專利名稱：基于斷面檢測(cè)器的城市道路交通狀態(tài)判別方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基于斷面檢測(cè)器的城市道路交通狀態(tài)判別方法，用于城市交通控制與管理，屬于智能交通研究領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
對(duì)道路交通狀態(tài)進(jìn)行科學(xué)合理的估計(jì)，可以為交通管理者和交通參與者提供動(dòng)態(tài)決策依據(jù)，誘導(dǎo)城市交通良性發(fā)展。目前城市道路交通狀態(tài)的判別主要以浮動(dòng)車(chē)數(shù)據(jù)為依據(jù)，以視頻監(jiān)控和人工觀測(cè)為補(bǔ)充。作為當(dāng)前惟一能夠支持大規(guī)模應(yīng)用浮動(dòng)車(chē)數(shù)據(jù)采集源的出租車(chē)，本身也是一種營(yíng)運(yùn)車(chē)輛，在不同時(shí)段的載客率和出車(chē)率差異很大，而且往往集中在公共活動(dòng)集中的區(qū)域和重要客運(yùn)通道上，這種行駛特性會(huì)影響到用于計(jì)算路段行程車(chē)速的浮動(dòng)車(chē)樣本量及計(jì)算精確度；由于視頻監(jiān)控資源極為有限，人為因素對(duì)人工觀測(cè)和視頻監(jiān)控結(jié)果的影響較大，因此現(xiàn)有交通狀態(tài)判別方法的精度和可靠性較低。同時(shí)現(xiàn)有交通狀態(tài)判別方法多以速度為判別的唯一依據(jù)，對(duì)速度數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性和可靠性要求較高，而時(shí)間占有率也是衡量交通狀態(tài)的一個(gè)重要因素。因此建立起一個(gè)基于斷面檢測(cè)器的并融合時(shí)間占有率的城市道路交通狀態(tài)判別方法是十分迫切的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種基于斷面檢測(cè)器的城市道路交通狀態(tài)判別方法。該方法的基本思想是以交通流量、速度、時(shí)間占有率這三項(xiàng)交通流參數(shù)構(gòu)造一個(gè)綜合擁堵評(píng)價(jià)指標(biāo)——交通擁堵指數(shù)，利用交通擁堵指數(shù)對(duì)路段交通狀態(tài)進(jìn)行判別。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出的交通狀態(tài)判別方法包括信息發(fā)布間隔內(nèi)斷面交通流數(shù)據(jù)獲取的步驟交通流參數(shù)平滑的步驟、速度擁堵指數(shù)和占有率擁堵指數(shù)計(jì)算的步驟、臨界速度擁堵指數(shù)計(jì)算的步驟、交通擁堵指數(shù)計(jì)算的步驟、路段交通狀態(tài)判別的步驟。本發(fā)明提出的交通狀態(tài)判別方法，包含了三種斷面檢測(cè)器的布設(shè)情況，有一組斷面檢測(cè)器交通狀態(tài)判別、有多組檢測(cè)器交通狀態(tài)判別、無(wú)檢測(cè)器交通狀態(tài)判別。有一組斷面檢測(cè)器交通狀態(tài)判別是一種城市道路交通狀態(tài)判別方法，判別路段只有一組檢測(cè)器，每個(gè)發(fā)布間隔內(nèi)通過(guò)檢測(cè)器獲得交通流數(shù)據(jù)，確定交通擁堵指數(shù)，根據(jù)預(yù)先設(shè)定的交通擁堵指數(shù)等級(jí)區(qū)間，判斷交通狀態(tài)。有多組斷面檢測(cè)器交通狀態(tài)判別是判別路段有多組檢測(cè)器，根據(jù)各組檢測(cè)器位置綜合計(jì)算路段交通擁堵指數(shù)，依據(jù)預(yù)先設(shè)定的交通擁堵指數(shù)等級(jí)區(qū)間，進(jìn)行交通狀態(tài)判斷。無(wú)檢測(cè)器交通狀態(tài)判別是城市道路交通狀態(tài)判別的一種，判別路段沒(méi)有檢測(cè)器，根據(jù)上下游連線的交通狀態(tài)，通過(guò)設(shè)定上下游交通狀態(tài)權(quán)重來(lái)實(shí)現(xiàn)該路段的交通狀態(tài)判別。本方法的基本步驟如下
Cl、從各車(chē)道上各斷面檢測(cè)器中根據(jù)事先確定的采樣間隔時(shí)間獲取該檢測(cè)斷面該車(chē)道的交通流量、速度和時(shí)間占有率這三項(xiàng)交通流參數(shù)；繼而得到信息發(fā)布間隔表征該檢測(cè)斷面該車(chē)道交通流特性的交通流量、速度和時(shí)間占有率；對(duì)交通流參數(shù)進(jìn)行預(yù)處理，得到信息發(fā)布間隔表征該檢測(cè)斷面交通流特性的交通流量、速度和時(shí)間占有率。c2、交通流參數(shù)的平滑。c3、根據(jù)預(yù)處理后的交通流參數(shù)計(jì)算速度擁堵指數(shù)和占有率擁堵指數(shù)。c4、根據(jù)劃分道路等級(jí)的臨界速度計(jì)算對(duì)應(yīng)的臨界速度擁堵指數(shù)。c5、根據(jù)速度擁堵指數(shù)和占有率擁堵指數(shù)計(jì)算綜合擁堵指標(biāo)一交通擁堵指數(shù)。c6、根據(jù)步驟c4得到的臨界速度擁堵指數(shù)和c5得到的交通擁堵指數(shù)對(duì)路段交通狀態(tài)進(jìn)行判斷。步驟Cl中獲取實(shí)時(shí)交通流參數(shù)的過(guò)程包括
ell、確定所需檢測(cè)的路段，以及路段斷面檢測(cè)器布設(shè)情況。cl2、確定數(shù)據(jù)采樣間隔選取采樣間隔為I分鐘。cl3、通過(guò)環(huán)斷面檢測(cè)器獲取每一采樣間隔內(nèi)每條車(chē)道上的交通流量、速度和時(shí)間占有率數(shù)據(jù)。cl4、由每一采樣間隔內(nèi)每條車(chē)道上的交通流量、速度和時(shí)間占有率數(shù)據(jù)計(jì)算得到每一信息發(fā)布間隔內(nèi)每條車(chē)道上的交通流量、速度和時(shí)間占有率數(shù)據(jù)。cl5、對(duì)步驟cl4中獲得的各車(chē)道實(shí)時(shí)交通流參數(shù)進(jìn)行預(yù)處理，得到表征該檢測(cè)斷面的交通流參數(shù)。步驟cl3中對(duì)于每條車(chē)道上的每個(gè)斷面檢測(cè)器，獲取相應(yīng)車(chē)道的交通流量和時(shí)間占有率，以及每輛車(chē)的速度；
從斷面檢測(cè)器中獲取交通流參數(shù)具體包括 c 131、獲取交通流量參數(shù)；
每一采樣間隔內(nèi)交通流量即一分鐘內(nèi)通過(guò)該斷面檢測(cè)器的車(chē)輛數(shù)，單位為veh ；
權(quán)利要求
1.基于斷面檢測(cè)器的城市道路交通狀態(tài)判別方法，其特征在于該方法包括以下步驟 Cl、從各車(chē)道上各斷面檢測(cè)器中根據(jù)事先確定的采樣間隔時(shí)間獲取該檢測(cè)斷面該車(chē)道的交通流量、速度和時(shí)間占有率這三項(xiàng)交通流參數(shù)；繼而得到信息發(fā)布間隔表征該檢測(cè)斷面該車(chē)道交通流特性的交通流量、速度和時(shí)間占有率；對(duì)交通流參數(shù)進(jìn)行預(yù)處理，得到信息發(fā)布間隔表征該檢測(cè)斷面交通流特性的交通流量、速度和時(shí)間占有率；c2、交通流參數(shù)的平滑； c3、根據(jù)預(yù)處理后的交通流參數(shù)計(jì)算速度擁堵指數(shù)和占有率擁堵指數(shù)；c4、根據(jù)劃分道路等級(jí)的臨界速度計(jì)算對(duì)應(yīng)的臨界速度擁堵指數(shù)；c5、根據(jù)速度擁堵指數(shù)和占有率擁堵指數(shù)計(jì)算綜合擁堵指標(biāo)——交通擁堵指數(shù)；c6、根據(jù)步驟c4得到的臨界速度擁堵指數(shù)和c5得到的交通擁堵指數(shù)對(duì)路段交通狀態(tài)進(jìn)行判斷。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于斷面檢測(cè)器的城市道路交通狀態(tài)判別方法，其特征在于步驟Cl中獲取實(shí)時(shí)交通流參數(shù)的過(guò)程包括 ell、確定所需檢測(cè)的路段，以及路段斷面檢測(cè)器布設(shè)情況； cl2、確定數(shù)據(jù)采樣間隔選取采樣間隔為I分鐘； cl3、通過(guò)環(huán)斷面檢測(cè)器獲取每一采樣間隔內(nèi)每條車(chē)道上的交通流量、速度和時(shí)間占有率數(shù)據(jù)； cl4、由每一采樣間隔內(nèi)每條車(chē)道上的交通流量、速度和時(shí)間占有率數(shù)據(jù)計(jì)算得到每一信息發(fā)布間隔內(nèi)每條車(chē)道上的交通流量、速度和時(shí)間占有率數(shù)據(jù)； cl5、對(duì)步驟cl4中獲得的各車(chē)道實(shí)時(shí)交通流參數(shù)進(jìn)行預(yù)處理，得到表征該檢測(cè)斷面的交通流參數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于斷面檢測(cè)器的城市道路交通狀態(tài)判別方法，其特征在于步驟cl3中對(duì)于每條車(chē)道上的每個(gè)斷面檢測(cè)器，獲取相應(yīng)車(chē)道的交通流量和時(shí)間占有率，以及每輛車(chē)的速度； 從斷面檢測(cè)器中獲取交通流參數(shù)具體包括 c 131、獲取交通流量參數(shù)； 每一采樣間隔內(nèi)交通流量即一分鐘內(nèi)通過(guò)該斷面檢測(cè)器的車(chē)輛數(shù)，單位為veh ； = Ni(Jc) 式中d——該路段的第i條車(chē)道； k—第左個(gè)采樣間隔； n—采樣間隔內(nèi)通過(guò)該斷面檢測(cè)器的第輛車(chē)； 職——第々個(gè)采樣間隔第i條車(chē)道上通過(guò)該斷面檢測(cè)器的車(chē)輛數(shù)； 姻—第a個(gè)采樣間隔第i條車(chē)道的交通流量； cl32、獲取速度參數(shù)； 每一采樣間隔內(nèi)平均速度即一分鐘內(nèi)通過(guò)該斷面檢測(cè)器的所有車(chē)輛的平均速度，單位為 km/h ；
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于斷面檢測(cè)器的城市道路交通狀態(tài)判別方法，其特征在于步驟cl4中需剔除各車(chē)道斷面檢測(cè)器的異常數(shù)據(jù)，采用閾值篩選法，即剔除超過(guò)一定閾值的交通流量、速度和時(shí)間占有率數(shù)據(jù)；然后對(duì)合格數(shù)據(jù)進(jìn)行信息發(fā)布間隔數(shù)據(jù)合成，得到每一信息發(fā)布間隔內(nèi)每條車(chē)道上的交通流量、速度和時(shí)間占有率數(shù)據(jù)，詳細(xì)步驟如下c 141、每一信息發(fā)布間隔內(nèi)每條車(chē)道上的交通流量參數(shù)處理發(fā)布間隔內(nèi)交通流量即發(fā)布間隔內(nèi)通過(guò)該斷面檢測(cè)器的車(chē)輛數(shù)，單位為veh，即
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于斷面檢測(cè)器的城市道路交通狀態(tài)判別方法，其特征在于步驟cl5中對(duì)每一信息發(fā)布間隔內(nèi)每條車(chē)道上的交通流參數(shù)進(jìn)行合成，獲取相應(yīng)的斷面交通流量、時(shí)間占有率和速度； c 151、斷面交通流量參數(shù)處理 斷面流量為發(fā)布間隔內(nèi)通過(guò)該斷面的車(chē)輛數(shù)，即各個(gè)車(chē)道流量之和，單位為veh，即
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于斷面檢測(cè)器的城市道路交通狀態(tài)判別方法，其特征在于步驟c2對(duì)實(shí)際檢測(cè)得到的斷面數(shù)據(jù)進(jìn)行平滑處理，保證系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，減少隨機(jī)因素的干擾，保持交通狀態(tài)發(fā)布的連續(xù)性與穩(wěn)定性，詳細(xì)計(jì)算如下氣;)—mu)+-1)+卿-2)
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于斷面檢測(cè)器的城市道路交通狀態(tài)判別方法，其特征在于步驟c3將交通流數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化處理，得到速度擁堵指數(shù)和時(shí)間占有率擁堵指數(shù)，詳細(xì)步驟如下； c31速度擁堵指數(shù) 假定速度與速度擁堵指數(shù)的關(guān)系呈線性關(guān)系，且速度的最小值(O)和最大值(1)對(duì)應(yīng)速度擁堵指數(shù)分別為1、0 ;速度擁堵指數(shù)的計(jì)算公式為
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于斷面檢測(cè)器的城市道路交通狀態(tài)判別方法，其特征在于步驟c4依據(jù)城市道路等級(jí)劃分的臨界速度值V1、V2將城市道路交通狀態(tài)劃分為擁堵、滯緩和暢通三級(jí)，根據(jù)臨界速度值V1、V2計(jì)算出對(duì)應(yīng)的臨界速度擁堵指數(shù)
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于斷面檢測(cè)器的城市道路交通狀態(tài)判別方法，其特征在于步驟c5融合速度擁堵指數(shù)和時(shí)間占有率擁堵指數(shù)，建立綜合性擁堵指標(biāo)一交通擁堵指數(shù)，詳細(xì)步驟如下 c51單組檢測(cè)器路段
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于斷面檢測(cè)器的城市道路交通狀態(tài)判別方法，其特征在于步驟c6考慮了在交通狀態(tài)變化的臨界位置進(jìn)行處理的問(wèn)題，即采用交通狀態(tài)變化的可信區(qū)間；定義土 A/為狀態(tài)變化的正常波動(dòng)區(qū)間，則交通狀態(tài)判別的詳細(xì)步驟如下； c61如果第J個(gè)發(fā)布間隔內(nèi)，交通狀態(tài)為紅時(shí)，判斷第JV7發(fā)布間隔交通狀態(tài)判別依據(jù)為 ①當(dāng)
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種基于斷面檢測(cè)器的城市道路交通狀態(tài)判別方法?，F(xiàn)有交通狀態(tài)判別方法的精度和可靠性較低。本發(fā)明是以交通流量、速度、時(shí)間占有率這三項(xiàng)交通流參數(shù)構(gòu)造一個(gè)綜合擁堵評(píng)價(jià)指標(biāo)，即交通擁堵指數(shù)，利用交通擁堵指數(shù)對(duì)路段交通狀態(tài)進(jìn)行判別。本發(fā)明提出的交通狀態(tài)判別方法包括信息發(fā)布間隔內(nèi)斷面交通流數(shù)據(jù)獲取的步驟交通流參數(shù)平滑的步驟、速度擁堵指數(shù)和占有率擁堵指數(shù)計(jì)算的步驟、臨界速度擁堵指數(shù)計(jì)算的步驟、交通擁堵指數(shù)計(jì)算的步驟、路段交通狀態(tài)判別的步驟。本發(fā)明基于路段上某一個(gè)檢測(cè)斷面的交通信息，綜合考慮多種交通流參數(shù)，自動(dòng)判別該路段所處交通狀態(tài)，同時(shí)采用盡量少的判別閾值并充分利用現(xiàn)有資源，易于工程實(shí)現(xiàn)。
文檔編號(hào)G08G1/01GK103021176SQ201210507080
公開(kāi)日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2012年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月29日
發(fā)明者王殿海, 付鳳杰, 金盛, 馬東方, 湯月華 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)