ES2320418T3 - PROCEDURE FOR THE SELF-CONSISTENT ESTIMATION OF PREDICTIVE TRAVEL TIMES USING MOBILE OR STATIONARY DETECTORS FOR THE MEASUREMENT OF EXPERIENCED TRAVEL TIMES. - Google Patents

PROCEDURE FOR THE SELF-CONSISTENT ESTIMATION OF PREDICTIVE TRAVEL TIMES USING MOBILE OR STATIONARY DETECTORS FOR THE MEASUREMENT OF EXPERIENCED TRAVEL TIMES. Download PDF

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Abstract

The method involves using mobile or stationary detectors for measuring experienced travel times, defining a function describing the experienced travel times as a function of time of day, determining a time point whereby the function of the time point equals the measured travel time at a given time and at least approximately self consistently determining the predictive travel time at the given time by numerically solving an equation.

Description

Procedimiento para la estimación autoconsistente de tiempos de viaje predictivos usando detectores móviles o estacionarios para la medición de tiempos de viaje experimentados.Procedure for self-consistent estimation of predictive travel times using mobile detectors or stationary for measuring travel times experienced.

Una magnitud de importancia extraordinaria para dar soporte a servicios telemáticos de tráfico, en particular servicios de navegación dinámicos, es el tiempo de viaje en los bordes dirigidos de una red de carreteras. Los primeros intentos de medir estas magnitudes se basaban en mediciones de la velocidad de vehículos por medio de sistemas de sensores estacionarios y los más diferentes procedimientos para la estimación del tiempo de viaje en un trayecto definido a partir de las mediciones de la velocidad en puntos determinados. Como consecuencia de los problemas de calidad y de las dificultades relacionadas con ellos, se llevaron a cabo diversos esfuerzos para medir directamente tiempos de viaje sin rodeos mediante procedimientos de estimación. Al menos los siguientes procedimientos se han aplicado o se han aplicado en modo de prueba en este caso:A magnitude of extraordinary importance for support telematic traffic services, in particular Dynamic navigation services, is the travel time in the Targeted edges of a road network. The first attempts of measure these magnitudes were based on speed measurements of vehicles through stationary sensor systems and the most different procedures for estimating travel time in a defined path from the velocity measurements in certain points As a consequence of quality problems and of the difficulties related to them, they were carried out various efforts to directly measure travel times without rodeos through estimation procedures. At least the following procedures have been applied or applied in mode test in this case:

1. Datos de vehículos de flota1. Fleet vehicle data

El tiempo de viaje en un tramo de recorrido definido por medio de dos puntos del recorrido se puede medir aproximadamente por medio de la transmisión de los instantes en los que un vehículo de flota alcanza estos puntos del recorrido.Travel time on a travel segment defined by means of two points of the route can be measured approximately by means of the transmission of the instants in the that a fleet vehicle reaches these points of the route.

2. Identificación del vehículo, por ejemplo, por cámaras2. Vehicle identification, for example, by cameras

El tiempo de viaje en un tramo de recorrido definido mediante dos puntos de medición se puede medir cuando el sistema de sensores usado es capaz de volver a reconocer vehículos después de que hayan pasado por el tramo del recorrido. Esto se puede realizar, por ejemplo, por medio de procedimientos de procesado de imágenes (por ejemplo, reconocimiento de placas de matrícula) o por medio de la correlación de grupos de vehículos.Travel time on a travel segment defined by two measuring points can be measured when the used sensor system is able to recognize vehicles again after they have passed through the section of the route. This is can perform, for example, by means of procedures image processing (e.g. plate recognition enrollment) or through the correlation of groups of vehicles.

3. Determinación de la celda de teléfonos móviles3. Determination of the cell phone cell

Por medio del análisis estadístico del movimiento de un gran número de teléfonos móviles a través de las celdas de una red de comunicaciones móviles, y de la determinación de las velocidades correspondientes se puede aislar el número de los aparatos que seguramente están siendo transportados en vehículos, y los tiempos de viaje correspondientes se pueden asignar a los bordes de una red de comunicaciones.Through the statistical analysis of movement of a large number of mobile phones through the cells of a mobile communications network, and of the determination from the corresponding speeds the number of the devices that are surely being transported in vehicles, and corresponding travel times can be assigned to the edges of a communications network.

4. Observaciones desde el aire4. Observations from the air

Por medio de la evaluación cíclica de imágenes de satélite o de fotografías aéreas en un intervalo espectral que permite la percepción y el reconocimiento en ciclo continuado de vehículos individuales o al menos de grupos de vehículos se pueden medir los tiempos de viaje de secciones de recorrido que están definidos por medio de la velocidad de viaje y del ciclo de detección.Through cyclic image evaluation of satellite or aerial photographs in a spectral range that allows the perception and recognition in continuous cycle of individual vehicles or at least groups of vehicles can be measure the travel times of travel sections that are defined by the travel speed and the cycle of detection.

Todas estas técnicas tienen como resultado de medición el "tiempo de viaje experimentado", es decir, el tiempo de viaje que uno o varios vehículos han necesitado realmente para atravesar una sección de recorrido determinada. Especialmente interesante para un servicio telemático de tráfico es, sin embargo, el "tiempo de viaje predictivo", es decir, el tiempo de viaje que necesitarán previsiblemente los vehículos que se encuentran en ese momento al comienzo de una sección del recorrido para atravesar esta sección.All these techniques result in measurement of "experienced travel time", that is, the travel time that one or more vehicles have really needed to cross a certain section of the route. Especially interesting for a telematic traffic service is, however, "predictive travel time", that is, travel time that the vehicles that are in that moment at the beginning of a section of the route to cross this section

El problema reside ahora en el hecho de que el tiempo de viaje experimentado, precisamente en las situaciones más interesantes, en concreto precisamente cuando se forman o se diluyen dificultades en el tráfico, se puede diferenciar considerablemente del tiempo de viaje predictivo (en un factor 2 o más, dependiendo de la situación del tráfico y de la longitud de la sección de recorrido observada). Con ello, todos los procedimientos mencionados anteriormente para la medición del tiempo de viaje son inútiles cuando no se lleva a cabo una corrección que tenga en cuenta la diferencia entre el tiempo de viaje experimentado y predictivo.The problem now lies in the fact that the experienced travel time, precisely in most situations interesting, specifically when they are formed or dilute traffic difficulties, you can differentiate considerably of the predictive travel time (by a factor of 2 or more, depending on the traffic situation and the length of the observed travel section). With this, all procedures mentioned above for the measurement of travel time are useless when a correction that you have in tell the difference between the travel time experienced and predictive

Debido a ello, la invención se basa en el objetivo de encontrar un procedimiento para la estimación autoconsistente de tiempos de viaje predictivos en la que se tenga en cuenta esta corrección.Because of this, the invention is based on the objective of finding a procedure for estimation self-consistent predictive travel times in which you have Consider this correction.

El procedimiento está formado por los siguientes pasos:The procedure consists of the following Steps:

1. Selección o construcción de una función TT(s) que describa el tiempo de viaje experimentado como una función de la hora del día1. Selection or construction of a TT function (s) that describes the travel time experienced as a function of the hour of the day

Selección: En tanto que exista una base de datos histórica, se puede seleccionar a partir de ella una función
TT(s) usando características como el día de la semana, el recorrido conocido del tiempo de viaje experimentado desde el comienzo del día, el flujo de tráfico en los lugares de medición en la sección de recorrido observada, o cerca de ella. Para la estructura de la base de datos y para la selección, puede usarse por ejemplo un procedimiento descrito en el documento DE 197 53 034 A1. Selection : As long as there is a historical database, a function can be selected from it
TT (s) using features such as the day of the week, the known travel time travel experienced from the beginning of the day, the traffic flow at the measurement sites in the observed travel section, or near it. For the structure of the database and for the selection, for example a procedure described in DE 197 53 034 A1 can be used.

Construcción: En sustitución de esto, es decir, cuando no exista una base de datos histórica, se puede construir una función TT(s). En el caso más sencillo, esta función es constante o lineal por secciones (Fig. 1), estando relacionado el nivel inferior (superior) del tiempo de viaje TT'^{<}(TT^{>}) con la velocidad libre (la velocidad residual en el atasco) vf(vs) y con la longitud de la sección del recorrido observada L por medio de Construction : In substitution of this, that is, when there is no historical database, a TT (s) function can be constructed. In the simplest case, this function is constant or linear in sections (Fig. 1), the lower (upper) level of travel time TT '<<(TT ^>) being related to the free speed ( the residual velocity in the jam) vf (vs) and with the length of the section of the observed path L by means of

TT^{<} = \frac{L}{v_{f}} \left(TT^{>} = \frac{L}{v_{s}}\right),TT <= \ frac {L} {v_ {f}} \ left (TT ^ {>} = \ frac {L} {v_ {s}} \ right),

(). La pendiente sin dimensión de los flancos viene dada por(). The slope without dimension of the flanks is given by

\sigma = \pm \frac{1}{L} (TT^{>} - TT^{<})V_{s},\ sigma = \ pm \ frac {1} {L} (TT ^> - TT <i> V_ {s},

siendo V_{s} la velocidad de un frente de un atasco a partir de la que se puede derivar con qué velocidad, partiendo de un nivel de tiempo de viaje inferior, se puede alcanzar en un Link TT^{<} el nivel TT^{>} superior, o a la inversa.where V_ {s} is the speed of a front of a traffic jam from which you can derive with what speed, starting from a lower travel time level, is it can reach in a TT Link <<the upper level TT <>, or to the inverse

Procedimiento mezclado: En muchos casos en los que una función TT(s) seleccionada se desvía respecto a los valores de medición actuales, o se conocen razones que llevarán a desviaciones, se puede modificar una función seleccionada. También para esto se conocen procedimientos adecuados (por ejemplo, del documento DE 199 35 769 A1). Mixed procedure : In many cases where a selected TT function (s) deviates from the current measurement values, or reasons that lead to deviations are known, a selected function can be modified. Suitable procedures are also known for this (for example, from DE 199 35 769 A1).

2. Después de que haya un valor de medición ETT(t) para el tiempo de viaje experimentado en el instante t, determinado por ejemplo por medio de uno de los procedimientos descritos anteriormente, y una función TT(s), se ha de encontrar ahora un instante s_{0} de tal manera que TT(s_{0}) = ETT(t).2. After there is a measurement value ETT (t) for the travel time experienced instantly t, determined for example by one of the procedures described above, and a TT (s) function, must be find now an instant s_ {0} in such a way that TT (s_ {0}) = ETT (t).

Incluso para funciones TT(s) suficientemente alisadas habrá, por regla general, varias soluciones para s_{0}. Típicamente habrá dos soluciones, una para el flanco ascendente y una para el flanco descendente del tiempo de viaje (Fig. 2). En caso de que la derivada por la izquierda de la función ETT alisada preferentemente, determinada a partir de los valores previos con ETT(t) como último, sea positiva, entonces se ha de escoger la solución en el flanco ascendente de la función TT(s), en otro caso se ha de escoger la solución en el flanco descendente.Even for TT (s) functions sufficiently smoothed there will be, as a rule, several solutions for s_ {0}. There will typically be two solutions, one for the rising edge and one for the falling edge of the time of trip (Fig. 2). In case the derivative on the left of the ETT function smoothed preferably, determined from the previous values with ETT (t) as last, be positive, then the solution on the rising edge of the TT function (s), otherwise the solution must be chosen in the falling edge.

3. En el tercer paso, finalmente, se ha de terminar el tiempo de viaje predictivo en el instante t, PTT(t), al menos aproximadamente de modo autoconsistente (Fig. 3). En este caso, la solución autoconsistente exacta cumple con la ecuación PTT(t) = TT(S_{0} + PTT(t)), que requiere en cualquier lugar un procedimiento de solución numérica. Una aproximación sencilla, que en la práctica representa ya una mejora considerable respecto a los procedimientos ya conocidos está dada ya, sin embargo, por medio de la ecuación PTT(t) = TT(s_{0} + TT(s_{0})), que permite un cálculo directo. En las matemáticas se conocen otros procedimientos de aproximación para soluciones de ecuaciones de punto fijo.3. In the third step, finally, finish the predictive travel time at time t, PTT (t), at least approximately self-consistent (Fig. 3). In this case, the exact self-consistent solution meets with the equation PTT (t) = TT (S_ {0} + PTT (t)), which requires a solution procedure anywhere numerical A simple approach, which in practice represents and a considerable improvement over procedures already known is already given, however, by means of the equation PTT (t) = TT (s_ {0} + TT (s_ {0})), which allows A direct calculation. In mathematics others are known approach procedures for solutions of equations of fixed point

El tiempo de viaje PTT(t) predictivo determinado de esta manera se puede introducir ahora en servicios telemáticos de tráfico en lugar de la magnitud ETT(t) medida.PTT (t) predictive travel time determined in this way you can now enter services traffic telematics instead of the ETT magnitude (t) measure.

Claims (4)

1. Procedimiento para la estimación autoconsistente de tiempos de viaje predictivos usando detectores móviles o estacionarios para la medición de tiempos de viaje experimentados, caracterizado por los siguientes pasos del procedimiento:1. Procedure for the self-consistent estimation of predictive travel times using mobile or stationary detectors for the measurement of experienced travel times, characterized by the following steps of the procedure: - definición de una función TT(s) que describe el tiempo de viaje experimentado como función de la hora del día,- definition of a TT function (s) that describes the travel time experienced as a function of time of the day, - determinación de un instante s_{0} de tal manera que se dé lo siguiente- determination of an instant s_ {0} of such so that the following is given TT(s_{0}) = ETT(t),TT (s_ {0}) = ETT (t), siendo ETT(t) el valor de medición determinado para el tiempo de viaje en el instante t,where ETT (t) is the value of measurement determined for the travel time in the instant t - determinación autoconsistente, al menos aproximadamente, del tiempo de viaje PTT(t) predictivo en el instante t, cumpliendo la solución autoconsistente exacta la ecuación PTT(t)=TT(s_{0}+PTT(t)), que requiere un procedimiento de solución numérico.- self-consistent determination, at least approximately of the predictive PTT (t) travel time in the instant t, fulfilling the exact self-consistent solution the equation PTT (t) = TT (s_ {0} + PTT (t)), which It requires a numerical solution procedure. 2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque2. Method according to claim 1, characterized in that - la función TT(s) se selecciona usando características como el día de la semana, el transcurso conocido del tiempo de viaje experimentado desde el comienzo del viaje, el flujo de tráfico en los lugares de medición en la sección de recorrido observada o cerca de ella a partir de una base de datos histórica existente,- the TT (s) function is selected using features like the day of the week, the known course of the travel time experienced since the beginning of the trip, the traffic flow at the measurement sites in the section of route observed or near it from a database existing historical, - en caso de que la derivada por la izquierda de la función ETT alisada preferentemente, determinada a partir de los valores previos con ETT(t) como último, sea positiva, entonces se ha de escoger la solución en el flanco ascendente de la función TT(s), en otro caso se ha de escoger la solución en el flanco descendente.- in case the derivative on the left of the smoothed ETT function preferably, determined from the previous values with ETT (t) as last, be positive, then the solution on the rising edge of the TT function (s), otherwise the solution must be chosen in the falling edge. 3. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque3. Method according to claim 1, characterized in that - se construye la función TT(s), siendo esta en el caso más sencillo constante o lineal por secciones, estando relacionado el nivel inferior (superior) del tiempo de viaje TT'^{>}(TT^{>}) con la velocidad libre v_{f}(v_{s}) y con la longitud de la sección del recorrido observada L por medio de TT^{<} = \frac{L}{v_{f}} \left(TT^{>} = \frac{L}{v_{s}}\right)., resultando la pendiente sin dimensión
{}\hskip17cm de los flancos por medio de \sigma = \pm \frac{1}{L}(TT^{>} – TT^{<})V_{s}, y siendo V_{s} la velocidad de un frente de un atasco a partir de la que se puede derivar con qué velocidad, partiendo de un nivel de tiempo de viaje inferior se puede alcanzar en un Link TT^{<} el nivel TT^{>} superior, o a la inversa.- the TT (s) function is constructed, this being in the simplest case constant or linear by sections, the lower (upper) level of the travel time TT '^> (TT ^>) being related to the free speed v_ {f} (v_ {s}) and with the length of the section of the observed route L by means of TT ^ {<} = \ frac {L} {v_ {f}} \ left (TT ^ {> } = \ frac {L} {v_ {s}} \ right)., resulting in the slope without dimension
{} \ hskip17cm of the flanks by means of \ sigma = \ pm \ frac {1} {L} (TT ^> - TT ^ {)} V_ {s}, and V_ {s} being the speed of a front of a traffic jam from which it can be derived at what speed, starting from a lower travel time level, the higher TT level can be reached in a TT Link <<>, or vice versa. - en caso de que la derivada por la izquierda de la función ETT alisada preferentemente, determinada a partir de los valores previos con ETT(t) como último, sea positiva, entonces se ha de escoger la solución en el flanco ascendente de la función TT(s), en otro caso se ha de escoger la solución en el flanco descendente.- in case the derivative on the left of the smoothed ETT function preferably, determined from the previous values with ETT (t) as last, be positive, then the solution on the rising edge of the TT function (s), otherwise the solution must be chosen in the falling edge. 4. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque se da una aproximación sencilla por medio de la ecuación4. Method according to one of the preceding claims, characterized in that a simple approximation is given by means of the equation PTT(t) = TT(s_{0}) + TT(s_{0}),PTT (t) = TT (s_ {0}) + TT (s_ {0}), que permite un cálculo directo.which allows a direct calculation.
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