基于全时空信息的交叉口混合交通流运行机理研究

The operation mechanism of traffic flow is the base of traffic management and control as well as improving the running efficiency and security at intersection.The current research focus on the basic operation law of traffic flow in specific section,and lack in description of traffic flow synthetical spatiotemporal evolution at intersection. It is difficult to expalain the operation mechanism of intersection and restrict the running efficiency at intersection. In this project, synthetical spatiotemporal information of intersection is obtained by video image processing firstly. Secondly，the moving process of each object in the intersection is analyzed.The changing process of velocity, acceleration, truning radius, headway in the spatiotemporal are analyzed, too. And then the internal relations between microscopic characteristics of traffic individuals and macroscopic traffic property containing the operation stability of traffic flow and releasing feature are reseached.Furthermore, we construct the relation model between integrated operation characteristics and influencing factors of intersection, and reveal the operation mechanism of traffic flow. In conclusion, the research will provide a theoretical basis for road channelization design, traffic control signal design, traffic flow organization and various traffic management schemes in mixed traffic flow, as well as enrich and improve the traffic engineering theory and methods.

交叉口交通流运行机理是制定交通管控方案、提高交叉口运行效率和安全性的前提和基础。目前研究主要集中于特定断面下交通流基本运行规律的分析,缺乏交叉口交通流整体时空演化过程描述，难以全面阐释交叉口运行机理，从而制约了交叉口运行效率。本项目拟利用视频图像处理技术获取交叉口的全时空信息，提取交叉口范围内交通个体的运行轨迹，分析交叉口各交通个体在不同时刻、不同位置的速度、加速度、转弯半径、车头时距等的变化过程，研究交叉口各交通实体微观特性及其与交通流运行平稳性、交叉口释放特性等宏观特性的内在联系，建立交叉口微观交通运行特性的描述模型，构造交叉口整体交通运行特性与影响因素的关系模型，从而揭示交叉口交通流运行机理，为交叉口的时空资源优化提供理论依据，充实和完善交通工程学理论和方法。

交叉口交通流运行机理是制定交通管控方案、提高交叉口运行效率和安全性的前提和基础。该课题在行人检测方面我们从激光雷达与摄像机采集数据融合的行人检测方法以及考虑特征空间分布的行人数量估计方法两个方面进行了研究，在行人检测方面，提出的行人数量估计方法具有较高的精度。另外，图像的特征计算时间平均约为0.1s，而每幅图像的模型预测时间平均约为0.02s，即进行1幅图像的行人数量估计时间约为0.12s。考虑到程序执行过程中开发平台其他运行应用程序的影响，我们提出的方法能够满足实际应用的需求。在考虑特征空间分布的行人数量估计方法方面，分别建立了基于视频的多目标遮挡处理和跟踪、鲁棒检测方法及跟踪算法和基于视觉的多尺度块本地二进制模式的自行车检测算法。本项目拟利用视频图像处理技术获取交叉口的全时空信息，提取交叉口范围内交通个体的运行轨迹，在特性分析方面取得了以下几个成果：1）在左转特性方面，取得了在并行式双左转形式下，内侧左转车道的高峰小时平均流量折算系数要高于 外侧左转车道，分离式双左转内侧车道对交通流量的分担率为平均高峰小时流量的0.98倍，外侧车道对交通流量的分担率为平均峰小时流量的1.02倍。2）在冲突延误方面，取得了在绿灯中期行人已经开始产生时间上的紧迫感，特别是在左转机动车的干扰下会以稍微快的速度通过。在绿灯末期，行人由于左转机动车阻滞等待时间较长或者是到达时间较晚，直到在绿灯末期才有机会找到穿越间隙通过交叉口，到达人行横道的行人会以较快的步行速度过街，甚至以小跑的速度过街，致使速度明显加快，说明绿灯时间的变化与左转机动车共同导致行人过街刺激特性；并且建立了基于模糊逻辑的信号交叉口人车冲突判别方法；还针对提前右转机动车与行人的干扰冲突方面进行了分析，得出了右转机动车通过时间计算方法和冲突次数计算方法；3）在交叉口混合交通流时空演化特性建模方面，取得了信号控制下行人过街时间模型、路段信号下行人过街时间模型、信控交叉口提前右转机动车与行人冲突模型、交叉口交通流离散模型和交叉口行人微观行为分析模型。