留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

基于高空视频图像的山地城市信号交叉口到达车辆运行特征分析

张高峰 刘小明 尚彦宇 徐进

张高峰, 刘小明, 尚彦宇, 徐进. 基于高空视频图像的山地城市信号交叉口到达车辆运行特征分析[J]. 交通信息与安全, 2022, 40(4): 110-118. doi: 10.3963/j.jssn.1674-4861.2022.04.012
引用本文: 张高峰, 刘小明, 尚彦宇, 徐进. 基于高空视频图像的山地城市信号交叉口到达车辆运行特征分析[J]. 交通信息与安全, 2022, 40(4): 110-118. doi: 10.3963/j.jssn.1674-4861.2022.04.012
ZHANG Gaofeng, LIU Xiaoming, SHANG Yanyu, XU Jin. An Analysis of Operating Characteristic of Vehicles at Signalized Road Intersections in Mountainous Cities Based on Aerial Video Data[J]. Journal of Transport Information and Safety, 2022, 40(4): 110-118. doi: 10.3963/j.jssn.1674-4861.2022.04.012
Citation: ZHANG Gaofeng, LIU Xiaoming, SHANG Yanyu, XU Jin. An Analysis of Operating Characteristic of Vehicles at Signalized Road Intersections in Mountainous Cities Based on Aerial Video Data[J]. Journal of Transport Information and Safety, 2022, 40(4): 110-118. doi: 10.3963/j.jssn.1674-4861.2022.04.012

基于高空视频图像的山地城市信号交叉口到达车辆运行特征分析

doi: 10.3963/j.jssn.1674-4861.2022.04.012
基金项目: 

国家重点研发计划项目 2018YFB1600500

重庆市高校创新研究群体项目 CXQT21022

重庆交通大学研究生科研创新项目 2021B0007

详细信息
    作者简介:

    张高峰(1999—),硕士研究生. 研究方向:道路交通安全. E-mail:1184093149@qq.com

    通讯作者:

    徐进(1977—),博士,教授. 研究方向:道路安全性设计、人车路协同、驾驶行为与交通安全. E-mail: yhnl_996699@163.com

  • 中图分类号: U491.26

An Analysis of Operating Characteristic of Vehicles at Signalized Road Intersections in Mountainous Cities Based on Aerial Video Data

  • 摘要: 为明确山地城市信号交叉口到达车辆的运行特征及其影响因素,通过无人机采集4个位于山地城市的道路信号交叉口的高空视频图像数据,利用基于DataFromSky云平台的AI视频分析技术,获得车辆运行参数。基于车辆运行时空图,得到了交叉口直行道停止线前车辆停滞延误特征、停止线位置车头时距和车头间距统计特征,分析车头间距、停止线截面处速度及道路平均坡度之间的相关性。结果表明:不同路段同一排队位次和同一路段不同排队位次的车辆运行特征均有所不同,排队位次越靠前的车辆,停车点分布区间越集中,下坡路段整体停车位置分布范围比上坡路段大;无论是上坡、下坡,还是缓坡,排队位次越靠前的车辆停滞延误分布范围越大,而靠后的车辆停滞延误分布范围小,最大值出现在下坡路段;不同路段类型车头时距分布均集中于1.5 s,上坡路段的车头时距离散程度最大,但峰值比下坡路段和缓坡路段小;不同路段类型的车头间距分布均集中于10 m,上坡路段和下坡路段车头间距分布出现左偏现象,而缓坡路段车头间距分布更为集中;车头间距在上坡、下坡和缓坡路段均和车辆经过停止线位置处时的速度存在较强的正相关性;道路平均坡度与相邻2车车头间距存在正相关性。

     

  • 图  1  实验交叉口俯视图

    Figure  1.  Top view of experimental intersections

    图  2  无人机与实验测量仪器

    Figure  2.  UAV and experimental measuring instruments

    图  3  手机操作界面

    Figure  3.  Mobile phone operation interface

    图  4  Datagrams Viewer软件界面

    Figure  4.  DataFromsky Viewer software interface

    图  5  不同路段类型车辆时空图

    Figure  5.  Space time diagram of vehicles in different road sections

    图  6  不同车道车辆排队示意图

    Figure  6.  Schematic diagram of vehicle queuing in different lanes

    图  7  不同路段类型和不同排队位次停滞延误

    Figure  7.  Stagnation and delay of different section types and queuing positions

    图  8  不同路段车头时距分布图

    Figure  8.  Distribution of headway in different sections

    图  9  不同路段车头时距分布图

    Figure  9.  Distribution of headway in different sections

    图  10  绿灯亮起时车辆运行图

    Figure  10.  Vehicle running diagram when the green light is on

    图  11  上坡、下坡和缓坡车头间距与速度散点图

    Figure  11.  Scatter diagram of headway and speed on uphill, downhill and gentle slopes

    表  1  交叉口相交道路主要技术参数

    Table  1.   Main technical parameters of road intersections

    编号 信号周期/s 相交道路 设计速度/(km/h) 进口道1 进口道2
    编号 车道数 纵坡形式 平均坡度/% 编号 车道数 纵坡形式 平均坡度/%
    A 116 丹回路 60 1 4 下坡 2.6 2 2 缓上坡 0.9
    南滨路 60 3 3 缓上坡 2.4 4 4 上坡 3.0
    B 112 兰花路 60 5 3 缓上坡 0.5 6 2 缓下坡 1.6
    回龙路 60 7 3 缓上坡 1.2 8 3 缓上坡 0. 5
    C 100 二塘路 60 9 3 上坡 8.5 10 2 下坡 5.2
    汇龙路 60 11 4 下坡 3.0 12 3 上坡 4. 0
    D 127 融汇大道 60 13 3 下坡 4.8 14 3 上坡 5.4
    两桥连接道 60 15 2 下坡 7.2 16 5 上坡 5.6
    E 88 汇宾一路 60 17 3 缓上坡 2.2 18 2 缓上坡 1.0
    融汇大道 60 19 3 上坡 6.0 20 3 下坡 3.5
    F 93 辅仁大道 60 21 3 下坡 4.5 22 3 上坡 5.0
    南坪东路 60 23 3 上坡 2.7 24 3 上坡 6.4
    下载: 导出CSV

    表  2  直行车辆车头时距累计频率分布和特征分位值

    Table  2.   Cumulative frequency distribution and characteristic quantile value of headway of straight vehicles

    道路 路段类型 均值 最大值 15th 25th 50th 75th 85th 90th
    丹回路 下坡 1.95 6.54 1.07 1.24 1.60 2.36 2.90 3.41
    汇龙路 下坡 2.18 6.74 1.17 1.33 1.90 2.64 3.45 3.84
    二塘路10 下坡 2.25 6.87 1.37 1.53 1.94 2.70 3.50 3.87
    连接道15 下坡 2.11 6.51 1.00 1.17 1.57 2.92 3.45 3.75
    二塘路9 上坡 2.24 7.31 1.16 1.30 1.79 2.55 3.32 4.55
    连接道16 上坡 2.35 6.71 1.12 1.37 2.00 3.01 3.88 4.52
    兰花路 缓坡 1.76 3.54 1.13 1.30 1.77 2.27 2.54 2.79
    回龙路 缓坡 1.84 4.63 1.01 1.21 1.57 2.29 2.62 3.30
    融汇大道19 上坡 2.71 4.70 1.27 1.36 1.69 2.30 3.46 3.80
    融汇大道20 下坡 2.96 5.91 1.31 1.57 1.87 3.23 3.61 4.63
    南坪东路23 上坡 2.78 7.97 1.18 1.43 2.17 3.5 5.03 5.63
    南坪东路24 上坡 2.33 6.71 1.27 1.43 2.00 2.68 3.40 4.35
    下载: 导出CSV

    表  3  车头时距分布K-S检验结果

    Table  3.   K-S test results of headway distribution

    参数 上坡 缓坡 下坡
    样本量 731 148 591
    均值 2.46 1.71 2.04
    标准差 1.50 0.67 1.11
    绝对值 0.158 0.071 0.139
    正值 0.158 0.071 0.139
    负值 -0.117 -0.059 -0.083
    检验统计 0.158 0.071 0.139
    显著性 6.056×10-50 4.57×10-4 5.0595×10-31
    下载: 导出CSV

    表  4  直行车辆车头间距累计频率分布和特征分位值

    Table  4.   Cumulative frequency distribution and characteristic quantile value of headway of straight vehicles

    道路 路段类型 均值 最小值 最大值 15th 50th 75th 85th 90th
    丹回路 下坡 14.40 0.21 68.29 6.20 10.23 15.42 22.38 29.11
    汇龙路 下坡 17.97 1.30 74.52 6.71 12.69 23.33 32.08 41.52
    二塘路10 下坡 14.28 1.92 73.93 4.83 8.25 13.69 18.27 46.18
    连接道15 下坡 18.10 0.58 80.01 5.96 11.88 26.57 36.03 39.83
    二塘路9 上坡 13.06 2.17 51.76 5.53 10.99 14.66 20.47 24.95
    连接道16 上坡 15.61 0.89 60.18 5.40 11.48 20.76 27.59 32.83
    兰花路 缓坡 11.58 0.38 33.16 5.61 10.18 14.84 18.31 21.44
    回龙路 缓坡 10.16 1.07 37.49 4.69 8.48 13.11 14.89 17.61
    融汇大道19 上坡 11.22 2.88 35.41 5.03 6.84 14.07 16.89 27.88
    融汇大道20 下坡 15.61 3.98 62.08 5.75 9.48 20.28 33.70 34.73
    南坪东路23 上坡 13.07 0.36 31.65 5.92 11.65 14.70 23.09 29.95
    南坪东路24 上坡 12.84 5.11 30.95 6.65 10.46 15.08 21.13 23.52
    下载: 导出CSV

    表  5  车头间距分布K-S检验结果

    Table  5.   K-S test results of headway distribution

    参数 上坡 缓坡 下坡
    样本量 659 346 664
    均值 13.43 10.53 16.32
    标准差 10.35 6.70 14.44
    绝对值 0.191 0.118 0.208
    正值 0.191 0.118 0.208
    负值 -0.131 -0.089 -0.157
    检验统计 0.191 0.118 0.208
    显著性 1.258 4×10-66 1.305 9×10-12 1.902 2×10-80
    下载: 导出CSV

    表  6  速度和平均坡度对车头间距的回归分析结果

    Table  6.   Regression analysis results of speed and average slope on headway

    变量 未标准化系数 标准化系数 t p 共线性统计
    B 标准误差 Beta 容差 VIF
    常量 -11.465 0.770 -14.886 < 0.001
    速度 0.974 0.037 0.714 35.691 < 0.001 0.907 1.103
    平均坡度 0.258 0.046 0.112 5.597 < 0.001 0.907 1.103
    注:因变量:车头间距,平均坡度,R2 = 0.473,F = 652.504,p < 0.001,DW = 1.145。
    下载: 导出CSV
  • [1] 尹宝计. 山地城市信号交叉口车辆运行规律与延误分析[D]. 重庆: 重庆交通大学, 2016.

    YIN B J. Analyzing on the vehicle's running characteristics and delay at the signalized intersection in mountainous city[D]. Chongqing: Chongqing Jiaotong University, 2016. (in Chinese)
    [2] 张惠玲, 李克平, 钱红波, 等. 基于视频双截面的信号控制交叉口延误检测[J]. 同济大学学报(自然科学版), 2011, 39(7): 1013-1018. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-TJDZ201107014.htm

    ZHANG H L, LI K P, QIAN H B, et al. Signal control intersection delay detecting based on video double section[J]. Journal of Tongji University(Natural Science Edition), 2011, 39(7): 1013-1018. (in Chinese) https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-TJDZ201107014.htm
    [3] 范宏强. 基于元胞自动机的若干类型城市道路交叉口交通流特性研究[D]. 北京: 北京交通大学, 2015.

    FAN H Q. Research on the traffic flow characteristics of ur-ban road intersection based on cellular automaton model[D]. Beijing: Beijing Jiaotong University, 2015. (in Chinese)
    [4] CATBAGAN J L, NAKAMURA H. Desired speed distributions on two-lane highways under various conditions [J]. Transportation Research Record, 2008(2088): 218-226. doi: 10.3141/2088-23
    [5] BONZANI I, MUSSONE L. From the discrete kinetic theory of vehicular traffic flow to computing the velocity distribution at equilibrium[J]. Mathematical and Computer Modeling, 2009, 49(3-4): 610-616. doi: 10.1016/j.mcm.2008.01.010
    [6] 金晓琼, 王利杰, 邵岩. 不同交通流状态下的车头间距分布[J]. 大连交通大学学报, 2014, 35(1): 33-36.

    JIN X Q, WANG L J, SHAO Y. Headway distribution under different traffic flow conditions[J]. Journal of Dalian Jiaotong University, 2014, 35(1): 33-36. (in Chinese)
    [7] 周娟, 贺云龙, 田静静. 基于NGSIM轨迹数据的车辆行驶速度特性分析[J]. 交通科技与经济, 2019, 21(3): 45-48+61. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-KJJJ201903010.htm

    ZHOU J, HE Y L, TIAN J J. Speed characteristic analysis based on NGSIM trajectory data[J]. Transportation Technology and Economy, 2019, 21(3): 45-48+61. (in Chinese) https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-KJJJ201903010.htm
    [8] 赵星, 任刚. 信号交叉口车头时距特性分析[J]. 交通运输工程与信息学报, 2010, 8(1): 103-108. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-JTGC201001022.htm

    ZHAO X, REN G. Analysis of vehicle headway characters at a signalized intersection[J]. Journal of Transportation Engineering and Information, 2010, 8(1): 103-108. (in Chinese) https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-JTGC201001022.htm
    [9] 徐进, 孙子秋, 龙岩松, 等. 基于自然驾驶数据的跨江大桥小客车跟驰特性研究[J]. 中国公路学报, 2022, 35(5): 170-178. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-ZGGL202205016.htm

    XU J, SUN Z Q, LONG Y S, et al. Driving behavior of passenger cars on river crossing bridge based on naturalistic driving data[J]. China Journal of Highway and Transport, 2022, 35(5): 170-178. (in Chinese) https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-ZGGL202205016.htm
    [10] 张智勇, 黄轶, 任福田. 加/减速跟车状态车头间距研究[J]. 北京工业大学学报, 2009, 35(6): 775-779. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-BJGD200906012.htm

    ZHANG Z Y, HUANG Y, REN F T. Research of distance headway car following behavioral at acceleration/deceleration regime[J]. Journal of Beijing University of Technology, 2009, 35(6): 775-779. (in Chinese) https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-BJGD200906012.htm
    [11] 赖林, 胡永红, 史忠科. 基于车头间距与前车速度的改进优化速度模型[J]. 西北工业大学学报, 2014, 32(1): 118-112. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-XBGD201401026.htm

    LAI L, HU Y H, SHI Z K. An improved optimal velocity model based on space headway and speed of front vehicle[J]. Journal of Northwest University of Technology, 2014, 32(1): 118-112. (in Chinese) https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-XBGD201401026.htm
    [12] 邵长桥, 杜晓辉, 李光芹. 信号交叉口排队离散车头时距统计分析[J]. 公路交通科技, 2003, 20(4): 76-79. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-GLJK200304020.htm

    SHAO C Q, DU X H, LI G Q. Queuing vehicle headway statistic analysis at signalized intersection[J]. Journal of Highway and Transportation Research and Development, 2003, 20(4): 76-79. (in Chinese) https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-GLJK200304020.htm
    [13] SATYAJIT M, ANKIT G. Assessment of vehicles headway during queue dissipation at signal-controlled intersection under mixed traffic[J]. Current Science, 2019, 116(3): 437-444. doi: 10.18520/cs/v116/i3/437-444
    [14] 王殿海, 郭佳林, 蔡正义. 基于自动车牌识别数据的混合交通流饱和流率实时估计[J]. 交通运输系统工程与信息, 2021, 21(2): 37-43. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-YSXT202102006.htm

    WANG D H, GUO J L, CAI Z Y. Real time estimation of saturated flow rate of mixed traffic flow based on automatic license plate recognition data[J]. Journal of Transportation Systems Engineering and Information Technology, 2021, 21(2): 37-43. (in Chinese) https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-YSXT202102006.htm
    [15] 沈辛夷. 基于延误的信号交叉口相位差优化方法[D]. 杭州: 浙江大学, 2020.

    SHEN X Y. Delay-based offset optimization method for signalized intersections[D]. Hangzhou: Zhejiang University, 2020. (in Chinese)
    [16] 冯汝怡, 李志斌, 吴启范, 等. 航拍视频车辆检测目标关联与时空轨迹匹配[J]. 交通信息与安全, 2021, 39(2): 61-69+77. doi: 10.3963/j.jssn.1674-4861.2021.02.008

    FENG R Y, LI Z B, WU Q F, et al. Association of vehicle object detection and the time-space trajectory matching from aerial videos[J]. Journal of Transport Information and Safety, 2021, 39(2): 61-69+77. (in Chinese) doi: 10.3963/j.jssn.1674-4861.2021.02.008
    [17] 李振威. 基于轨迹追踪的山地城市交叉口直行车辆行驶特性研究[D]. 重庆: 重庆交通大学, 2021.

    LI Z W. Research on driving characteristics of straight vehicles at intersections in mountainous cities based on trajectory tracking[D]. Chongqing: Chongqing Jiaotong University, 2021. (in Chinese)
    [18] 韩鹏. 基于无人机的车辆目标检测与跟踪技术研究[D]. 南京: 南京航空航天大学, 2020.

    HAN P. Research on vehicle target detection and tracking technology based on UAV[D]. Nanjing: Nanjing University of Aeronautics and Astronautics, 2020. (in Chinese)
    [19] 李少博, 马立, 蔡晓禹, 等. 无人机视频车辆跟踪算法研究[J]. 公路与汽运, 2019(4): 33-38+61. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-ZNQY201904007.htm

    LI S B, MA L, CAI X Y, et al. Research on UAV video vehicle tracking algorithm[J]. Highway and Automobile Transportation, 2019(4): 33-38+61. (in Chinese) https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-ZNQY201904007.htm
    [20] AMRUTSAMANVAR R B, MUTHURAJAN B R, VANAJAKSHI L D. Extraction and analysis of microscopic traffic data in disordered heterogeneous traffic conditions[J]. Transportation Letters, 2021, 11(6): 1-20. http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1942786722002168
    [21] PANICHPAPIBOON S. Time-headway distributions on an expressway: Case of Bangkok[J]. Journal of Transportation Engineering, 2014, 141(1): 1-8. http://d.wanfangdata.com.cn/periodical/74dfca9abf47d2966affab9814f43e61
    [22] 蒋阳升, 韩世凡, 吴婷, 等. 信号交叉口车辆到达规律分析[J]. 交通运输工程与信息学报, 2015, 13(1): 1-6. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-JTGC201501001.htm

    JIANG Y S, HAN S F, WU T, et al. Analysis of vehicle arrival law at signalized intersection [J]. Journal of Transportation Engineering and Information, 2015, 13(1): 1-6. (in Chinese) https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-JTGC201501001.htm
  • 加载中
图(11) / 表(6)
计量
  • 文章访问数:  251
  • HTML全文浏览量:  107
  • PDF下载量:  13
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2022-03-03
  • 网络出版日期:  2022-09-17

目录

    /

    返回文章
    返回