本发明涉及一种智能检测的单点控制交叉口出口交通流溢出防控方法。针对城市普遍存在的单点信号控制交叉口在交通流量高峰时期易发生的因出口交通流排队溢出导致的交通拥堵问题，本发明提出了一种在出口引道设置检测区域的方案，通过参数判断将交通流溢出状况分成排队溢出预警、排队溢出拥堵报警和路口拥堵事件报警三种情况，综合采用调整相位、相序、绿灯时长、间隔时长等方法实现前两种状况的快速处置，路口拥堵事件报警能够将严重的拥堵事件请求人工参与。本发明提出的检测方案克服了现有技术中受开口处进出车辆影响导致的数据精度低的缺点，综合应用交通信号疏导技术即实现对排队溢出状况的快速处置，又比现有技术增强了实用性。
1.一种智能检测的单点控制交叉口出口交通流溢出防控方法，包括以下步骤：
1)确定检测区域并获取交通流参数，在单个交叉口出口引道划定合理的排队溢出状况检测区域，设计检测布设方案，可以获得检测区域内相关交通流参数；
2)计算通过检测区域的平均时间占有率和平均车速，由智能检测器获取所有车辆驶入和驶离检测区域的时刻，计算得到平均时间占有率和平均车速；
3)排队溢出预警判断，由信号机采集通过停止线的分车道车流量，结合交叉口静态参数，计算某相位绿灯时段内越过停止线的车辆能够全部驶入出口引道的临界通行车速；同时，计算某相位绿灯时段内车辆通过检测区域而不引起发生排队溢出状况的临界通行时间占有率；根据平均时间占有率和临界时间占有率、平均车速和临界通行车速的比较判断出口引道排队溢出状况，并设置排队溢出预警；
4)排队溢出预警快速处置，在信号周期不改变的情况下，通过调整相关放行相位的清空时间和绿灯时间，达到预警解除的目的；
5)排队溢出拥堵判断，当出口引道排队溢出车辆完全阻碍其他方向交通流行驶通过交叉口时，称交叉口内发生了排队溢出拥堵，通过计算某相位绿灯时段内不发生排队溢出拥堵时的临界拥堵行驶速度、临界拥堵时间占有率，根据平均时间占有率和临界拥堵时间占有率、平均车速和临界拥堵行驶车速的比较判断排队溢出拥堵状况，并设置排队溢出拥堵报警；
6)排队溢出拥堵快速处置，当排队溢出拥堵发生，通过设置或调整放行顺序，调整拥堵相位放行绿灯时间，来达到拥堵解除的目的；
7)在溢出拥堵发生的情况下，当检测其他方向的交通流量为零超过一定时间时，进行路口拥堵事件报警，请求人工参与进行拥堵事件报警快速处置；
1)某相位绿灯时段内，计算越过停止线的车辆能够全部驶入出口引道的临界通行车速，计算公式如下：其中， 为该相位绿灯时段内某流向越过停止线驶入交叉口的所有车辆数，a为出口引道的车道数量，lcar为平均车辆长度，s0为平均行车安全距离，Ddir为停车线至检测区域起始端的距离或者弧长，Gpha为该相位绿灯时长，Ypha为该相位黄灯时长， 为该相位绿灯时段内越过停止线的车辆能够全部驶入出口引道的临界通行车速；上述公式中，某相位绿灯dir时段内有几股不同流向交通流同时驶入出口引道， 和D 应分别取值；
2)计算车辆通过检测区域而不引起发生排队溢出状况的临界通行时间占有率，计算公式如下：其中，t通为某车辆通过检测区域而不引起发生排队溢出的占有时间，T为采集周期，N为当前周期通过检测区域的车辆数，T通为车辆通过检测区域而不引起发生排队溢出的临界通行时间占有率；
3)当 并且 时，发生排队溢出预警，执行排队溢出预警快速处
2.根据权利要求1所述的一种智能检测的单点控制交叉口出口交通流溢出防控方法，其特征在于，所述的确定检测区域并获取交通流参数包括以下步骤：
1)在道路交叉口进口引道安装检测器，检测器朝向交叉口，在选型中要求具备能够检测车辆存在、记录车辆驶入和驶离检测区域时刻的功能；
2)在道路交叉口出口引道确定检测区域，检测区域为覆盖出口所有车道的具有一定长度的虚拟线圈，宽度W取出口引道路宽，长度L设置为20米，检测区域起始段与同向进口引道停止线平齐，适用于右转车辆受信号灯控制情况，根据以往出口引道排队情况设置在导致排队溢出状况发生的临界位置，适用于右转车辆不受信号灯控制情况；
3)在系统建设过程中，要求信号机具备采集通过停止线的分车道车流量的功能，检测器与信号机能够通信，实现数据传输；
4)通过智能检测器测算某周期时段驶入检测区域的车辆数N；某车辆驶入检测区域的时间 某车辆驶离检测区域的时间
3.根据权利要求1所述的一种智能检测的单点控制交叉口出口交通流溢出防控方法，其特征在于，所述的计算通过检测区域的平均时间占有率和平均车速包括如下步骤：
1)计算当前周期内的平均时间占有率，其计算公式如下：
其中，T为采集周期，N为当前周期通过检测区域的车辆数， 为第n辆车在检测器上停留的时间， 为第n辆车驶入检测区域的时间， 为第n辆车驶离检测区域的时间；当车辆在检测区域内时， 取当前采样的时钟时刻；
2)计算当前周期内车辆通过检测区域的平均行驶速度，计算公式如下：
其中，vn为第n辆车通过检测区域的行驶速度，为当前周期内所有通过检测区域的车辆的平均行驶速度。
4.根据权利要求1所述的一种智能检测的单点控制交叉口出口交通流溢出防控方法，其特征在于，所述的排队溢出预警快速处置包括以下步骤：在维持信号周期不变的情况下，调整导致和加重排队溢出状况发生的放行相位的间隔时间，减少相位绿灯时间Gpha，同时增加或者加大相位清空时间Rpha，增减幅度取2～3秒，调整后的相位绿灯时长应不小于该相位的最小绿灯时长。
5.根据权利要求1所述的一种智能检测的单点控制交叉口出口交通流溢出防控方法，其特征在于，所述的排队溢出拥堵判断包括以下步骤：
1)排队溢出车辆最易对相交方向的相邻进口引道造成阻碍，此时排队车辆队尾接近相交道路中心线的位置，计算某相位绿灯时段内发生排队溢出拥堵时的临界拥堵行驶速度，计算公式如下：为停车线至相交方向道路中线的距离， 为某相位绿灯时段内发生排队溢出拥堵时的临界拥堵行驶速度；a为出口引道的车道数量，lcar为平均车辆长度，s0为平均行车安全距离， 为该相位绿灯时段内某流向越过停止线驶入交叉口的所有车辆数，Gpha为该相位绿灯时长，Ypha为该相位黄灯时长；上述公式中，某相位绿灯时段内有几股不同流向交通流同时驶入出口引道 和 应根据实际情况分别取值；
2)计算某相位绿灯时段内发生排队溢出拥堵的临界拥堵时间占有率，计算公式如下：其中，t堵为某车辆通过检测区域而引发排队溢出拥堵的占有时间，T堵为车辆通过检测区域引发排队溢出拥堵的临界拥堵时间占有率，公式其余字母含义和取值同上所述；
3)当 并且 时，发生排队溢出拥堵报警，执行排队溢出拥堵快速处置。
6.根据权利要求1所述的一种智能检测的单点控制交叉口出口交通流溢出防控方法，其特征在于，所述的排队溢出拥堵快速处置包括以下步骤：
1)当某出口引道发生排队溢出拥堵时，首先进行当前信号控制方案中相位判断，将不通过该出口引道的相位优先放行；
2)调整加重该出口引道车辆排队情况的相位绿灯时长，计算公式为：
其中，g 为相位绿灯减少的时长，D 为停车线至检测区域起始端的距离或者弧长，为停车线至相交方向道路中线的距离， 为某相位绿灯时段内发生排队溢出拥堵时的临界拥堵行驶速度， 为调整后相位绿灯时长，Gpha为该相位绿灯时长，需要注意调整后的相位绿灯时长应不小于该相位的最小绿灯时长，上述公式中，对于不控右转车辆的十dir字型信号灯控路口，D 和 只考虑导致排队溢出拥堵的主要车流方向。
7.根据权利要求1所述的一种智能检测的单点控制交叉口出口交通流溢出防控方法，其特征在于，在溢出拥堵发生的情况下，当 并且 时，C为信号控制周期时长，进行路口拥堵事件报警。
一种智能检测的单点控制交叉口出口交通流溢出防控方法
技术领域
[0001] 本发明涉及城市交通信号控制领域，具体来说是一种智能检测的单点控制交叉口出口交通流溢出防控方法。
背景技术
[0002] 单点信号控制交叉口在城市交通管理中普遍存在，此类交叉口多采用单点多时段定时控制方式，即根据路口交通流运行特征划分配时方案的运行时段，在信号控制器中预先设定好配时方案，包括设计相位、相序和预设信号周期、绿灯时长、间隔时长等参数。配时方案与交通流的适应性将极大地影响路口交通运行状况。
[0003] 目前，小汽车的快速增长导致高峰时期交通流量呈集中井喷式状态，当进入路段的交通流量超过道路本身的交通容量或者路段发生交通事故时，后续进入路段的车辆被迫排队形成积压，若此种情况不能触发上游交叉口交通信号及时调整也得不到其他的及时处置，排队车辆容易溢出到上游交叉口内，排队溢出的车辆会阻碍交叉口其他方向车辆的运行，严重时会导致交叉口“死锁”，将此看作是交叉口出口交通流排队溢出导致的交通拥堵问题。
[0004] 现有排队溢出的防控方法原理是通过埋设在路段两端的检测器检测存在路段内的交通流量；计算得到车辆排队长度；根据车辆密度判定交叉口排队溢出状态；计算交叉口的绿灯放行时间以达到治理和预防排队溢出情况。调节绿灯放行时间的原理是在上游交叉口减少导致排队溢出加重的方向交通流的绿灯时间，同时在下游交叉口增加能够疏散排队车辆的相位绿灯时间，将此方法应用到多个交叉口时以实现区域内各交叉口的排队长度均衡。
[0005] 现有技术存在如下不足：
[0006] 1)数据获取都需要在路段的两端设置检测器，由两个检测器检测到的通过车辆数计算得到路段的排队车辆数量。由于路侧往往存在多个开口，开口处进出车辆数量影响数据结果的精度，从而对排队溢出状况的判断准确性低。
[0007] 2)采用调节绿灯时长对排队溢出状况进行治理和预防。在实践应用交通信号疏导路口交通流的过程中，需要采用调整相位、相序、信号周期、绿灯时长、间隔时长等组合方法，现有研究提出的信号优化技术单一，实际应用性不强。
发明内容
[0008] 本发明的目的是为了解决单点信号控制交叉口因出口交通流溢出导致交叉口“死锁”问题和现有技术中对排队溢出状况的判断准确性低、排队溢出状况处置技术实际应用性不强缺陷，提出了一种智能检测的单点控制交叉口出口交通流溢出防控方法，提供一种更加符合实际交通流疏导的排队溢出状况预警和快速处置方法。
[0009] 为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：
[0010] 1.一种智能检测的单点控制交叉口出口交通流溢出防控方法，包括以下步骤：
[0011] 1)确定检测区域并获取交通流参数，在单个交叉口出口引道划定合理的排队溢出状况检测区域，设计检测布设方案，可以获得检测区域内相关交通流参数；
[0012] 2)计算通过检测区域的平均时间占有率和平均车速，由智能检测器获取所有车辆驶入和驶离检测区域的时刻，计算得到平均时间占有率和平均车速；
[0013] 3)排队溢出预警判断，在相位绿灯时段内如果越过停止线的车辆在一定的时间内不能够全部驶入出口引道，此时位于出口引道的检测区域内的车辆呈缓行排队状况，下一个启动相位时段内驶入该出口引道的车辆将在出口处减速或者停车排队，我们将这一临界状况设置排队溢出预警。由信号机采集通过停止线的分车道车流量，结合交叉口静态参数，计算某相位绿灯时段内越过停止线的车辆能够全部驶入出口引道的临界通行车速；同时，计算某相位绿灯时段内车辆通过检测区域而不引起发生排队溢出状况的临界通行时间占有率。根据平均时间占有率和临界时间占有率、平均车速和临界通行车速的比较判断出口引道排队溢出状况，并设置排队溢出预警；
[0014] 4)排队溢出预警快速处置，当排队溢出预警发生，在信号周期不改变的情况下，通过调整相关放行相位的清空时间和绿灯时间，达到预警解除的目的；
[0015] 5)排队溢出拥堵判断，当出口引道排队溢出车辆完全阻碍其他方向交通流行驶通过交叉口时，称交叉口内发生了排队溢出拥堵。通过计算某相位绿灯时段内不发生排队溢出拥堵时的临界拥堵行驶速度、临界拥堵时间占有率，根据平均时间占有率和临界拥堵时间占有率、平均车速和临界拥堵行驶车速的比较判断排队溢出拥堵状况，并设置排队溢出拥堵报警；
[0016] 6)排队溢出拥堵快速处置，当排队溢出拥堵发生，通过设置或调整放行顺序，调整拥堵相位放行绿灯时间，来达到拥堵解除的目的；
[0017] 7)在溢出拥堵发生的情况下，当检测其他方向的交通流量为零超过一定时间时，进行路口拥堵事件报警。请求人工参与进行拥堵事件报警快速处置。
[0018] 2.所述的确定检测区域并获取交通流参数包括以下步骤：
[0019] 1)在道路交叉口进口引道安装检测器，安装位置最好选在停止线附近，也可以借助路口电子警察的杆件进行安装，检测器朝向交叉口，检测器可以是视频检测器或者微波检测器或者其他类型的车辆检测器，在选型中要求具备能够检测车辆存在、记录车辆驶入和驶离检测区域时刻的功能。
[0020] 在道路交叉口出口引道确定检测区域，检测区域为覆盖出口所有车道的具有一定长度的虚拟线圈，宽度W取出口引道路宽，长度L设置为20米，检测区域起始段与同向进口引道停止线平齐(适用于右转车辆受信号灯控制情况)，也可根据以往出口引道排队情况设置在导致排队溢出状况发生的临界位置(适用于右转车辆不受信号灯控制情况)。
[0021] 在实施过程中，第一步确定检测区域，第二步根据检测器的技术参数确定安装位置，第三步确定安装方式及检测器安装角度。
[0022] 在系统建设过程中，要求信号机具备采集通过停止线的分车道车流量的功能，检测器与信号机能够通信，实现数据传输。
[0023] 通过智能检测器测算某周期时段驶入检测区域的车辆数N；某车辆驶入检测区域的时间 某车辆驶离检测区域的时间
[0024] 2)计算当前周期内车辆通过检测区域的平均时间占有率，计算公式如下：
[0025]
[0026]
[0027] 其中，T为采集周期，N为当前周期通过检测区域的车辆数， 为第n辆车在检测器上停留的时间， 为第n辆车驶入检测区域的时间， 为第n辆车驶离检测区域的时间；当车辆在检测区域内时， 取当前采样的时钟时刻。
[0028] 计算当前周期内车辆通过检测区域的平均行驶速度，计算公式如下：
[0029]
[0030]
[0031] 其中，vn为第n辆车通过检测区域的行驶速度，为当前周期内所有通过检测区域的车辆的平均行驶速度。
[0032] 3)某相位绿灯时段内，计算越过停止线的车辆能够全部驶入出口引道的临界通行车速，计算公式如下：
[0033]
[0034] 其中， 为该相位绿灯时段内某流向越过停止线驶入交叉口的所有车辆数，a为出口引道的车道数量，lcar为平均车辆长度，s0为平均行车安全距离，Ddir为停车线至检测区域起始端的距离或者弧长，Gpha为该相位绿灯时长，Ypha为该相位黄灯时长， 为该相位绿灯时段内越过停止线的车辆能够全部驶入出口引道的临界通行车速。
[0035] 上述公式中，某相位绿灯时段内有几股不同流向交通流同时驶入出口引道， 和Ddir应分别取值，例如在不控右转车辆的十字型信号灯控路口中，直行相位绿灯时段内有直行车流和右转车流同时驶入某出口引道，此时 取直行车流流量 和右转车流流量 (和 由信号控制机采集并提供)，对应的，Ddir取直行车道停止线至检测区域起始端的距离Ds和右转车道停止线至检测区域起始端的流线弧长Lr。
[0036] 驶入出口引道的车辆随即驶入检测区域，若车辆在检测区域内减速行驶或停留(由前方车辆排队引起后续车辆减速)，势必会影响后续进入的车辆被迫减速或停车，易引起车辆排队进而发生排队溢出状况。车辆通过检测区域而不引起发生排队溢出状况的临界通行时间占有率计算公式如下：
[0037]
[0038]
[0039] 其中，t通为某车辆通过检测区域而不引起发生排队溢出的占有时间，T为采集周期，N为当前周期通过检测区域的车辆数，T通为车辆通过检测区域而不引起发生排队溢出的临界通行时间占有率。
[0040] 由上述可推知，当 并且 时，发生排队溢出预警，执行排队溢出预警快速处置，反之，没有发生排队溢出状况。
[0041] 4)排队溢出预警快速处置是在维持信号周期不变的情况下，调整导致和加重排队溢出状况发生的放行相位的间隔时间，例如，减少相位绿灯时间Gpha，同时增加或者加大相位清空时间Rpha，增减幅度通常取2～3秒，需要注意调整后的相位绿灯时长应不小于该相位的最小绿灯时长。此措施能够有效减少进入出口引道的车辆数N，防止排队溢出状况的发生。
[0042] 5)当出口引道排队溢出车辆完全阻碍其他方向交通流行驶通过交叉口时，称交叉口内发生了排队溢出拥堵。排队溢出车辆最易对相交方向的相邻进口引道造成阻碍，此时排队车辆队尾接近相交道路中心线的位置，计算某相位绿灯时段内发生排队溢出拥堵时的临界拥堵行驶速度，计算公式如下：
[0043]
[0044] 其中， 为停车线至相交方向道路中线的距离， 为某相位绿灯时段内发生排队溢出拥堵时的临界拥堵行驶速度；a为出口引道的车道数量，lcar为平均车辆长度，s0为平均行车安全距离， 为该相位绿灯时段内某流向越过停止线驶入交叉口的所有车辆数，Gpha为该相位绿灯时长，Ypha为该相位黄灯时长，公式其余字母含义和取值同上所述。
[0045] 上述公式中，某相位绿灯时段内有几股不同流向交通流同时驶入出口引道， 和应根据实际情况分别取值，例如在不控右转车辆的十字型信号灯控路口中，直行相位绿灯时段内有直行车流和右转车流同时驶入某出口引道，此时 取直行车流流量 和右转车流流量 ( 和 由信号控制机采集并提供)，对应的， 取直行车道停止线至相交方向道路中线的距离ds和右转车道停止线至检测区域起始端的流线弧长的一半[0046] 则，某相位绿灯时段内发生排队溢出拥堵的临界拥堵时间占有率，计算公式如下：
[0047]
[0048]
[0049] 其中，t堵为某车辆通过检测区域而引发排队溢出拥堵的占有时间，T堵为车辆通过检测区域引发排队溢出拥堵的临界拥堵时间占有率，公式其余字母含义和取值同上所述。
[0050] 当 并且 时，发生排队溢出拥堵报警，执行排队溢出拥堵快速处置。
[0051] 6)排队溢出拥堵快速处置包括两个步骤：
[0052] a)当某出口引道发生排队溢出拥堵时，首先进行当前信号控制方案中相位判断，将不通过该出口引道的相位优先放行；
[0053] b)调整加重该出口引道车辆排队情况的相位绿灯时长，计算公式为：
[0054]
[0055]
[0056] 其中，gpha为相位绿灯减少的时长，Ddir为停车线至检测区域起始端的距离或者弧长， 为停车线至相交方向道路中线的距离， 为某相位绿灯时段内发生排队溢出拥堵时的临界拥堵行驶速度， 为调整后相位绿灯时长，Gpha为该相位绿灯时长，需要注意调整后的相位绿灯时长应不小于该相位的最小绿灯时长。
[0057] 上述公式中，对于不控右转车辆的十字型信号灯控路口，Ddir和 只考虑导致排队溢出拥堵的主要车流方向。
[0058] 7)在溢出拥堵发生的情况下，当 并且 (C为信号控制周期时长)时，进行路口拥堵事件报警。路口拥堵事件报警的目的是请求人工参与。
[0059] 发生拥堵事件报警的原因和快速处置方法有以下两种情况：
[0060] a)存在排队溢出车辆的出口路段的交通流呈饱和状态，此时只通过调整该路口的信号配时方案收效甚微。进行拥堵事件报警后，在人工监测的情况下，可以采取信号跳相位放行策略，即跳过加重拥堵路段的方向交通流的放行相位，同时，顺着拥堵路段方向，增大下游交叉口进口引道的绿灯时间，达到拥堵快速解除的目的。
[0061] b)存在排队溢出车辆的出口路段内发生了交通事故，交通事故阻断或妨碍了交通流的正常通行，长时间影响导致车辆排队溢出到路口内。进行拥堵事件报警后，通过中心视频监控或人工排查交通事故，起到拥堵原因的快速排查。
[0062] 有益效果
[0063] 本发明提出的一种用于单点信号控制交叉口出口交通流溢出防控方法，不同于现有技术中在路段两端布设检测器的方案和数据的获取途径，本发明通过在交叉口出口引道施划检测区域获取交通流数据和通过信号机获取通过停止线进入交叉口的交通流数据，获得数据精确，可靠性高，系统建设在单个交叉口内，不考虑路段长距离数据传输的问题，实际应用更加方便，适用广泛。
[0064] 本发明对交叉口出口交通流溢出进行了排队溢出预警、排队溢出拥堵和路口拥堵事件三种情况分类，分别经过分析得到每种情况对应的临界行驶车速和临界时间占有率，通过数据对比设置报警进而启动快速处置措施。排队溢出预警监测可以预防出口交通流溢出的发生；排队溢出拥堵报警可以启动交通信号优化技术快速解决拥堵问题；路口拥堵事件报警将严重的交叉口内拥堵事件上报中心和请求人工参与，以尽快排查拥堵原因并解决拥堵问题。将溢出事件进行情况分类分别处置更加符合实际交通运行的复杂性。
[0065] 本发明对排队溢出预警的快速处置主要采用调整相关放行相位的间隔时间，对排队溢出拥堵的快速处置主要采用调整放行相序和相关相位放行绿灯时长，采取措施技术全面，循序渐进，更加符合路口交通信号疏导的实际应用，实现出口交通流溢出预防和快速处置的效果。
附图说明
[0066] 图1为本发明的方法流程图
[0067] 图2为检测区域施划和检测器布设示意图-采用视频检测器借用电子警察杆件[0068] 图3为典型四相位信号配时方案示意图
具体实施方式
[0069] 为使对本发明的结构特征及所达成的功效有更进一步的了解与认识，用以较佳的实施例及附图配合详细的说明，说明如下：
[0070] 如图1所示，本发明所述的一种智能检测的单点控制交叉口出口交通流溢出防控方法，实施例中采用的是视频检测器，包括以下步骤：
[0071] 第一步确定检测区域并获取交通流参数。在实施过程中，a)确定检测区域：在道路交叉口出口引道确定检测区域，检测区域为覆盖出口所有车道的具有一定长度的虚拟线圈，如图2所示。检测区域宽度W取出口引道路宽，长度L设置为20米，检测区域起始段与同向进口引道停止线平齐(适用于右转车辆受信号灯控制情况)，也可根据以往出口引道排队情况设置在导致排队溢出状况发生的临界位置(适用于右转车辆不受信号灯控制情况)。b)进行检测器选型：要求检测器具备能够检测车辆存在、记录车辆驶入和驶离检测区域时刻的功能。c)根据检测器的技术参数确定安装位置及安装方式：在道路交叉口进口引道安装视频检测器，安装位置最好选在停止线附近，也可以借助交叉口电子警察的杆件进行安装，视频检测器镜头朝向交叉口。d)实现检测器与信号机通信，在系统搭建中，要求信号机具备采集通过停止线的分车道车流量的功能，检测器与信号机实现通信，实现数据传输。e)获取交通流参数：一种途径是通过视频检测器测算驶入检测区域的车辆数N、某车辆驶入检测区域的时间 和驶离检测区域的时间 另一种途径是从信号机获取的相位绿灯时段内通过停止线的分车道车流量。
[0072] 第二步计算平均车速和平均占有率。计算平均车速和平均占有率是为了进行第三步的排队溢出状况判断，根据获取的检测区域的交通流参数计算平均车速和平均占有率，用以反映当前出口引道的交通流动态特征，根据获得的越过停止线的车流量及交叉口相关静态参数计算临界通行车速和临界通行时间占有率、临界拥堵行驶速度和临界拥堵时间占有率，临界车速和临界时间占有率作为判断溢出状况的阈值。
[0073] 1)计算当前周期内车辆通过检测区域的平均时间占有率，通过平均时间占有率才可以计算出平均行驶速度，计算公式如下：
[0074]
[0075]
[0076] 其中，T为采集周期；N为当前周期通过检测区域的车辆数； 为第n辆车在检测器上停留的时间； 为第n辆车驶入检测区域的时间； 为第n辆车驶离检测区域的时间；当车辆在检测区域内时； 取当前采样的时钟时刻。
[0077] 2)计算当前周期内车辆通过检测区域的平均行驶速度，计算公式如下：
[0078]
[0079]
[0080] 其中，vn为第n辆车通过检测区域的行驶速度；L为检测区域长度；为当前周期内所有通过检测区域的车辆的平均行驶速度。
[0081] 3)计算某相位绿灯时段内越过停止线的车辆能够全部驶入出口引道的临界通行车速，计算公式如下：
[0082]
[0083] 其中， 为该相位绿灯时段内某流向越过停止线驶入交叉口的所有车辆数；a为出口引道的车道数量；lcar为平均车辆长度，一般取值5～7米，当大车占比30％以上时，取较高值，否则取低值，大车比例由现场交通流观测获得；s0为平均行车安全距离，一般取值3米；Ddir为停车线至出口检测区域起始端的距离或者弧长，由现场测量获得；Gpha为该相位绿灯时长；Ypha为该相位黄灯时长，由读取信号机信号配时获得； 为该相位绿灯时段内越过停止线的车辆能够全部驶入出口引道的临界通行车速。
[0084] 上述公式中，某相位绿灯时段内有几股不同流向交通流同时驶入出口引道，和Ddir应分别取值，如图3所示，在不控右转的四相位信号配时方案中，第一相位为东西向直行相位，绿灯时段内有直行车流和右转车流同时驶入出口引道，东出口的临界通行车速计算公式如下：
[0085]
[0086] 其中， 为绿灯时段内西向东越过停车线的直行车流量； 为绿灯时段内南向东越过停车线的右转车流量； 为东西向直行相位绿灯时长； 为东西向直行相位黄灯时长；Ds为西进口直行车道停止线至东出口检测区域起始端的距离；Lr为南进口右转车道停止线至东出口检测区域起始端的流线弧长； 为西向东直行相位的临界通行车速；公式中其余参数同上所述。
[0087] 4)计算车辆通过检测区域而不引起发生排队溢出状况的临界通行时间占有率，计算公式如下：
[0088]
[0089]
[0090] 其中，t通为某车辆通过检测区域而不引起发生排队溢出的占有时间；L为检测区域长度；T为采集周期；N为当前周期通过检测区域的车辆数；T通为车辆通过检测区域而不引起发生排队溢出的临界通行时间占有率。
[0091] 5)计算某相位绿灯时段内发生排队溢出拥堵时的临界拥堵行驶速度，当出口引道排队溢出车辆完全阻碍其他方向交通流行驶通过交叉口时，称交叉口内发生了排队溢出拥堵。计算公式如下：
[0092]
[0093] 其中， 为停车线至相交方向道路中线的距离， 为某相位绿灯时段内发生排队溢出拥堵时的临界拥堵行驶速度，公式其余字母含义和取值同上所述。在实际应用中，当相位中有不同几股交通流同时驶入某出口时，计算公式参考 计算公式。如图3所示信号配时方案中，东出口的临界拥堵行驶车速计算公式如下：
[0094]
[0095] ds为西进口直行车道停止线至南进口道路中线的距离； 西向东直行相位的临界通行车速；公式中其余参数同上所述。
[0096] 6)计算某相位绿灯时段内发生排队溢出拥堵的临界拥堵时间占有率，计算公式如下：
[0097]
[0098]
[0099] 其中，t堵为某车辆通过检测区域引发排队溢出拥堵的占有时间，T堵为车辆通过检测区域引发排队溢出拥堵的临界拥堵时间占有率，公式中其余参数同上所述。
[0100] 第三步进行排队溢出状况判断。根据排队溢出状况的影响程度将排队溢出情况划分为三种状况。由第二步的计算可以得到采样周期T内的临界通行车速 临界通行时间占有率T通、临界拥堵行驶速度 和临界拥堵时间占有率T堵，同时由检测数据经计算得到采样周期T内车辆通过检测区域的平均时间占有率 和行驶车速
[0101] 1)由上述排队溢出预警定义推导出排队溢出状况发生条件：当路口某一个方向发生 并且 时，发生排队溢出预警。
[0102] 2)由上述排队溢出拥堵定义推导出拥堵状况发生条件：当路口某一个方向发生并且 时，发生溢出拥堵报警。
[0103] 3)由上述路口拥堵事件报警定义推导出拥堵事件报警发生条件：当路口溢出拥堵方向发生 并且 (C为信号控制周期时长)时，进行路口拥堵事件报警。
[0104] 第四步根据第三步所触发的预警类型启动相应的快速处置措施。
[0105] 1)排队溢出预警快速处置。
[0106] 在维持信号周期不变的情况下，调整导致和加重排队溢出状况发生的放行相位的间隔时间，例如，减少相位绿灯时间Gpha，目的是减少进入交叉口内的车辆，同时增加或者加大相位清空时间Rpha，目的是加大交叉口内缓行排队的车辆驶入出口引道的时间。减少Gpha和增加Rpha的时间相等，每次增减幅度取2～3秒，可重复多次调整使得交叉口不发生排队溢出预警。需要注意调整后的相位绿灯时长应不小于该相位预先设置的最小绿灯时长。
[0107] 2)排队溢出拥堵快速处置。
[0108] 排队溢出拥堵快速处置包括两个步骤：
[0109] a)当某出口引道发生排队溢出拥堵时，首先进行当前信号控制方案中相位判断，将不通过该出口引道的相位优先放行。
[0110] 例如图3，当前信号放行顺序为：相位1—东西向直行、相位2—东西向左转、相位3—南北向直行、相位4—南北向左转，当信号机在执行相位4的过程中，系统检测到东出口引道发生排队溢出拥堵报警，系统将执行相位2、相位3、相位1、相位4的信号放行顺序。待报警解除后，恢复原信号放行顺序。
[0111] b)减少加重该出口引道车辆排队情况的相位绿灯时长，目的是减少进入交叉口内的车辆，减少排队车辆数。一次相位绿灯减少时长幅度计算公式为：
[0112]
[0113]
[0114] 其中，gpha为相位绿灯减少的时长， 为调整后相位绿灯时长，Gpha为原相位绿灯时长，需要注意调整后的相位绿灯时长应不小于该相位的最小绿灯时长。
[0115] 如图3所示信号配时方案中，东出口发生了排队溢出拥堵报警，需要调整相位1的绿灯时长 计算公式如下：
[0116]
[0117]
[0118] gew为相位1绿灯减少时长； 为相位1调整后的绿灯时长；公式中其余参数同上所述。
[0119] 3)人工参与拥堵事件快速处置。
[0120] 发生拥堵事件报警的原因可能有两种：
[0121] a)存在排队溢出车辆的出口路段的交通流呈饱和状态，此时只通过调整该路口的信号配时方案收效甚微；
[0122] b)存在排队溢出车辆的出口路段内发生了交通事故，交通事故阻断或妨碍了交通流的正常通行，长时间影响导致车辆排队溢出到路口内。
[0123] 路口拥堵事件报警的目的是请求人工参与。
[0124] 如图3所示信号配时方案中，东出口发生了排队溢出拥堵报警，对于情况a)，在人工监测的情况下，可以采取跳过相位1，放行相位2、相位3，跳过相位4的放行方式，同时，顺着拥堵路段方向，增大下游交叉口西进口引道的绿灯时间，达到拥堵快速解除的目的。也可以将当前信号放行方案切换为方向轮放的方式，即相位1—东进口通放，相位2—南进口通放，相位3—北进口通放，相位4—西进口通放。对于情况b)，通过视频监控或人工排查交通事故，起到拥堵原因的快速排查。
[0125] 上述实施例和说明书中描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，根据实际交叉口形式还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。
