一種識(shí)別城市快速路交通瓶頸的系統(tǒng)和方法
【專利摘要】一種識(shí)別城市快速路交通瓶頸的方法，包括：采集道路車輛的移動(dòng)導(dǎo)航數(shù)據(jù)和道路固定檢測(cè)器數(shù)據(jù)；對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，將不同來(lái)源的數(shù)據(jù)進(jìn)行匹配，并確定每個(gè)檢測(cè)器斷面的流量-速度分布；根據(jù)流量-速度分布確定過(guò)飽和臨界速度和過(guò)飽和概率；確定過(guò)飽和概率-檢測(cè)器位置分布，確定交通瓶頸衡量指標(biāo)，并識(shí)別交通瓶頸；以及對(duì)識(shí)別出的交通瓶頸進(jìn)行分類，并針對(duì)不同類型的交通瓶頸給出對(duì)應(yīng)的治理措施。
【專利說(shuō)明】
-種識(shí)別城市快速路交通瓶頸的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及道路交通領(lǐng)域，特別設(shè)及一種識(shí)別城市快速路交通瓶頸的系統(tǒng)和方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著城市化建設(shè)的加快，城市快速路的覆蓋率也越來(lái)越高，然而快速路負(fù)荷嚴(yán)重 和擁堵問(wèn)題也日益突出。而交通瓶頸是導(dǎo)致交通擁堵的直接原因，如何能夠找到關(guān)鍵的交 通瓶頸，有針對(duì)性地進(jìn)行治理是緩解交通擁堵的重要問(wèn)題。
[0003] 目前已有的研究中對(duì)于交通瓶頸的識(shí)別，大多數(shù)采用的方法是根據(jù)道路上的固定 檢測(cè)器檢測(cè)的速度或占有率，然后結(jié)合人為設(shè)定的闊值來(lái)判斷擁堵和非擁堵，其完全基于 單一的數(shù)據(jù)源。還有的研究是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選取可能造成瓶頸的相關(guān)因素推斷，但沒(méi)有考慮交 通供給和交通需求的矛盾，也沒(méi)有將道路固有屬性考慮進(jìn)來(lái)。另外，從研究的規(guī)模上來(lái)講， 國(guó)內(nèi)外的研究對(duì)象大都是針對(duì)一段高速公路或城市道路的微觀研究，沒(méi)有對(duì)一個(gè)區(qū)域的路 網(wǎng)的交通瓶頸進(jìn)行宏觀上的研究。
[0004] 近年來(lái)，隨著車載導(dǎo)航和手機(jī)終端導(dǎo)航的普及W及道路上檢測(cè)器的布設(shè)完善，能 夠獲取大量的實(shí)時(shí)交通數(shù)據(jù)，并能夠反映道路的交通狀況。因此，尋找一種方法能夠充分利 用上述數(shù)據(jù)來(lái)對(duì)城市道路的交通狀態(tài)和交通瓶頸的分布進(jìn)行識(shí)別是非常有必要和有意義 的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是：如何使用多種數(shù)據(jù)源識(shí)別城市快速路的常發(fā)性主 要交通瓶頸。
[0006] 本發(fā)明采用W下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)： 一種識(shí)別城市快速路交通瓶頸的方法，包括： 數(shù)據(jù)采集步驟：采集道路車輛的移動(dòng)導(dǎo)航數(shù)據(jù)和道路固定檢測(cè)器數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)融合步 驟：對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，將不同來(lái)源的數(shù)據(jù)進(jìn)行匹配，并繪制每個(gè)檢測(cè)器斷面的流 量-速度分布圖；計(jì)算步驟：根據(jù)流量-速度分布圖確定過(guò)飽和臨界速度和過(guò)飽和概率；交 通瓶頸識(shí)別步驟：繪制過(guò)飽和概率-檢測(cè)器位置分布圖，確定交通瓶頸衡量指標(biāo)，并識(shí)別交 通瓶頸。
[0007] 此外，本發(fā)明還提出了一種結(jié)合相關(guān)路段的速度時(shí)空分布圖對(duì)上述交通瓶頸的驗(yàn) 證方法，并且能夠進(jìn)一步確定交通瓶頸的具體位置和傳播的范圍。
[0008] 此外，本發(fā)明還給出了不同類型交通瓶頸的分類標(biāo)準(zhǔn)，并且提出了針對(duì)不同類型 的交通瓶頸所采取的交通治理措施。
[000引此外，本發(fā)明還提出了一種識(shí)別城市快速路交通瓶頸的系統(tǒng)，包括： 數(shù)據(jù)采集單元：采集道路車輛的移動(dòng)導(dǎo)航數(shù)據(jù)和道路固定檢測(cè)器數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)融合單 元：對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，將不同來(lái)源的數(shù)據(jù)進(jìn)行匹配，并繪制每個(gè)檢測(cè)器斷面的流 量-速度分布圖；計(jì)算單元：根據(jù)流量-速度分布圖確定過(guò)飽和臨界速度和過(guò)飽和概率；交 通瓶頸識(shí)別單元：繪制過(guò)飽和概率-檢測(cè)器位置分布圖，確定交通瓶頸衡量指標(biāo)，并識(shí)別交 通瓶頸。
[0010] 本發(fā)明的技術(shù)效果是：基于移動(dòng)導(dǎo)航數(shù)據(jù)和固定檢測(cè)器監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的融合，提出了 一種新的識(shí)別城市快速路常發(fā)性主要交通瓶頸的方法，能夠在現(xiàn)階段計(jì)算機(jī)處理能力下有 效實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)融合利用和數(shù)據(jù)挖掘，從城市層面上識(shí)別出快速路的交通瓶頸，從而為交通擁 堵治理和優(yōu)化提供更加精確和科學(xué)的建議。
【附圖說(shuō)明】
[0011] 圖1是本發(fā)明的交通瓶頸識(shí)別方法的流程圖 圖2是移動(dòng)導(dǎo)航獲取的數(shù)據(jù)形式圖 圖3是每個(gè)檢測(cè)器斷面的流量-速度散點(diǎn)圖 圖4是分段線性擬合流程圖 圖5是設(shè)定過(guò)渡區(qū)的交通狀態(tài)的劃分圖 圖6是過(guò)飽和概率-檢測(cè)器位置分布圖北京市二環(huán)內(nèi)環(huán)為例） 圖7是交通瓶頸識(shí)別圖北京市二環(huán)內(nèi)環(huán)為例） 圖8是第一、Ξ、四類交通瓶頸示意圖北京市二環(huán)內(nèi)環(huán)為例） 圖9是是第二類交通瓶頸示意圖北京市二環(huán)內(nèi)環(huán)為例） 圖10是北京市二環(huán)內(nèi)環(huán)部分區(qū)域速度時(shí)空分布圖（2014年10月12日） 圖11是本發(fā)明的交通瓶頸識(shí)別系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖
【具體實(shí)施方式】
[0012] W下將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明各實(shí)施例的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整的描述。
[0013] 實(shí)施方式一 本實(shí)施方式主要設(shè)及道路交通瓶頸的識(shí)別方法。該方法主要包括W下幾個(gè)步驟：數(shù)據(jù) 采集步驟、數(shù)據(jù)融合步驟、計(jì)算步驟、交通瓶頸識(shí)別步驟(參見附圖1)。下面分別具體介紹： 1. 數(shù)據(jù)采集步驟：采集道路車輛的移動(dòng)導(dǎo)航數(shù)據(jù)和道路固定檢測(cè)器數(shù)據(jù)。
[0014] 本步驟采集的數(shù)據(jù)來(lái)源包括兩個(gè)部分。第一個(gè)部分是通過(guò)車載或手機(jī)終端的導(dǎo)航 軟件收集得到的浮動(dòng)車數(shù)據(jù)。該數(shù)據(jù)記錄了車輛的ID號(hào)W及每輛車每分鐘的位置、時(shí)間、 速度等信息，其中位置包括經(jīng)度和締度，時(shí)間年份、月份、日期、小時(shí)、分鐘、秒等信息巧曰附 圖2所示)。第二部分是城市中道路上的固定檢測(cè)器采集到的微波數(shù)據(jù)。該數(shù)據(jù)記錄了檢 測(cè)器所在斷面的位置W及每個(gè)時(shí)間間隔內(nèi)的流量、時(shí)間占有率、速度等信息，W時(shí)間為序記 錄。其中位置W檢測(cè)器的經(jīng)度和締度表示。當(dāng)然，采集的數(shù)據(jù)記錄不限于上述格式，也可采 用其他的格式形式。 2. 數(shù)據(jù)融合步驟：對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，將不同來(lái)源的數(shù)據(jù)進(jìn)行匹配，并確定每 個(gè)檢測(cè)器斷面的流量-速度分布。
[0015] 將道路劃分成若干路段，依據(jù)經(jīng)締度和行駛方向信息將移動(dòng)導(dǎo)航數(shù)據(jù)中的每一條 數(shù)據(jù)匹配到對(duì)應(yīng)的道路和路段上，并提取出每個(gè)檢測(cè)器所在路段上在一個(gè)時(shí)間間隔內(nèi)的平 均速度。對(duì)于檢測(cè)器斷面的微波流量數(shù)據(jù)，處理成相同時(shí)間間隔內(nèi)的累計(jì)流量。最終得到 每個(gè)檢測(cè)器斷面每個(gè)時(shí)間間隔內(nèi)對(duì)應(yīng)的一組流量和速度。將上述處理后的一段時(shí)間內(nèi)巧曰 1、2、3個(gè)月）的全部流量-速度數(shù)據(jù)繪制在二維散點(diǎn)圖中，從而得到每個(gè)檢測(cè)器斷面的一幅 流量-速度分布圖設(shè)日?qǐng)D3所示)。其中橫坐標(biāo)表示速度，縱坐標(biāo)表示流量(此處橫縱軸可交 換)。 3.計(jì)算步驟：根據(jù)流量-速度分布確定過(guò)飽和臨界速度和過(guò)飽和概率。
[0016] 過(guò)飽和臨界速度是指：在某一路段上通行能力最大時(shí)的空間平均速度。圖3中示 出了每個(gè)檢測(cè)器斷面的流量-速度圖。在該圖中可W看出，流量-速度的數(shù)據(jù)點(diǎn)分布存在 對(duì)應(yīng)流量最大的臨界點(diǎn)，該臨界點(diǎn)位置對(duì)應(yīng)的速度，即為過(guò)飽和臨界速度。對(duì)于該臨界點(diǎn)的 求解，可W采用本領(lǐng)域已知的多種線性或非線性數(shù)據(jù)擬合的方式來(lái)獲取，如建立分段直線、 拋物線、多次曲線等數(shù)學(xué)模型來(lái)近似該流量-速度分布，并進(jìn)而求解過(guò)飽和臨界速度。
[0017] 例如，可W假定該流量-速度的分布為Ξ角形，然后通過(guò)求解Ξ角形的頂點(diǎn)來(lái)獲 得過(guò)飽和臨界速度，具體可采用如下的分段線性擬合的方法來(lái)獲取(參見附圖4的流程圖）： 首先給定一個(gè)區(qū)間[a, b]，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)我們認(rèn)為臨界速度處于運(yùn)個(gè)區(qū)間內(nèi)，由此將速度分 為Ξ個(gè)區(qū)間[0, a]、[a, b]、比，Vmax]。用左右兩個(gè)區(qū)間內(nèi)的點(diǎn)分別擬合出兩條直線并滿足 上述的兩個(gè)條件，即
由運(yùn)兩條直線相交得到交點(diǎn)
若此點(diǎn)不在區(qū)間[a, b]內(nèi)，就用此點(diǎn)代替其中一個(gè)邊界重新擬合捜索，若交點(diǎn)在區(qū)間 內(nèi)，則W此交點(diǎn)為中心把邊界到它的距離縮小10%，即將區(qū)間[a, b]縮小范圍，繼續(xù)W區(qū)間 兩邊的點(diǎn)擬合取交點(diǎn)。
[001引如此反復(fù)多次后，當(dāng)…其中醫(yī)為精確度，可W取0. 1、0. 5、1等實(shí)數(shù)，認(rèn)為 已經(jīng)找到足夠精確的臨界速度，故停止擬合，即為過(guò)飽和臨界速度。
[0019] 當(dāng)然，也可W采用其他的線性或非線性擬合等方式，來(lái)求解過(guò)飽和臨界速度。
[0020] 在得到每個(gè)檢測(cè)器斷面的過(guò)飽和臨界速度后，對(duì)于速度小于過(guò)飽和臨界速度的數(shù) 據(jù)點(diǎn)，稱為過(guò)飽和狀態(tài)；對(duì)于速度大于過(guò)飽和臨界速度的數(shù)據(jù)點(diǎn)稱為非飽和狀態(tài)。根據(jù)上述 的判斷標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于每個(gè)檢測(cè)器處，W-個(gè)時(shí)間段內(nèi)的數(shù)據(jù)為全樣本，將過(guò)飽和狀態(tài)的數(shù)據(jù)量 除W全樣本的數(shù)據(jù)量，計(jì)算得到的就是該檢測(cè)器處該時(shí)間段的過(guò)飽和概率。該指標(biāo)的意義 為一段時(shí)間內(nèi)發(fā)生過(guò)飽和的時(shí)間片段占總時(shí)間長(zhǎng)度的比例，從時(shí)間上對(duì)發(fā)生過(guò)飽和的頻率 有了一個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)。
[0021] 優(yōu)選地，為了減少速度-流量基本圖中處于中間部分不穩(wěn)定的過(guò)渡區(qū)的干擾，還 可W圍繞過(guò)飽和臨界速度設(shè)置η% (可W取10%、5%等）的過(guò)渡區(qū)間，運(yùn)樣一來(lái)，將速度的分 布劃分成Ξ個(gè)區(qū)間，當(dāng)速度位于過(guò)渡區(qū)內(nèi)時(shí)，認(rèn)為處于難W準(zhǔn)確判斷的過(guò)渡狀態(tài)，當(dāng)速度小 于過(guò)渡區(qū)的下邊界時(shí)，認(rèn)為該數(shù)據(jù)點(diǎn)為過(guò)飽和狀態(tài)；當(dāng)速度大于過(guò)渡區(qū)的上邊界時(shí)，認(rèn)為該 數(shù)據(jù)點(diǎn)為非飽和狀態(tài)(參見附圖5所示)。并相應(yīng)地求解過(guò)飽和概率。
[0022] 交通瓶頸識(shí)別步驟：確定過(guò)飽和概率-檢測(cè)器位置分布，確定交通瓶頸衡量指標(biāo)， 并識(shí)別交通瓶頸。
[0023] 由上一步驟可W得到每個(gè)檢測(cè)器的斷面在一段時(shí)間內(nèi)的過(guò)飽和概率，將得到的過(guò) 飽和概率按照檢測(cè)器位置的順序展開，即得到了過(guò)飽和概率在城市快速路上隨位置的分布 圖巧日?qǐng)D6所示)。此圖中橫軸為檢測(cè)器的編號(hào)，即可代表位置，編號(hào)的順序或者逆序代表行 車方向?？v軸為根據(jù)之前設(shè)定的判別過(guò)飽和狀態(tài)的標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算得到的過(guò)飽和概率。運(yùn)里采用 的是柱狀圖，當(dāng)然也可其他形式展現(xiàn)出過(guò)飽和概率隨不同檢測(cè)器位置變化的關(guān)系，如 折線圖等，也可將坐標(biāo)軸代表的意義改變，如可W將橫軸改為檢測(cè)器的經(jīng)締度等。圖6示出 的是北京市二環(huán)內(nèi)環(huán)的檢測(cè)器分布位置的某一時(shí)間段的過(guò)飽和概率值。從圖中可W看到某 些地方的過(guò)飽和概率明顯居高，形成了幾處波峰，然而波峰前后的過(guò)飽和概率遞增或遞減 的趨勢(shì)卻有明顯的差異。根據(jù)此過(guò)飽和的概率分布，可W識(shí)別出城市道路上的幾種具有代 表性的主要交通瓶頸。
[0024] 通過(guò)對(duì)過(guò)飽和概率在城市快速路上的概率大小的統(tǒng)計(jì)，設(shè)置相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)為判斷主 要交通瓶頸的衡量指標(biāo)，即認(rèn)為過(guò)飽和概率大于運(yùn)一標(biāo)準(zhǔn)的位置最有可能是主要的交通瓶 頸。運(yùn)一標(biāo)準(zhǔn)可W是所有斷面過(guò)飽和概率的上四分位數(shù)、90%分位數(shù)等，也可W是其他根據(jù) 過(guò)飽和概率分布圖的形狀確定的有意義的標(biāo)準(zhǔn)。
[00巧]由于過(guò)飽和的發(fā)生與否是與流量有著密切關(guān)系的，當(dāng)需求比較大的時(shí)候，較多路 段可能會(huì)處于過(guò)飽和狀態(tài)，當(dāng)需求減少的時(shí)候，有部分路段就會(huì)跳出過(guò)飽和狀態(tài)，但仍有一 些比較脆弱的地方仍然過(guò)飽和，那些地方的過(guò)飽和概率就會(huì)最高，也最有可能是交通瓶頸。 運(yùn)一步找到的一些極有可能是瓶頸的位置就是那些過(guò)飽和概率處于峰值的地方，由此可W 初步確定交通瓶頸的位置。如對(duì)于北京市二環(huán)內(nèi)環(huán)，取過(guò)飽和概率等于50%為一個(gè)判定高 過(guò)飽和概率的標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)運(yùn)個(gè)方法可W找到如圖7中那些過(guò)飽和概率較高即處于波峰的位 置。
[0026] 此外，對(duì)于相鄰兩個(gè)檢測(cè)器的過(guò)飽和概率出現(xiàn)急劇突變的情況，形成類似懸崖似 的形狀，為了在之后的分類中將其區(qū)別于其他形式，本發(fā)明中認(rèn)為當(dāng)相鄰兩個(gè)檢測(cè)器的過(guò) 飽和概率的差值大于一定數(shù)值時(shí)(根據(jù)過(guò)飽和概率的大小選取，可取15%、20%等標(biāo)準(zhǔn))，即判 斷為發(fā)生了過(guò)飽和概率突變。
[0027] 優(yōu)選地，在對(duì)交通瓶頸識(shí)別的基礎(chǔ)上，還可W進(jìn)一步包括如下的交通瓶頸分類步 驟。
[0028] 5.交通瓶頸分類步驟：根據(jù)過(guò)飽和概率-檢測(cè)器位置分布對(duì)識(shí)別出的交通瓶頸 進(jìn)行分類。
[0029] 根據(jù)過(guò)飽和概率-檢測(cè)器位置分布圖，還可W發(fā)現(xiàn)，在識(shí)別出來(lái)的主要交通瓶頸 中，上下游的過(guò)飽和概率的變化形式有明顯的區(qū)別，因此在識(shí)別交通瓶頸的同時(shí)可W根據(jù) 過(guò)飽和概率-檢測(cè)器位置圖的不同的特征對(duì)他們進(jìn)行分類(參見附圖8-9)。
[0030] 第一類的特征：峰值上游，連續(xù)多個(gè)及W上過(guò)飽和概率呈階梯狀，峰值下游相鄰檢 測(cè)器過(guò)飽和概率突降。
[0031] 第二類的特征：峰值上游和下游的相鄰的檢測(cè)器過(guò)飽和概率都突然下降。
[0032] 第Ξ類的特征：峰值上游，連續(xù)多個(gè)及W上檢測(cè)器過(guò)飽和概率呈階梯狀，峰值下游 相鄰檢測(cè)器緩慢下降。
[0033] 第四類的特征：峰值上游連續(xù)多個(gè)及W上檢測(cè)器呈階梯狀遞增，下游相鄰連續(xù)若 干個(gè)檢測(cè)器仍保持較高過(guò)飽和概率，未出現(xiàn)突然下降情況。
[0034] 通過(guò)對(duì)交通瓶頸的分類，能夠進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)交通瓶頸產(chǎn)生的原因，從而采取針對(duì)性 的交通治理措施。
[0035] 實(shí)施方式二 本實(shí)施方式主要設(shè)及道路交通瓶頸的驗(yàn)證方法。該方法還能夠用來(lái)驗(yàn)證過(guò)飽和飽和概 率的高低能否表示瓶頸的主次，并且能夠用來(lái)確定檢測(cè)器區(qū)域內(nèi)的交通瓶頸的具體位置和 傳播的范圍。具體方法如下： 根據(jù)數(shù)據(jù)采集步驟獲取的數(shù)據(jù)制作相關(guān)路段的速度時(shí)空分布圖巧日?qǐng)D10所示)。該圖 可W展現(xiàn)速度隨一天24小時(shí)在某段路上隨空間的變化圖，橫軸為24小時(shí)，縱軸為位置，顏 色深淺代表速度的大小。從速度的時(shí)空分布圖中可W看到速度的大小在時(shí)間和空間上的變 化，從而找到速度較低的區(qū)域，即擁堵發(fā)生的區(qū)域，也可W看到最初發(fā)生擁堵的位置，且擁 堵是如何隨著時(shí)間的變化向上游傳播的。
[0036] W北京市二環(huán)內(nèi)環(huán)建國(guó)口附近的路段一天的速度時(shí)空分布圖為例，從圖10中可 W看出建國(guó)口是主要的交通瓶頸，擁堵從那里開始隨著時(shí)間向上游蔓延，在下午接近晚高 峰的時(shí)候傳播遠(yuǎn)至東直口橋處。由于建國(guó)口是主要的交通瓶頸，且經(jīng)過(guò)工作日、周末和節(jié)假 日多日的速度時(shí)空分布圖可W發(fā)現(xiàn)建國(guó)口處為一個(gè)常發(fā)的頑固的交通瓶頸，因此那里的過(guò) 飽和概率在一定范圍內(nèi)是最高的。
[0037] 由此可W證明過(guò)飽和概率的高低與擁堵傳播和交通瓶頸的主次有關(guān)，可W認(rèn)為過(guò) 飽和概率高的地方是主要的交通瓶頸，因此我們可W根據(jù)過(guò)飽和概率的柱狀圖分布判斷找 到北京市快速路上的常發(fā)性主要交通瓶頸，即過(guò)飽和概率處于峰值的地方。并且對(duì)于具體 的時(shí)間，可W結(jié)合速度的時(shí)空分布圖確定擁堵的傳播和變化。
[0038] 實(shí)施方式Ξ 本實(shí)施方式主要設(shè)及對(duì)不同類型交通瓶頸的治理對(duì)策方案，具體如下。
[0039] 針對(duì)實(shí)施方式一中識(shí)別得到的不同類型的交通瓶頸，可W采取相應(yīng)的措施進(jìn)行治 理： (1)對(duì)于第一類典型的瓶頸，主要是由于交通瓶頸處為重要的目的地和交通要塞，上游 的車流較大，因此可W對(duì)上游去往瓶頸處的車流進(jìn)行提前分流誘導(dǎo)，將一部分車流引導(dǎo)至 輔路或其他城市道路前往目的地，W減小主路的壓力；或推進(jìn)公共交通的建設(shè)，將一部分小 汽車使用者轉(zhuǎn)移到公交出行上減少城市快速路的需求；還可W通過(guò)制定部分路段的擁堵收 費(fèi)政策緩解局部區(qū)域的嚴(yán)重?fù)矶隆?br>[0040] (2)對(duì)于第二類相對(duì)獨(dú)立的小瓶頸，主要是由于出入口的流量較大而引起的局部 堵塞，而應(yīng)道的交織段起到主要的限制作用，因此一方面可W適當(dāng)增大應(yīng)道過(guò)渡段長(zhǎng)度，或 者提前限制變道，減少干擾，使車流穩(wěn)定分流和合流，另一方面在出口和入口應(yīng)道處使用信 號(hào)燈控制，讓出口的車流更迅速地駛離，讓入口的車流有控制地進(jìn)入。
[0041] (3)對(duì)于第Ξ類的交通瓶頸，主要是由于出入口連續(xù)密集分布造成相互影響，一旦 一處陷入瓶頸，猶如牽一發(fā)而動(dòng)全身，波及較大的范圍。針對(duì)此類交通瓶頸，一方面是在設(shè) 計(jì)之初就盡可能避免如此的應(yīng)道設(shè)計(jì)，另一方面在情況W及如此的事實(shí)下，通過(guò)應(yīng)道之間 的信號(hào)燈協(xié)調(diào)控制來(lái)幫助改善主路的交通狀態(tài)。根據(jù)上下游出入口處的交通狀態(tài)和交通需 求設(shè)定應(yīng)道信號(hào)燈的放行周期，盡量減少相互干擾的程度。
[0042] (4)對(duì)于第四類的大型堪塞湖型的交通瓶頸，主要是由于交通剛性需求極大，同時(shí) 出入口也分布較多兩個(gè)原因疊加形成的。運(yùn)樣的情況導(dǎo)致交通狀況復(fù)雜，很難通過(guò)對(duì)一個(gè) 地方治理而有效改善整個(gè)區(qū)域的交通狀況。因此針對(duì)運(yùn)一類型的瓶頸，有效地減少小干擾 對(duì)其交通狀態(tài)產(chǎn)生不穩(wěn)定的影響是很關(guān)鍵的，通過(guò)加強(qiáng)警力和監(jiān)管力度，減少事故和不規(guī) 范駕駛等干擾，從而提高出入口和斷面的通過(guò)效率，改善局部道路通行能力，緩解多米諾骨 牌似的傳播效應(yīng)；其次，可W通過(guò)制定合適的擁堵收費(fèi)政策，對(duì)運(yùn)樣的大片區(qū)域擁堵范圍內(nèi) 使用經(jīng)濟(jì)杠桿來(lái)調(diào)整交通供給和需求的矛盾，緩解大型交通瓶頸的交通狀況。
[0043] 將對(duì)于城市快速路交通瓶頸的分析總結(jié)如下： 表1不同類型交通瓶頸的治理方案
實(shí)施方式四 本發(fā)明在識(shí)別道路交通瓶頸的方法基礎(chǔ)上，還提供一種相應(yīng)的識(shí)別交通瓶頸的系統(tǒng)。 該系統(tǒng)具體包括(參見附圖11): 數(shù)據(jù)采集單元：采集道路車輛的移動(dòng)導(dǎo)航數(shù)據(jù)和道路固定檢測(cè)器數(shù)據(jù)； 數(shù)據(jù)融合單元：對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，將不同來(lái)源的數(shù)據(jù)進(jìn)行匹配，并確定每個(gè)檢 測(cè)器斷面的流量-速度分布； 計(jì)算單元：根據(jù)流量-速度分布確定過(guò)飽和臨界速度和過(guò)飽和概率 交通瓶頸識(shí)別單元：確定過(guò)飽和概率-檢測(cè)器位置分布，確定交通瓶頸衡量指標(biāo)，并識(shí) 別交通瓶頸。
[0044] 優(yōu)選地，該系統(tǒng)還可W進(jìn)一步包括： 交通瓶頸分類單元：根據(jù)過(guò)飽和概率-檢測(cè)器位置分布對(duì)識(shí)別出的交通瓶頸進(jìn)行分 類。
[0045] 優(yōu)選地，該系統(tǒng)還可W進(jìn)一步包括： 交通瓶頸治理對(duì)策單元：根據(jù)不同類型的交通瓶頸提出相應(yīng)的治理對(duì)策。
[0046] 優(yōu)選地，該系統(tǒng)還可W進(jìn)一步包括： 交通瓶頸驗(yàn)證單元：根據(jù)相關(guān)路段的速度時(shí)空分布圖驗(yàn)證過(guò)飽和概率的高低與交通瓶 頸的主次有關(guān)。
[0047] W上實(shí)施例的說(shuō)明只是用于幫助理解本方案的方法及其核屯、思想。應(yīng)當(dāng)指出，在 不脫離本方案原理的前提下，還可w對(duì)本方案進(jìn)行若干改進(jìn)，運(yùn)些改進(jìn)也同樣落入本方案 權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種識(shí)別城市快速路交通瓶頸的方法，包括： 數(shù)據(jù)采集步驟：采集道路車輛的移動(dòng)導(dǎo)航數(shù)據(jù)和道路固定檢測(cè)器數(shù)據(jù)； 數(shù)據(jù)融合步驟：對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，將不同來(lái)源的數(shù)據(jù)進(jìn)行匹配，并確定每個(gè)檢 測(cè)器斷面的流量-速度分布； 計(jì)算步驟：根據(jù)流量-速度分布確定過(guò)飽和臨界速度和過(guò)飽和概率； 交通瓶頸識(shí)別步驟：確定過(guò)飽和概率-檢測(cè)器位置分布，確定交通瓶頸衡量指標(biāo)，并識(shí) 別交通瓶頸。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：數(shù)據(jù)融合步驟中，根據(jù)移動(dòng)導(dǎo)航數(shù)據(jù)提取 的每個(gè)檢測(cè)器所在路段的某個(gè)時(shí)間間隔的平均速度，以及該檢測(cè)器在同一時(shí)間間隔的流量 數(shù)據(jù)，組合得到每個(gè)檢測(cè)器的某一時(shí)間間隔的流量-速度數(shù)據(jù)，從而確定每個(gè)檢測(cè)器斷面 的流量-速度分布。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：計(jì)算步驟中，采用分段線性擬合方法從流 量-速度分布中確定過(guò)飽和臨界速度。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：計(jì)算步驟中，對(duì)于每個(gè)檢測(cè)器處，將過(guò)飽 和狀態(tài)的數(shù)據(jù)量除以全部數(shù)據(jù)量，計(jì)算得到該檢測(cè)器處的過(guò)飽和概率，其中，速度小于過(guò)飽 和臨界速度的數(shù)據(jù)點(diǎn)，稱為過(guò)飽和狀態(tài)的數(shù)據(jù)。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于：在過(guò)飽和臨界速度兩側(cè)設(shè)置過(guò)渡區(qū)，過(guò)飽 和狀態(tài)的數(shù)據(jù)是指速度小于該過(guò)渡區(qū)的下邊界速度的數(shù)據(jù)點(diǎn)。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：該方法還包括交通瓶頸分類步驟，根據(jù)過(guò) 飽和概率-檢測(cè)器位置分布對(duì)識(shí)別出的交通瓶頸進(jìn)行分類。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于：該方法還包括交通瓶頸治理對(duì)策步驟，根 據(jù)不同類型的交通瓶頸，采用相應(yīng)的治理對(duì)策。8. 權(quán)利要求1-7所述的方法，其特征在于：根據(jù)相關(guān)路段的速度時(shí)空分布，來(lái)驗(yàn)證過(guò)飽 和概率的高低與交通瓶頸的主次有關(guān)。9. 一種識(shí)別城市快速路交通瓶頸的系統(tǒng)，其特征在于，包括： 數(shù)據(jù)采集單元：采集道路車輛的移動(dòng)導(dǎo)航數(shù)據(jù)和道路固定檢測(cè)器數(shù)據(jù)； 數(shù)據(jù)融合單元：對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，將不同來(lái)源的數(shù)據(jù)進(jìn)行匹配，并確定每個(gè)檢 測(cè)器斷面的流量-速度分布； 計(jì)算單元：根據(jù)流量-速度分布確定過(guò)飽和臨界速度和過(guò)飽和概率； 交通瓶頸識(shí)別單元：確定過(guò)飽和概率-檢測(cè)器位置分布，確定交通瓶頸衡量指標(biāo)，并識(shí) 別交通瓶頸。10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于：數(shù)據(jù)融合單元中，根據(jù)移動(dòng)導(dǎo)航數(shù)據(jù)提 取的每個(gè)檢測(cè)器所在路段的某個(gè)時(shí)間間隔的平均速度，以及該檢測(cè)器在同一時(shí)間間隔的流 量數(shù)據(jù)，組合得到每個(gè)檢測(cè)器的某一時(shí)間間隔的流量-速度數(shù)據(jù)，從而確定每個(gè)檢測(cè)器斷 面的流量-速度分布。11. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于：計(jì)算單元中，采用分段線性擬合方法從 流量-速度分布中確定過(guò)飽和臨界速度。12. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于：計(jì)算單元中，對(duì)于每個(gè)檢測(cè)器處，將過(guò)飽 和狀態(tài)的數(shù)據(jù)量除以全部數(shù)據(jù)量，計(jì)算得到該檢測(cè)器處的過(guò)飽和概率，其中，速度小于過(guò)飽 和臨界速度的數(shù)據(jù)點(diǎn)，稱為過(guò)飽和狀態(tài)的數(shù)據(jù)。13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其特征在于：計(jì)算單元中，在過(guò)飽和臨界速度兩側(cè)設(shè) 置過(guò)渡區(qū)，過(guò)飽和狀態(tài)的數(shù)據(jù)是指速度小于該過(guò)渡區(qū)的下邊界速度的數(shù)據(jù)點(diǎn)。14. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于：所述系統(tǒng)包括： 交通瓶頸分類單元：根據(jù)過(guò)飽和概率-檢測(cè)器位置分布對(duì)識(shí)別出的交通瓶頸進(jìn)行分 類。15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其特征在于：所述系統(tǒng)包括： 交通瓶頸治理對(duì)策單元：根據(jù)不同類型的交通瓶頸提出相應(yīng)的治理對(duì)策。16. 根據(jù)權(quán)利要求9-15所述的系統(tǒng)，其特征在于：所述系統(tǒng)包括： 交通瓶頸驗(yàn)證單元：根據(jù)相關(guān)路段的速度時(shí)空分布驗(yàn)證過(guò)飽和概率的高低與交通瓶頸 的主次有關(guān)。
【文檔編號(hào)】G08G1/01GK105825669SQ201510502638
【公開日】2016年8月3日
【申請(qǐng)日】2015年8月15日
【發(fā)明人】申作軍, 李萌, 姜涵, 何方, 陳婕妤, 俞佳瑩
【申請(qǐng)人】李萌, 姜涵, 北京數(shù)行健科技有限公司