位km/h；V_b为微波雷达检测器检测的车辆平 均车速，单位km/h。其中，V_a、V_b根据一段时间内的历史检测数据确定， 甚至可通过临时设置车速检测器等获得相关参数，以供该处使用，此处 就不再赘述。

具体进行道路交通量估算时，本实施例选取一段高架道路，并按照 图1所示方式完成交通检测器的布设：

图1中检测断面n与上游微波雷达检测器的距离为L，车辆从上游 微波雷达检测器行驶到检测断面n所需时间t为：

t＝L/V_b

式中，V_b为微波雷达检测器检测的车辆平均车速，单位km/h。

交通检测器按照上述的交通检测器布设方法布设完毕后，T₀时刻经 过上游微波雷达检测器的车辆和经过卡口的车辆，将在T_n时刻同时到达 检测断面n。根据下式获得车辆行驶到检测断面n的时刻T_n：

T_n＝T₀+t

根据T₀时刻上游微波雷达检测器的交通量和卡口交通量之和，可以 直接得出T_n时刻检测断面n处的交通量。

通过大量数据计算，得到交通量估计值与交通流量检测值之间的误 差均保持在10％以内；表明本发明中的交通检测器布设方法能够实现较 为准确的交通流量估计，完全符合目前业内对于道路交通量参数的采纳 要求。相应的，未安装交通检测器的检测断面，例如图1中的检测断面 n-1处，由于本发明中相应卡口与微波雷达检测器间独特的间距布置方 法，T₀时刻经过上游微波雷达检测器的车辆和经过卡口的车辆将在T_n-1时刻同时到达检测断面n-1，其交通量也同样可以通过上述步骤同理估 算得出。

实施例1：

本实施例中高架道路主线路段的交通检测器布设间距取800m，因此 图1中检测断面n与上游微波雷达检测器的距离为800m。上游微波雷达 检测器与交织区起点(也即匝道入口)X轴间距b设置为200m。根据一 段时间内的历史检测数据得到上游微波雷达检测器处车辆平均车速 V_b＝72km/h，匝道入口处车辆平均车速V_a＝38km/h。由a＝b·(V_b-V_a)/V_b可 以确定上游微波雷达检测器与卡口在X轴上的间距a＝94m。由t＝L/V_b可 以确定车辆从上游微波雷达检测器行驶到检测断面n所需时间t为40s。

T₀时刻经过上游微波雷达检测器的车辆和经过卡口的车辆，将在T_n时刻(T_n＝T₀+40s)同时到达检测断面n。交通检测器的统计周期为5min。 T₀时刻，获得上游微波雷达检测器在一个统计周期内检测到的车辆数为 343辆，卡口在一个统计周期内检测到的车辆数为98辆。因此，T_n时刻 检测断面n处在一个统计周期内的交通量估计值为上述两处交通量之 和，即441辆。而T_n时刻检测断面n处微波雷达检测器在一个统计周期 内检测到的车辆数为426辆。交通量估计误差为3.5％。

实施例2：

本实施例采用实施例1中的交通检测器布设方式，对未安装交通检 测器的检测断面进行交通量估计。图1中检测断面n-1与上游微波雷达 检测器的距离为500m。由t＝L/V_b可以确定车辆从上游微波雷达检测器行 驶到检测断面n-1所需时间t为25s。

T₀时刻经过上游微波雷达检测器的车辆和经过卡口的车辆，将在T_n-1时刻(T_n-1＝T₀+25s)同时到达检测断面n-1。交通检测器的统计周期为 5min。T₀时刻，上游微波雷达检测器在一个统计周期内检测到的车辆数 为343辆，卡口在一个统计周期内检测到的车辆数为98辆。因此，T_n-1时刻检测断面n-1处在一个统计周期内的交通量估计值为上述两处交通 量之和，即441辆。