本发明涉及智能交通领域， 尤其涉及一种饱和流量确定方法和装置。 背景技术

饱和流量值是信号交叉口配时设计及通行能力 研究的重要参数， 是指当信号交叉口的 进口道处有相当长的车辆排队等待时， 绿灯信号时间内能通过的最大交通流量值， 并用每 小时有效绿灯时间中通过的车辆数来表示。

在一定的道路条件和车辆状况下饱和流量值是 不变的。 但在实际情况中， 道路条件和 车辆状况并不相同， 因此饱和流量值也不尽相同。 影响饱和流量值的因素很多， 除了对向 车流、 车道位置与宽度、 交通组成、 混合行驶车道中转弯车辆所占比例以及进口道 坡度等 因素对饱和流量值均有显著影响。

目前， 饱和流量值的获取均釆用实地观测法， 组织大量人员现场观察路口， 记录相关 参数， 然后再对观测数据进行处理从而获得饱和流量 值， 还没有能自动的测算出饱和流量 值的实现方案。 发明内容

本发明实施例提供一种饱和流量确定方法和装 置， 用于实现饱和流量值的自动测算方 案。

一种饱和流量的确定方法， 该方法包括：

釆集设置在信号交叉口的进口道处的检测器输 出的脉冲数据； 所述检测器用于实时检 测在所述进口道处是否存在车辆， 所述脉冲数据是用于表示检测结果的数据；

根据釆集到的脉冲数据， 统计所述进口道处的车头时距； 所述车头时距表示在所述进 口道处存在车辆的时刻与在所述进口道处存在 车辆的上一时刻之间的时间差；

根据统计得到的车头时距确定饱和流量值， 所述饱和流量值是指当所述进口道处有车 辆排队等待时， 绿灯信号时间内能通过的最大交通流量值。

一种饱和流量的确定装置， 该装置包括：

釆集统计模块， 用于釆集设置在信号交叉口的进口道处的检测 器输出的脉冲数据； 所 述检测器用于实时检测在所述进口道处是否存 在车辆， 所述脉冲数据是用于表示检测结果 的数据； 根据釆集到的脉冲数据， 统计所述进口道处的车头时距； 所述车头时距表示在所 述进口道处存在车辆的时刻与在所述进口道处 存在车辆的上一时刻之间的时间差；

饱和流量确定模块， 用于根据统计得到的车头时距确定饱和流量值 ， 所述饱和流量值 是指当所述进口道处有车辆排队等待时， 绿灯信号时间内能通过的最大交通流量值。

本方案中， 釆集设置在信号交叉口的进口道处的检测器输 出的脉冲数据； 根据釆集到 的脉冲数据， 统计所述进口道处的车头时距； 根据统计得到的车头时距确定饱和流量值， 可见， 本发明实现了饱和流量值的自动测算方案。 附图说明

图 1为本发明实施例提供的方法流程示意图；

图 2A为本发明实施例中的计算车头时距的流程示� ��图；

图 2B为本发明实施例中的进口道处铺设检测器的� ��意图；

图 2C为本发明实施例中的装置架构示意图；

图 2D为本发明实施例中的数据测算模块示意图；

图 2E为本发明实施例中的测算饱和流量的流程示� ��图；

图 3为本发明实施例提供的装置结构示意图。

具体实施方式

为了实现饱和流量的自动测算方案， 本发明实施例提供一种饱和流量的确定方法， 本 方法中， 根据设置在信号交叉口的进口道处的检测器输 出的脉冲数据， 统计车头时距， 并 根据统计得到的车头时距确定饱和流量值。 本发明使用的检测器可以是任何能够检测物体 存在性的检测器。

参见图 1 , 本发明实施例提供的饱和流量的确定方法， 包括以下步骤

步骤 10: 釆集设置在信号交叉口的进口道处的检测器输 出的脉冲数据； 该检测器用于 实时检测在该进口道处是否存在车辆， 该脉冲数据是用于表示检测结果的数据； 然后， 根 据釆集到的脉冲数据， 统计该进口道处的车头时距； 该车头时距表示在进口道处存在车辆 的时刻与在该进口道处存在车辆的上一时刻之 间的时间差； 对于第一个在进口道处存在车 辆的时刻， 对应的车头时距可以为 0。

步骤 11： 根据统计得到的车头时距确定饱和流量值， 该饱和流量值是指当该进口道处 有车辆排队等待时， 绿灯信号时间内能通过的最大交通流量值。

如图 2A所示， 步骤 10的具体实现可以如下：

A、 将计数器的取值设置为 0; B、 釆集检测器输出的一个脉冲时间长度的脉冲数 据；

C、 根据釆集的脉冲数据确定当前时刻在进口道处 是否存在车辆， 若存在， 则存储当 前时刻对应的车头时距， 存储的车头时距的取值为当前计数器的取值与 一个脉冲时间长度 的乘积， 并返回步骤 A; 若不存在， 则将计数器的取值加 1 , 并返回步骤 B。

当然， 步骤 10 的具体实现并不局限于上述方式， 任何能够根据检测器输出的脉冲数 据统计车头时距的方案均在本发明的保护范围 内。

步骤 10 中， 可以在设定的时间长度范围内釆集检测器输出 的脉冲数据， 比如釆集一 天 24小时内检测器输出的脉冲数据。釆集频率可� ��是一个脉冲长度的时间， 比如 20毫秒。

步骤 11的具体实现可以如下：

首先， 从统计得到的车头时距中筛选出位于预先设定 的饱和车头时距区间内的车头时 距； 该饱和车头时距区间由多个饱和车头时距子区 间构成； 例如， 将该饱和车头时距区间 划分为 N等分， 那么每一等分即为一个饱和车头时距子区间； 车头时距的单位为表示时间 的单位， 构成饱和车头时距区间、 饱和车头时距子区间的上限值和下限值的单位 也为表示 时间的单位。 比如， 车头时距的单位为秒， 构成饱和车头时距区间、 饱和车头时距子区间 的上限值和下限值的单位也可以为秒。

然后， 对于每个饱和车头时距子区间， 确定位于该饱和车头时距子区间内的车头时距 的个数、 以及位于该饱和车头时距子区间内的车头时距 的平均值； 该平均值可以是算数平 均值或是加权平均值等。

接下来， 根据确定结果从多个饱和车头时距子区间中选 取 P个饱和车头时距子区间； P为不大于饱和车头时距子区间的总个数的正� �数；

然后， 确定选取的 P个饱和车头时距子区间对应的车头时距的平� �值的平均值， 将最 终确定的平均值作为饱和车头时距； 该平均值可以是算数平均值或是加权平均值等 ；

最后，根据确定的饱和车头时距确定饱和流量 值。例如，饱和流量值 =饱和车头时距 /V, V的取值 据车头时距的单位确定， 在车头时距的单位为秒时， V的取值为 3600 , 在车头 时距的单位为分种时， V的取值为 60, 在车头时距的单位为小时时， V的取值为 1。

上述根据确定结果从多个饱和车头时距子区间 中选取 P个饱和车头时距子区间， 其具 体实现可以如下：

对于多个饱和车头时距子区间中的每个饱和车 头时距子区间， 计算从该饱和车头时距 子区间开始的连续的 P个饱和车头时距子区间对应的车头时距的个� �的总和值， 选取最大 的总和值对应的 P个饱和车头时距子区间。 这里， 在存在多个最大的总和值时， 可以随机 选择一个最大的总和值，再选取最终选择的最 大的总和值对应的 P个饱和车头时距子区间。 P是不大于饱和车头时距子区间的总个数的正� �数。 P 的取值需要能够保证计算得到的总 和值的个数大于一定的门限值， 比如， 该门限值为 1。 较佳的， 在统计出新的位于饱和车头时距区间内的车头 时距时， 可以根据新的车头时 距， 对位于该新的车头时距所在的饱和车头时距子 区间内的车头时距的个数、 以及位于该 新的车头时距所在的饱和车头时距子区间内的 车头时距的平均值进行更新。 例如， 位于该 新的车头时距所在的饱和车头时距子区间内的 车头时距的个数原来为 n, 位于该新的车头 时距所在的饱和车头时距子区间内的车头时距 的平均值原来为 , 新的车头时距为 ^Χ "+ι , 那 么 ， 更新后的车头时距的个数为 η+1 , 更新后的车头时距的平均值 ― ^{n x} ¾ +' ^x a÷i

― ^ ^ Ί ^。

本方法中， 饱和车头时距区间可以为 （1.0, 5.0], 饱和车头时距区间由以下 40个饱 和车头时距子区间构成： ( 1.0,1.1], (1.1,1.2], (1.2,1.3], (1.3,1.4], (1.4,1.5], (1.5,1.6], (1.6,1.7], (1.7,1.8], (1.8,1.9], (1.9,2.0], (2.0, 2.1], (2.1, 2.2], (2.2,2.3], (2.3,2.4], (2.4,2.5], (2.5,2.6], (2.6,2.7], (2.7,2.8], (2.8,2.9], (2.9,3.0], (3.0, 3.1], (3.1, 3.2], (3.2,3.3], (3.3,3.4], (3.4,3.5], (3.5,3.6], (3.6,3.7], (3.7,3.8], (3.8,3.9], (3.9,4.0], (4.0, 4.1], (4.1, 4.2], (4.2,4.3], (4.3,4.4], (4.4,4.5], (4.5,4.6], (4.6,4.7], (4.7,4.8], (4.8,4.9], (4.9,5.0]； P的取值为 10。

下面结合具体实施例对本发明进行说明：

首先， 本实施例中使用的装置包括检测器和饱和流量 确定装置， 其中：

检测器布设在信号交叉口的进口道处距离停车 线 30米处， 如图 2B所示。 饱和流量 确定装置的位置可以任意设定。

检测器实时检测在进口道处是否存在车辆， 并输出表示检测结果的脉冲数据。饱和流 量确定装置釆集检测器输出的脉冲数据， 根据釆集到的脉冲数据统计进口道处的车头时 距， 并根据统计得到的车头时距确定饱和流量值。 饱和流量确定装置釆集检测器输出的脉 冲数据的频率可以为 20毫秒 /次， 则釆集数据的精度为 10- ² 。

饱和流量确定装置的架构如图 2C 所示， 该装置釆用先进的系统架构， CPU 为 ATMEL9260, 运行的操作系统为嵌入式 Linux。 内存管理主要由嵌入式 Linux的内存管理 单元（Memory Management Unit, MMU )实现。 确定的饱和流量值等以文件方式存储在内 部存储器（ NAND FLASH ) 中， 实现掉电后数据 10年内不丢失。 饱和流量确定装置对外 的通信接口有串口 （RS232)、 网口等， 可通过看门狗等实现装置的重新启动。

具体的， 饱和流量确定装置从下到上依次包括物理层、 系统层、 中间层和应用层； 系 统层中运行有嵌入式 Linux操作系统； 中间层包括串口驱动、 网口驱动、 通用串行总线 (Universal Serial Bus, USB) /安全数码卡（Security Digital, SD)驱动、 总线驱动、 通 用输入输出 （ General Purpose Input Output, GPIO )驱动和实时时钟芯片 （ Real Time Chip, RTC )驱动； 应用层包括数据测算模块、 程序升级模块、 定时器模块、 数据存储模块、 通 信处理模块和运行日志模块， 其中：

如图 2D所示， 数据测算模块的处理流程为： 釆集检测器输出的脉冲数据， 根据釆集 到的脉冲数据统计进口道处的车头时距， 并根据统计得到的车头时距确定饱和流量值。

数据测算模块还可以将确定的饱和流量值提供 给数据存储模块和通信处理模块。数据 存储模块存储该饱和流量值。 通信处理模块可以将数据存储模块存储的饱和 流量值进行输 出。

定时器模块用于控制数据测算模块按照一定的 频率釆集检测器输出的脉冲数据。程序 升级模块用于实现安装在应用层的程序的升级 功能。 运行日志模块用于记录应用层的日志 信息， 通信处理模块也可以将该日志信息进行输出， 以供人工分析装置的运行状态。

数据测算模块测算饱和流量值的流程如图 2E所示：

步骤 1 : 釆集设置在信号交叉口的进口道处的检测器输 出的脉冲数据， 根据釆集到的 脉冲数据， 计算进口道处的车头时距， 记为 单位为秒， i为车辆计数。

步骤 2: 从计算得到的各车头时距中筛选出位于预先设 定的饱和车头时距区间内的车 头时距；

这里， 预先设定的极小车头时距区间为（0,1.0] , 饱和车头时距区间为： （1.0,1.1] , (1.1,1.2] , (1.2,1.3] , …… , (4.8,4.9] , (4.9,5.0]； 非饱和车头时距区间为： (5.0 +∞)；

其中，（0,1.0]的区间属于极小车头时距，现实 检测中几乎没有数据， 忽略不计。 （5.0,+ ∞ )的区间属于非饱和车头时距， 而本方法需要的数据为饱和车头时距， 因此 (5.0,+∞ )区间 也忽略不计。

步骤 3： 对于构成饱和车头时距区间的每个饱和车头时 距子区间， 确定并记录位于该 饱和车头时距子区间内的车头时距的个数 n、 以及位于该饱和车头时距子区间内的车头时 n

X 二 一

距的平均值 其中： ^{π κ} ;

当一个饱和车头时距子区间内新增一个车头时 距数据后， 记录的数据更新为：

El 1; ¾÷ι；

^{¾a÷1 =} ^ n' + i ' ；

步骤 4: 对于 40个饱和车头时距子区间中的每个饱和车头时� ��子区间， 计算从该饱 和车头时距子区间开始的连续的 10个饱和车头时距子区间对应的 n值的总和值， 选取最 大的总和值对应的 10个饱和车头时距子区间； 也即： 计算第 1-10个饱和车头时距子区间 对应的 n值的总和值 Nl , 第 2-11个饱和车头时距子区间对应的 n值的总和值 N2 , 第 3-12 个饱和车头时距子区间对应的 n值的总和值 N3 ,依此类推， 直到计算到第 31-40个饱和车 头时距子区间对应的 n值的总和值 N31 , 然后， 选取 Nl、 N2、 N3、 ...、 N31 中的最大值 对应的 10个饱和车头时距子区间；

步骤 5 : 计算选取的 10个饱和车头时距子区间对应的所有 的平均值， 得到饱和车 ii―

X = > — ^

头时]？巨 X, 即： ¾ ^1β ;

步骤 6: 测算出饱和流量 V, 即： V=3600/X。

本实施例的有益效果包括：

本实施例提供的饱和流量确定装置能够统计所 有车辆的车头时距数据；不需要人工观 测， 本装置可以自动测算出饱和流量值。 同时， 通过人工观测得到的饱和流量值是根据人 工观测时记录的数据得到的， 而本装置可以随着车头时距数据的增加， 来重新进行饱和流 量值的测算。 本装置可存储历史数据， 并可通过串口或网口进行数据通信。

参见图 3 , 本发明实施例还提供一种饱和流量的确定装置 ， 该装置包括：

釆集统计模块 30 , 用于釆集设置在信号交叉口的进口道处的检测 器输出的脉冲数据； 所述检测器用于实时检测在所述进口道处是否 存在车辆， 所述脉冲数据是用于表示检测结 果的数据； 根据釆集到的脉冲数据， 统计所述进口道处的车头时距； 所述车头时距表示在 所述进口道处存在车辆的时刻与在所述进口道 处存在车辆的上一时刻之间的时间差；

饱和流量确定模块 31 , 用于根据统计得到的车头时距确定饱和流量值 ， 所述饱和流 量值是指当所述进口道处有车辆排队等待时， 绿灯信号时间内能通过的最大交通流量值。

所述釆集统计模块 30用于： 执行如下步骤 A-步骤 C:

A、 将计数器的取值设置为 0;

B、 釆集所述检测器输出的一个脉冲时间长度的脉 冲数据；

C、 根据釆集的脉冲数据确定当前时刻在所述进口 道处是否存在车辆， 若存在， 则存 储当前时刻对应的车头时距， 存储的车头时距的取值为当前计数器的取值与 一个脉冲时间 长度的乘积， 并返回步骤 A; 若不存在， 则将计数器的取值加 1 , 并返回步骤 B。

所述饱和流量确定模块 31用于：

从统计得到的车头时距中筛选出位于预先设定 的饱和车头时距区间内的车头时距；所 述饱和车头时距区间由多个饱和车头时距子区 间构成；

对于每个饱和车头时距子区间， 确定位于该饱和车头时距子区间内的车头时距 的个 数、 以及位于该饱和车头时距子区间内的车头时距 的平均值； 根据确定结果从所述多个饱和车头时距子区间 中选取 P个饱和车头时距子区间； P为 不大于饱和车头时距子区间的总个数的正整数 ；

确定所述 P个饱和车头时距子区间的车头时距的平均值� �平均值，将该平均值确定为 饱和车头时距；

根据所述饱和车头时距确定饱和流量值。

所述饱和流量确定模块 31用于：

对于所述多个饱和车头时距子区间中的每个饱 和车头时距子区间，计算从该饱和车头 时距子区间开始的连续的 P个饱和车头时距子区间对应的车头时距的个� �的总和值， 选取 最大的总和值对应的 P个饱和车头时距子区间。

所述饱和流量确定模块 31还用于：

在所述釆集统计模块统计出新的位于所述饱和 车头时距区间内的车头时距时，根据新 的车头时距， 对位于该新的车头时距所在的饱和车头时距子 区间内的车头时距的个数、 以 及位于该新的车头时距所在的饱和车头时距子 区间内的车头时距的平均值进行更新。

该装置还包括： 数据存储模块 32和 /或通信处理模块 33；

所述数据存储模块 32用于存储所述饱和流量确定模块确定的饱和� ��量值； 所述通信处理模块 33用于， 将所述饱和流量确定模块确定的饱和流量值进 行输出。 该装置运行的操作系统为嵌入式 Linux系统。

综上， 本发明的有益效果包括：

本发明实施例提供的方案中，釆集设置在信号 交叉口的进口道处的检测器输出的脉冲 数据； 根据釆集到的脉冲数据， 统计所述进口道处的车头时距； 根据统计得到的车头时距 确定饱和流量值， 可见， 本发明实现了饱和流量值的自动测算方案。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、 设备（系统）、 和计算机程序产品的流程图 和 /或方框图来描述的。 应理解可由计算机程序指令实现流程图和 /或方框图中的每一流 程和 /或方框、 以及流程图和 /或方框图中的流程和 /或方框的结合。 可提供这些计算机 程序指令到通用计算机、 专用计算机、 嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处 理器 以产生一个机器， 使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的 处理器执行的指令产生用 于实现在流程图一个流程或多个流程和 /或方框图一个方框或多个方框中指定的功能� � 装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机 或其他可编程数据处理设备以特定方 式工作的计算机可读存储器中， 使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生 包括指令装 置的制造品， 该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程 和 /或方框图一个方框或多个 方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他 可编程数据处理设备上，使得在计算机 或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产 生计算机实现的处理， 从而在计算机或其他 可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程 图一个流程或多个流程和 /或方框图一个 方框或多个方框中指定的功能的步骤。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域 内的技术人员一旦得知了基本创造性概 念， 则可对这些实施例作出另外的变更和修改。 所以， 所附权利要求意欲解释为包括优选 实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改 。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各 种改动和变型而不脱离本发明的精神和 范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属 于本发明权利要求及其等同技术的范围之内， 则本发明也意图包含这些改动和变型在内。