一種交通擁堵傳播路徑的研究方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及的是一種交通擁堵傳播路徑的研究方法，屬于智能交通系統(tǒng)研究領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來(lái)，由于交通擁堵而產(chǎn)生的環(huán)境污染、道路擁擠和安全事故等問(wèn)題已經(jīng)影響人們的日常生活，并逐漸成為整個(gè)社會(huì)的關(guān)注熱點(diǎn)。我國(guó)政府試圖通過(guò)引進(jìn)在國(guó)外行之有效的交通管理辦法和控制措施來(lái)緩解國(guó)內(nèi)交通擁堵，包括收取道路擁堵費(fèi)、車(chē)牌錯(cuò)峰限行、限制異地車(chē)輛進(jìn)入擁擠地區(qū)等。例如，2009年，廣州頒布《廣州市城市交通改善實(shí)施方案》，在交通擁擠時(shí)段對(duì)進(jìn)入城市最繁忙、最擁擠地區(qū)的車(chē)輛實(shí)行收費(fèi)。2011年杭州市政府制定機(jī)關(guān)公交班車(chē)方案，鼓勵(lì)政府工作人員集中乘車(chē)上、下班，少開(kāi)私家車(chē)，緩解交通“兩難”。然而，單純依靠行政手段限制并不能從根本上解決擁堵問(wèn)題。由于人們對(duì)交通擁堵傳播路徑缺乏足夠的、準(zhǔn)確的認(rèn)識(shí)，導(dǎo)致實(shí)際緩解交通擁堵過(guò)程中存在一定的盲目性，缺乏有效的控制手段。因而，深入研究交通擁堵傳播路徑對(duì)于緩解交通擁堵具有重大意義。
[0003]通過(guò)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有方法均通過(guò)模擬道路及擁堵信息來(lái)研究交通擁堵傳播路徑。例如尚華艷、黃海軍和高自友撰寫(xiě)的《基于元胞傳輸模型的實(shí)時(shí)交通信息設(shè)計(jì)》，利用元胞傳輸模型和LOGIT路徑選擇原則研究由信息可變信息標(biāo)志(VMS，Variable Message Signs)提供的實(shí)時(shí)交通信息對(duì)交通流的影響，給出了一種基于CTM的路徑行駛時(shí)間計(jì)算方法。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)發(fā)生重復(fù)性擁擠時(shí)，路徑越長(zhǎng)，VMS的信息越不能真實(shí)地反映當(dāng)時(shí)的交通狀況，出行者越不容易做出正確的路徑抉擇。又如HANG Ao-mu-han, GAO Z1-you所撰寫(xiě)的《突發(fā)事故下交通信息策略研究》，通過(guò)研究基于元胞傳輸模型的仿真描述出行者在ATIS信息下的動(dòng)態(tài)路徑選擇行為，而對(duì)于沒(méi)有裝備ATIS設(shè)備的出行者，其在出行過(guò)程中不能進(jìn)行路徑選擇和變更，只能按照平時(shí)出行的固定路徑到達(dá)迄點(diǎn)，事實(shí)上ATIS設(shè)備的裝備率很低導(dǎo)致ATIS信息不充足，從而模型模擬得到的數(shù)據(jù)具有了不可靠性。又如李樹(shù)彬等提出的基于事件的交通擁堵模擬與消散策略研究，其仿真環(huán)境中模擬所得數(shù)據(jù)真實(shí)性不高，存在一定誤差。
[0004]浮動(dòng)車(chē)GPS能記錄真實(shí)的交通數(shù)據(jù)，通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的處理和分析，可以得到相應(yīng)的道路速度，進(jìn)一步了解交通擁堵路徑。運(yùn)用真實(shí)的數(shù)據(jù)，具有可靠性和準(zhǔn)確性，能夠更有針對(duì)性地采取措施來(lái)解決交通擁堵問(wèn)題，如:一、發(fā)布信息使用戶(hù)了解易擁堵路段及其時(shí)間段；二、加強(qiáng)擁堵路段道路設(shè)施建設(shè)，增加紅綠燈及交警數(shù)量，以緩解擁堵?tīng)顟B(tài)；三、對(duì)城市新建、擴(kuò)建和改建部分進(jìn)行合理規(guī)劃，使道路設(shè)施建設(shè)更有針對(duì)性，以減少甚至消除由于規(guī)劃不合理而導(dǎo)致的交通擁堵隱患等。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，通過(guò)對(duì)浮動(dòng)車(chē)GPS采集的真實(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，充分發(fā)揮所得數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，提供了城市道路真實(shí)準(zhǔn)確的交通擁堵傳播信息。本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思為首先將浮動(dòng)車(chē)GPS采集得到的歷史交通數(shù)據(jù)運(yùn)用正交投影算法進(jìn)行道路匹配；然后對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行有效處理和分析，得到各路段的瞬時(shí)速度；再取某時(shí)間段的速度平均值作為路段平均速度，低于該速度的時(shí)間段為該路段的擁堵時(shí)間段；最后以時(shí)間為單位，將擁堵的路段標(biāo)注在網(wǎng)絡(luò)地圖上提供給用戶(hù)。
[0006]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供的技術(shù)步驟如下:
[0007](I)車(chē)輛與道路匹配
[0008]首先運(yùn)用正交投影算法計(jì)算與所選車(chē)輛相鄰的所有路段距離，然后從中選擇值最小的路段，最后將車(chē)輛信息匹配到該路段上。
[0009](2)計(jì)算路段平均速度
[0010]以η(—般選取15分鐘)為一個(gè)時(shí)間間隔，將各時(shí)間間隔內(nèi)采集的車(chē)輛速度信息分別運(yùn)用平均法計(jì)算，得到各路段在各個(gè)時(shí)間段的平均速度；統(tǒng)計(jì)各個(gè)時(shí)間段的大小值，選取其中的最大速度和最小速度，計(jì)算兩者平均值作為該路段一天的平均速度。
[0011](3)統(tǒng)計(jì)道路擁堵時(shí)間段
[0012]運(yùn)用平均速度擁堵趨勢(shì)算法，將一天平均速度作為標(biāo)準(zhǔn)，統(tǒng)計(jì)各個(gè)時(shí)間段的路段速度與平均速度的關(guān)系，低于此速度的時(shí)間段記為0，反之記為1，數(shù)據(jù)缺失則記為-1，連續(xù)三個(gè)O或者以上即為該路段在這時(shí)間段內(nèi)具有擁堵趨勢(shì)；觀察統(tǒng)計(jì)結(jié)果，提取出每條道路的擁堵時(shí)間段。
[0013](4)標(biāo)注擁堵路段
[0014]根據(jù)得到的道路擁堵時(shí)間段，以15分鐘為一個(gè)間隔，分別在地圖上標(biāo)注不同道路的交通狀況，最后按時(shí)間順序，動(dòng)態(tài)顯示用戶(hù)自定義的任意時(shí)段交通擁堵傳播路徑。
[0015]本發(fā)明的有益效果為:本發(fā)明解決了現(xiàn)有研究解決了模擬道路及模擬擁堵的數(shù)據(jù)不可靠性問(wèn)題，充分發(fā)揮了所得數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，并且動(dòng)態(tài)顯示，真實(shí)準(zhǔn)確提供給用戶(hù)城市道路擁堵信息，方便用戶(hù)出行。
【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1是道路擁堵傳播路徑流程圖；
[0017]圖2是舉例路段擁堵的時(shí)間計(jì)算圖；
[0018]圖3是2012年7月21日上午六點(diǎn)到七點(diǎn)每隔十五分鐘西湖區(qū)某區(qū)域內(nèi)的道路擁堵傳情況標(biāo)注圖(紅色為最先開(kāi)始擁堵的道路，黑色為第二時(shí)間段擁堵的道路，藍(lán)色次之，最后引起綠色路段的道路擁堵)。
【具體實(shí)施方式】
[0019](I)車(chē)輛與道路匹配:
[0020]浮動(dòng)車(chē)GPS采集到的速度信息作為實(shí)驗(yàn)的主要數(shù)據(jù)來(lái)源，首先運(yùn)用正交投影算法計(jì)算與所選車(chē)輛相鄰的所有路段距離，然后從中選擇數(shù)值最小的路段，最后將數(shù)據(jù)匹配到該路段上。
[0021](2)計(jì)算路段瞬時(shí)速度:
[0022]選取上午六點(diǎn)到十二點(diǎn)這一時(shí)段，以十五分鐘為單位，運(yùn)用平均法對(duì)浮動(dòng)車(chē)GPS數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到該路段在各時(shí)間段的平均速度。下列數(shù)據(jù)為2012年7月21日杭州道路ID為0000000001401的道路速度:
[0023]33.6 32.57 26.83 32 18.5 41.4 28.5 31.63 32.88 23.7 25.45 33.37 34.1428.5 30.98 2725.26 25.34 24.38 32.55 34.8 19.67 27.3 19
[0024]從六點(diǎn)到十二點(diǎn)每隔十五分鐘的道路速度，共計(jì)24個(gè)時(shí)間點(diǎn)。若存在0，則為該時(shí)間點(diǎn)數(shù)據(jù)缺失。
[0025](3)計(jì)算路段平均速度:
[0026]對(duì)該路段，以時(shí)間為橫坐標(biāo)，路段速度為縱坐標(biāo)，將所得數(shù)據(jù)繪制在平面直角坐標(biāo)系中。運(yùn)用平均速度擁堵趨勢(shì)算法，獲取某一時(shí)間段的最大速度和最小速度，取其平均值作為該路段在這一時(shí)間段的平均速度，低于此速度的時(shí)間點(diǎn)記為0，反之記為1，數(shù)據(jù)缺失則記為-1，連續(xù)三個(gè)O則為擁堵時(shí)間段。
[0027]2012年7月21日杭州道路ID為0000000001401的道路速度計(jì)算結(jié)果如圖2所示，紅色框則為擁堵的時(shí)間段，起點(diǎn)為早上六點(diǎn)，每隔十五分鐘一個(gè)數(shù)據(jù)，因此可以計(jì)算出該路段擁堵的時(shí)間。
[0028](4)擁堵路段標(biāo)注:
[0029]從第一時(shí)刻開(kāi)始，將這一時(shí)刻擁堵的路段挑出，將地圖上的這些路段繪制為紅色。以此類(lèi)推，將第二時(shí)刻、第三時(shí)刻等等擁堵的路段分別繪制好，最終用戶(hù)指定起止時(shí)間，按照時(shí)間順序以動(dòng)態(tài)形式呈現(xiàn)給用戶(hù)準(zhǔn)確可靠的交通狀態(tài)信息。2012年7月21日上午六點(diǎn)到十二點(diǎn)西湖區(qū)某區(qū)域內(nèi)的道路擁堵傳情況，如圖3。
[0030](5)分析數(shù)據(jù):
[0031]通過(guò)對(duì)大量的歷史數(shù)據(jù)研究分析，得到城市交通的擁堵瓶頸。再通過(guò)針對(duì)的手段方法來(lái)緩解道路交通的壓力，方便居民出行。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種交通擁堵傳播路徑的研究方法，其特征在于包括以下步驟: (1)運(yùn)用正交投影算法計(jì)算與所選車(chē)輛相鄰的所有路段距離，然后從中選擇值最小的路段，最后將車(chē)輛信息匹配到該路段上。 (2)以η(—般選取十五分鐘)為一個(gè)時(shí)間間隔，將各時(shí)間間隔內(nèi)采集的車(chē)輛速度信息分別運(yùn)用平均法計(jì)算，得到各路段在各個(gè)時(shí)間段的平均速度；統(tǒng)計(jì)各個(gè)時(shí)間段的大小值，選取其中的最大速度和最小速度，計(jì)算兩者平均值作為該路段一天的平均速度。 (3)運(yùn)用平均速度擁堵趨勢(shì)算法，將一天平均速度作為標(biāo)準(zhǔn)，統(tǒng)計(jì)各個(gè)時(shí)間段的路段速度與平均速度的關(guān)系，低于此速度的時(shí)間段記為O，反之記為1，數(shù)據(jù)缺失則記為-1，連續(xù)三個(gè)O或者以上即為該路段在這時(shí)間段內(nèi)具有擁堵趨勢(shì)；觀察統(tǒng)計(jì)結(jié)果，提取出每條道路的擁堵時(shí)間段。 (4)根據(jù)得到的道路擁堵時(shí)間段，以15分鐘為一個(gè)間隔，分別在地圖上標(biāo)注不同道路的交通狀況，最后按時(shí)間順序，動(dòng)態(tài)顯示用戶(hù)自定義的任意時(shí)段交通擁堵傳播路徑。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平均速度擁堵趨勢(shì)算法，其特征在于，所述的平均速度擁堵趨勢(shì)以一天的平均速度為標(biāo)準(zhǔn)，用各時(shí)段的路段速度與平均速度作比較，低于此速度的時(shí)間段記為O，反之記為1，數(shù)據(jù)缺失則記為-1，連續(xù)三個(gè)O或者以上即為該路段在這時(shí)間段內(nèi)具有擁堵趨勢(shì)；觀察統(tǒng)計(jì)結(jié)果，提取出每條道路的擁堵時(shí)間段。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動(dòng)態(tài)顯示方法，其特征在于，所述的動(dòng)態(tài)顯示方法以15分鐘為一個(gè)間隔，分別在地圖上標(biāo)注不同道路的交通狀況，最后按時(shí)間順序，動(dòng)態(tài)顯示用戶(hù)自定義的任意時(shí)段交通擁堵傳播路徑。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種交通擁堵傳播路徑的研究方法，包括：a.車(chē)輛與道路匹配；b.計(jì)算路段平均速度；c.統(tǒng)計(jì)道路擁堵時(shí)間段；d.標(biāo)注擁堵路段。本方法通過(guò)對(duì)浮動(dòng)車(chē)GPS的真實(shí)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)處理和分析，充分發(fā)揮所得數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，克服了現(xiàn)有研究為模擬道路及模擬擁堵的數(shù)據(jù)不可靠性問(wèn)題，并且動(dòng)態(tài)顯示，提供給用戶(hù)真實(shí)可靠的道路擁堵信息。
【IPC分類(lèi)】G08G1/0969
【公開(kāi)號(hào)】CN105006167
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410165502
【發(fā)明人】夏瑩杰, 陳勇, 王夢(mèng)芫, 朱倩倩
【申請(qǐng)人】杭州遠(yuǎn)眺科技有限公司
【公開(kāi)日】2015年10月28日
【申請(qǐng)日】2014年4月18日