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估计通行能力和车辆延误的方法-无信号多式联运交叉口
摘要
不受控制的十字路口是指既不使用交通标志，也不使用信号灯的路口，此引导通过十字路口的车辆，而不是由司机根据一些标准的优先权决定的权利。本文建立了一套系统的研究方法，评估在多模式不受控制的交叉口的预期平均延误。这个方法考虑不同流量流的需求值，以及确定每个流的优先级和方向，以确定每个流的可用容量。利用这一通行能力和“公路通行能力手册”中的延误计算公式，可以确定每个车流的平均车流量。使用数据收集对该方法进行了测试，选择在瑞士苏黎世的五个地点。结果表明，该方法能较好地解决这一问题。预测不同车流的延误在4s/veh以内，并能识别预计会出现较大延迟的流。
导言
不受控制的交叉口既不使用fic标志，也不使用信号灯引导fic穿越部分，但司机决定道路的权利。要做到这点，他们通常遵循明确的规则，例如公共交通优先于汽车，或环形交叉路口内的汽车优先于环形交叉路口外的车辆。
许多这种类型的交叉口，包括具有多种模式和相对较大需求的交叉口，可以在欧元找到。然而，如果没有一个系统和实用的方法来评估他们的操作，就很难确定一个无人控制的交叉口是否能够以可接受的服务水平满足fic的要求。因此，重要的是开发一种分析工具，用于在多通道流存在时估计车辆的容量和由此造成的车辆延误，这种情况可能在不受控制的交叉口遇到。
目前有两种确定不受控制交叉口容星的一般方法。first方法利用GAP
确定低优先级流容量的验收概念。这意味着在高度优先流中的车辆之间假定车头的分配，并且试图通过它的司机根据定的标准接 受或拒绝这些差距。关于利用间隙接受概念确定交叉口能力的.些初步研究是由Harders进行的1968年)。后来的研究显示了如何使用这些概念的多种变化来分析不同的问题，例如:无控制交叉口(坦纳，1967年:公路通行手册，2010年)，主要流车允许小型流车进入的有限优先级合并，或者小型流车即使没有路权也会挤进去(Ma等人，2013年；Menendz等人，2015年；T.hk beck，1999年)，以及高速公路合并(Bunker和T.hk beck，2003年；塔姆贝克和卡科，1999年；梅内德斯，2006年)。然而，这些文件并没有提出一种系统的方法来调查多模式不受控制的交叉路口。
第二种方法使用冲突理论，这是Gleue(1972)首次提出的信号交叉口理论。这个目标是为每个流量流建立一个冲突矩阵，并计算相加冲突流(ACF)。冲突矩阵建立了不同的流，这些流相互冲突并可能影响彼此的能力。其主要思想是根据冲突流的不同，有两个因素可能会导致每个流量流的容量增加 ：(1)道路不被阻塞的概率；(2)主干流上的空隙足够大的概率。ACF方法已被用于模拟全路停车控制交叉口(Li等人，2009年；Wu，2000年)、双向停车控制交汇点、双向停车控制交叉路口(LI等人，2009年；Wu，2000年)、双向停车控制交叉路口(LI等人，2009年；吴，2000年)。这些路段(Brilon和Wu，2001年；Li和登，2008年；Li等人，2009年)也采用多车道进路(Li等人，2011年)、不受控制的交叉路口(Li等人，2009年)和环形交叉口(Qu等人，2014年)。与汽车一起使用的多种模式，如行人和自行车也可以用这种方法进行容量分析(Brilon和Miltner，2005；Li等人，2009年)。然而，冲突理论方法有一组预先定义的可能冲突被考虑，并且没有系统地考虑不同的业务流。这将分析限制在中提供的交点配置那些文件。
本文的目标是开发一种在不受控制的交叉口，可用于车辆流的延迟估计的系统的方法来确定多模流的可用容量。文中提出的方法是系统的，如有必要，易于适应当地的实际情况。还用瑞士苏黎世五个地点的实际数据对其进行了测试。
论文的其余部分安排如下。首先，对形成基础的背景研究进行了概述。这项工作的提供。第二，用来系统分析能力及其造成的延误的方法。详细描述了具有多个模式的不受控制的交叉口。下一步，使用以下方法对该方法进行实证评估：来自苏黎世五个地点的数据。最后是结束语。
背景
这项工作使用ACF的原理，但开发了一种系统的方法来确定在复杂的不受控制的多模式交叉路口的冲突矩阵等效，然后确定每个业务流的最终容量。
通过两个连续的迭代算法得到了系统的结果。该方法的优点是可以应用于许多不同的交叉口，具有不同的几何和运算特性，并且由于其系统性，是可编程的。
这项工作以Pitzinger和Spacek(2009年)的工作为基础。它确定了一种方法，用以评估不受控制的交叉路口的延误情况。Pitzinger和Spacek(2009年)提出的方法依赖于一些主观判断，这增加了计算的复杂性。这项工作扩展了Pitzinger和Spacek(2009年)的工作，提出了一种更简单、更系统和更全面的方法。制定了一种明确的方法，不需要任何判断，因此可以编制程序，快速分析多式联运交叉路口。
这项工作的第一步是经验性地确定不同模式的饱和流(S)，特别侧重于汽车交通，以及其他模式如何影响汽车交通。为此，在瑞士各地的20个十字路口收集了43小时的视频数据，以估算不同交通方式(汽车、公共汽车、电车和行人)在不受控制的十字路口的饱和流量的标准值。请注意，这些值略低于在控制交叉口观察到的值，因为在完全没有交通标志或信号的情况下，司机的行为通常更为谨慎。这个在随后的计算中，结果被用作默认值，并在表1中提供。
在汽车的例子中，观察到了两个值，一个是当汽车享有最高优先权时，另一个是当它们不享有优先权时。后者比前者小，因为在这种情况下，汽车在穿越交叉路口时往往会更加小心。就行人而言，S代表完全阻断汽车交通所需的行人流量。对于行人计算，S被发现依赖于，同时过交叉路口的平均行人数。此参数可以取1到5的值，如果一起经过的平均行人数大于5，=5。就电车和公共汽车而言，根据这些车辆的实际操作限制(例如所需的最小车头间距)观察到S。更多的细节可以在Menendz等人的书中找到。(2015年)。
表1不同模式的饱和流量值。
接下来，对只有两个流相互作用的交叉口进行了分析。为此，在10点收集了更多的经验数据。在苏警世模内不同地点共有5小时以上的交叉口两种溪流相互作用的不同组合，汽车汽车汽车行人汽车公共汽车和汽车电车这些数据用于核实或的情修改是初提议的方法（Pizingeriaspacek,2009年），以确定每个流的冲突流，主要目标是根据每个交通流自身的需求、冲突交通流的需求和表1中的饱和流来确定其“有效容量”。 关于这一点的更多内容将在第3节中讨论。结果表明，对原有方法的修改，可以在平均水平内预测两个河流交叉口的交通运行情况，误差为1.9 s/veh。同样，关于这一点的更多细节可以在Menendz等人的著作中找到。(2015年)。
下一节描述为确定不同流量流的有效容量而开发的方法。在一个不受控制的十字路口，这反过来可以用来计算每个人预期的平均延迟。该方法以两流相互作用的结果为基础，假设具有多个流的较大的交点可以分解为成对的流之间的相互作用，并且这些影响可以组合在一起。
方法论
本节的目标是开发一种方法来系统地分析复杂的交叉路口，其中多个交叉路口。互动发生在同一地点。该行为学适用于可能在以下位置放电的交叉口。然而，从长期来看，容量(即交通操作是孤立的，不受其他中断(例如下游位置的队列)的影响)仍处于饱和状态。
要分析任何复杂的交叉点，首先需要将其分解为不同的组件。这意味着：(I)需要确定所有不同的模式及其相应的优先级别；(Ii)需要确定每种模式的方向。第一步意味着在不同的模式上有明确的规则，关于哪种模式具有优先于另一种模式的优先权。例如，在瑞士的城市，电车总是优先于汽车，因为它们不容易加速和减速。这些规则在不同的位置可能有所不同。也可能有多个通信流具有相同的优先级。第二步意味着所有流量流之间的交互可以分解为冲突(C)或非冲突(NC)。两个NC(非冲突)流不会直接交互，也不会在交叉处争夺空间(例如，两个流并行运行)，但可以利用彼此的优先级。两个C(冲突)流将在交叉路口的道路上竞争相同的空间。图中提供了一个更好地说明本文中使用的定义的示例。1。在此图中，电车和车流为NC，行人流为C，车流和电车流均为C。此外，有轨电车的优先级最高，括号内的数字为1，其次是第二优先的行人，第三优先的是汽车(根据瑞士的规则)。同样，在多个流具有相同优先级的情况下，将在括号中为它们分配相同的编号。
请注意，交叉点可以具有任何形状(即，它们不一定必须是交叉点)。然而，所有的流都必须抽象为平行或垂直的流(即NC或C)。一旦对交叉点进行了这种抽象，分析复杂交叉点的一般方法将遵循四个步骤：
1、根据相互作用的类型确定有效容量方程的一般形式。
2、通过分析冲突的流量流来计算有效容量公式的输入。
3、计算每条溪流的最终有效容量。
4、计算延迟。
下面将详细介绍这四个步骤。对于每个感兴趣的交通流必须依次执行。我们建议从优先级最高的流开始(图一中的有轨电车)、继续保持第二高等。它们最终导致计算每条交通流的每辆车的平均延误，而不是整个交叉路口的每辆车的平均延误。
第一步：确定有效容量的一般形式。
有效容量方程的一般形式可以按照图2中所示的一般算法来确定。主要思想是确定C流或NC流如何影响彼此的容量。
图1 优先级和冲突(C)与非冲突(NC)流量流定义的说明
图2 确定容量方程一般形式的流程图
第一种可能性是，关注流j的容量要么(1)不受任何C流的影响，要么(2)受某个C流的影响而不能利用任何NC流。条件(1)表示j没有任何C流，或者它比它拥有的所有C流都具有优先权。条件(2)指至少一个C流比j及其所有NC流具有更高的优先级。在这种情况下，给定流的有效容量是按公式(1)计算的。
（1）
其中是给定流的饱和流量，是根据C流的流量比修改容量的一个因素(关于b的更多信息将在步骤2中讨论)。这方面的一个例子是图1中的电车或人流.
第二种可能是通信流受到C流的影响，但也可以利用至少一个NC不被C流中断的流。换句话说，NC流必须比C流具有更高的优先级，而C流必须比j具有更高的优先级。这意味着当NC流中断比流j具有更高优先级的C流时，考虑的通信流j也可以利用交叉点。然后计算此流量流的有效容量的形式，如公式(2)中所示。
（2）
其中被利用的高优先级NC流量流的流量比。流量比y被定义为需求Q与饱和流量S之比。的最大值超过所有优先级较高的NC流量流。请注意，此方法是针对欠饱和交集提出的。因此，y的最大值永远不会超过1。这方面的一个例子是图1中的车流。冲突的行人车流较车流优先，但非冲突的电车车流较行人车流优先，因此，在横过行人时，车流可利用排名较高的NC车流(即电车)。
步骤2：计算输入()有效容量方程
对于感兴趣的流，必须对所有C流执行此步骤。
对于每个感兴趣的流j，根据其所有C流的流来修改饱和流。想法是确定每个流i的值，该值与兴趣流j冲突。为此，只使用了两个流相互作用的情况下的经验数据收集结果。作为分析这些数据的结果，确定了不同模式对相互作用的数值。在具有多个交通流的不受控制的交叉路口，每个单独的流量流的容量可以通过逐个考虑每个冲突流，然后将这些影响组合在一起来确定。这是一个合理的假设，因为流之间的单独交互不会受其他流的存在的影响(容量方程的形式如方程（2）中所示的情况除外)。
图3示出了确定容量修改系数的流程图。此图背后的逻辑是考虑所有与关注流j冲突的流i，并确定它们是否具有优先级。
图3 确定容量因子流程图
通过遵循图3中所示的算法，可以为每个流i确定生成的，该流与兴趣六j冲突。
然后，兴趣流j的最终值将由公式(3)确定:
（3）
下面是图3中提到的不同方程的描述。
如果C流i对流j没有优先级，则：
（4）
在这种情况下，j的饱和流不受存在冲突流i的影响。如图1所示。如果感兴趣的流j是电车，C流i是行人，则电车的beta值为1。
另一方面，如果C流i具有与流j相同或更高的优先级，则值取决于C流的模式。这些差异是由于收集了两条河流相互作用的数据而确定的(Pitzinger和Spacek，2009年)。
如果冲突流i与兴趣流j具有相同的优先级，则假定容量被修改。根据两条河流的流量比，y。请注意，尽管在美国不是很常见，但在欧洲无控制的十字路口，具有相同优先级的多个流是非常常见的。一个常见的例子是两个车流。它们通常是根据到达的顺序供应的，在某些情况下，也可以屈服于右侧的溪流。然后，人们可以预期，道路的流量份额之间的两条溪流将取决于他们的流量比。此例中的与公式(5)中所示相同。
（5）
如果冲突流i的优先级高于兴趣流j，并且它由公共汽车或电车组成，则是以公式(6)形式给出。如图所示。如果兴趣流j是行人，C流i是电车，那么这个冲突的beta值可以用公式（6）来描述。公共汽车和有轨电车有更多的规则流，只是间歇性地占据道路，因此，j流的饱和流动只受其存在的部分影响。请注意，表示冲突流的流量比，因此，可以将1-视为道路可供其他交通流使用的剩余时间百分比。
（6）
如果冲突流i比利益流j具有更高的优先级，并且它是由行人或汽车组成的。交点时，被给出，如公式(7)中所示。如图1所示，如果兴趣流j是汽车，而C流i是行人，那么这个冲突的beta值可以用公式(7)来描述。因为汽车和行人非规则流越多，占据巷道的时间越长，对C流饱和流动
资料编号：[5089]
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