CN102044153B - 一种交通流通畅等级评价的方法与系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种交通流通畅等级评价的方法与系统，其步骤是根据在一段时间内客运车辆GPS实时数据的基础上，计算每个城市和地区各等级道路的平均车速和标准差，得出每个城市和地区的道路交通通畅等级的评价标准数据，不采用一刀切的评价标准，依据这个评价标准，根据道路的当前车速，客观判断道路的通畅情况。

Description

一种交通流通畅等级评价的方法与系统

技术领域

本发明涉及交通流通畅等级评价领域，特别是一种交通流通畅等级评价的方法与系统。

背景技术

道路交通通畅的情况，依据道路的车速进行评价。目前评价的方法，采用一刀切的评价标准，无论是北京这样的超级大城市还是小县城，根据道路的等级，采用固定的速度区间判断通畅情况，例如城市主干道路，大于50公里/小时属于畅通，50到30公里/小时属于车辆较多，30到15公里/小时属于行车缓慢，小于15公里/小时属于严重堵塞。每个城市和地区的生活节奏、天气状况、道路网络、季节等因素不一样，因此每个城市和地区对道路交通通畅情况的评价标准也不同，每个季节的评价标准也不同。目前，缺少一种符合每个城市和地区交通流通畅等级评价标准的计算方法和系统。

发明内容

本发明的目的在于针对上述存在的问题和不足，提供一种交通流通畅等级评价的方法与系统。本发明根据客运车辆实时GPS数据，先计算每个城市和地区的平均车速和标准差，从而得出每个城市和地区交通流通畅等级的评价标准数据，为当地评价道路交通通畅情况提供合适自己情况的评价依据。

本发明的系统由以下几个部分组成：

1.GPS数据和路网数据管理，存储和管理客运车辆GPS数据和道路交通网络的地图数据。

2.GPS数据地图匹配，将GPS数据，匹配到道路交通网络的每条道路上。

3.通畅等级标准计算，计算各等级道路的平均车速和标准差，计算各等级道路交通通畅情况多个等级的速度区间。

本发明的技术方案是这样实现的：

1.一种交通流通畅等级评价的方法与系统，其特征在于包括如下步骤：

1).取本地客运车辆一段时间的GPS数据样本，客运车辆包括公交车、出租车、长途班车的GPS数据，车辆在运行过程中，每30秒至少产生一条GPS定位数据，数据内容包括车牌号码、时间、车速、经度、纬度、方向，取本地客运车辆1天的GPS数据样本集合C1；

2).将GPS数据匹配到本地路网中，根据GPS数据的经纬度和交通路网的GIS地图数据，查找GPS数据最近的道路，将GPS数据匹配到最近的路段上，得到GPS数据样本集合C2；

3).对GPS数据样本进行过滤，在GPS数据样本集合C2中，只选择匹配到本地路网的GPS数据样本进行分析，将GPS数据样本按照车速排序，去掉车速最高的5％和车速最低的5％的样本数据，得到GPS数据样本集合C3；

4).计算每条道路的平均车速，在GPS数据样本集合C3中，一条道路上，至少有一个以上的GPS样本数据匹配，将GPS样本数据按照车速进行排序，取车速最高的50％样本的数据，得到GPS数据样本集合C4，加权平均，计算该条道路的平均车速；

5).计算各等级道路的平均车速和车速的标准差，标准差S的计算公式如下：

$S=\sqrt{\frac{1}{n}[{(x_1-\stackrel{\‾}{x})}^2+{(x_2-\stackrel{\‾}{x})}^2+...+{(x_n-\stackrel{\‾}{x})}^2]}$

有n条GPS数据样本，其中x₁、x₂到x_n是n条GPS数据样本的车速，是平均车速，S为车速标准差。

在道路交通路网GIS地图中，每条道路属于不同的道路等级，分成三个等级，城市主干道、城市次干道、城市支路；将上述第4)步骤中计算的所有道路，按道路等级分类，GPS数据样本集合C4，分为城市主干道GPS数据样本集合C41，城市次干道GPS数据样本集合C42，城市支路GPS数据样本集合C43；

取GPS数据样本集合C41中的数据样本，对数据样本的车速进行加权平均，得出城市主干道路的平均车速，计算车速的标准差；

取GPS数据样本集合C42中的数据样本，对车速进行加权平均，得出城市次干道路的平均车速，计算车速的标准差；

取GPS数据样本集合C43中的数据样本，对车速进行加权平均，得出城市支路的平均车速，计算车速的标准差；

重复上述第1)步骤至第5)步骤5次，取不同时间的客运车辆GPS数据样本做试验；在5次试验数据中，将5次试验数据按平均速度排序，取排序第三的那次试验数据为最终数据结果；

6).划分各等级道路通畅情况评价的速度区间值域范围，根据各等级道路的平均车速和车速标准差和车速划分区间数量，划分道路交通通畅情况多个等级的速度区间值域范围，GPS数据样本中的车速成正态分布，根据正态分布的等概率区间表，和划分道路交通通畅等级的数量，确定各等级的速度区间值域范围。

本发明技术，在一段时间内客运车辆GPS数据的基础上，计算各等级道路的平均车速和标准差，得出每个城市和地区的道路交通通畅评价标准，不采用一刀切的评价标准，依据这个评价标准，根据道路的当前车速，客观判断道路的通畅情况。

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

附图说明

图1为本发明的主要流程图；

图2为本发明正态分布等概率区间表。

具体实施方式

以下结合附图以及较佳实施例，进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段。

如图1所示，一种交通流通畅等级评价的方法与系统，实施方式如下：

1、采集需要分析交通流通畅评价标准的城市和地区的客运车辆GPS数据。客运车辆GPS数据是连续5天的数据。

2、输入待分析城市和地区的道路交通路网地图数据，数据内容包括道路名称、道路等级、道路的GIS数据。

3、运行本发明的分析软件系统，即可输出各等级道路通畅情况评价的速度区间值域范围。

具体包括如下步骤：

1).取本地客运车辆一段时间的GPS数据样本，客运车辆包括公交车、出租车、长途班车的GPS数据，车辆在运行过程中，每30秒至少产生一条GPS定位数据，数据内容包括车牌号码、时间、车速、经度、纬度、方向，取本地客运车辆1天的GPS数据样本集合C1；

2).将GPS数据匹配到本地路网中，根据GPS数据的经纬度和交通路网的GIS地图数据，查找GPS数据最近的道路，将GPS数据匹配到最近的路段上，得到GPS数据样本集合C2；

3).对GPS数据样本进行过滤，在GPS数据样本集合C2中，只选择匹配到本地路网的GPS数据样本进行分析，将GPS数据样本按照车速排序，去掉车速最高的5％和车速最低的5％的样本数据，得到GPS数据样本集合C3；

4).计算每条道路的平均车速，在GPS数据样本集合C3中，一条道路上，至少有一个以上的GPS样本数据匹配，将GPS样本数据按照车速进行排序，取车速最高的50％样本的数据，得到GPS数据样本集合C4，加权平均，计算该条道路的平均车速；

5).计算各等级道路的平均车速和车速的标准差，标准差S的计算公式如下：

$S=\sqrt{\frac{1}{n}[{(x_1-\stackrel{\‾}{x})}^2+{(x_2-\stackrel{\‾}{x})}^2+...+{(x_n-\stackrel{\‾}{x})}^2]}$

有n条GPS数据样本，其中x₁、x₂到x_n是n条GPS数据样本的车速，是平均车速，S为车速标准差。

在道路交通路网GIS地图中，每条道路属于不同的道路等级，分成三个等级，城市主干道、城市次干道、城市支路；将上述第4)步骤中计算的所有道路，按道路等级分类，GPS数据样本集合C4，分为城市主干道GPS数据样本集合C41，城市次干道GPS数据样本集合C42，城市支路GPS数据样本集合C43；

取GPS数据样本集合C41中的数据样本，对数据样本的车速进行加权平均，得出城市主干道路的平均车速，计算车速的标准差；

取GPS数据样本集合C42中的数据样本，对车速进行加权平均，得出城市次干道路的平均车速，计算车速的标准差；

取GPS数据样本集合C43中的数据样本，对车速进行加权平均，得出城市支路的平均车速，计算车速的标准差；

重复上述第1)步骤至第5)步骤5次，取不同时间的客运车辆GPS数据样本做试验；在5次试验数据中，将5次试验数据按平均速度排序，取排序第三的那次试验数据为最终数据结果；

6).划分各等级道路通畅情况评价的速度区间值域范围：

根据各等级道路的平均车速和车速标准差和车速划分区间数量，划分道路交通通畅情况多个等级的速度区间值域范围。

GPS数据样本中的车速成正态分布，根据正态分布的等概率区间表，和划分道路交通通畅等级的数量，确定各等级的速度区间值域范围。

如图2所示正态分布等概率区间表，其中α是车速划分区间数量，β是车速出现各个区间的概率。各等级的速度区间值域范围的计算示例如下：

例如α＝4，β1＝-0.67，β2＝0，β3＝0.67，

则等级1为β1*标准差+平均车速；

等级2就是速度大于β1*标准差+平均车速，小于β2*标准差+平均车速；

等级3就是速度大于β2*标准差+平均车速，小于β3*标准差+平均车速；

等级4就是大于β3*标准差+平均车速；

等概率区间表计算方法和公式如下：α是车速划分区间数量，β是车速出现各个区间的概率；如果α＝3，则求β1、β2；如果α＝4，则求β1、β2、β3，相关公式如下：

$f\left(x\right)=\frac{1}{\mathrm{\σ}\sqrt{2\mathrm{\π}}}{e}^{-\frac{{(x-\mathrm{\μ})}^2}{2{\mathrm{\σ}}^2}}$

在标准正态分布中μ＝0，σ＝1，其中当f(x)＝1/4时，β1＝x；其中当f(x)＝2/4时，β2＝x；其中当f(x)＝3/4时，β3＝x。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种交通流通畅等级评价的方法，其特征在于包括如下步骤：

1).取本地客运车辆一段时间的GPS数据样本，客运车辆包括公交车、出租车、长途班车的GPS数据，车辆在运行过程中，每30秒至少产生一条GPS定位数据，数据内容包括车牌号码、时间、车速、经度、纬度、方向，取本地客运车辆1天的GPS数据样本集合C1；

2).将GPS数据匹配到本地路网中，根据GPS数据的经纬度和交通路网的GIS地图数据，查找GPS数据最近的道路，将GPS数据匹配到最近的路段上，得到GPS数据样本集合C2；

3).对GPS数据样本进行过滤，在GPS数据样本集合C2中，只选择匹配到本地路网的GPS数据样本进行分析，将GPS数据样本按照车速排序，去掉车速最高的5％和车速最低的5％的样本数据，得到GPS数据样本集合C3；

4).计算每条道路的平均车速，在GPS数据样本集合C3中，一条道路上，至少有一个以上的GPS样本数据匹配，将GPS样本数据按照车速进行排序，取车速最高的50％样本的数据，得到GPS数据样本集合C4，加权平均，计算该条道路的平均车速；

5).计算各等级道路的平均车速和车速的标准差，在道路交通路网GIS地图中，每条道路属于不同的道路等级，分成三个等级，城市主干道、城市次干道、城市支路；将上述第4)步骤中计算的所有道路，按道路等级分类，GPS数据样本集合C4，分为城市主干道GPS数据样本集合C41，城市次干道GPS数据样本集合C42，城市支路GPS数据样本集合C43；

取GPS数据样本集合C41中的数据样本，对数据样本的车速进行加权平均，得出城市主干道路的平均车速，计算车速的标准差；

取GPS数据样本集合C42中的数据样本，对车速进行加权平均，得出城市次干道路的平均车速，计算车速的标准差；

取GPS数据样本集合C43中的数据样本，对车速进行加权平均，得出城市支路的平均车速，计算车速的标准差；

重复上述第1)步骤至第5)步骤5次，取不同时间的客运车辆GPS数据样本做试验；在5次试验数据中，将5次试验数据按平均速度排序，取排序第三的那次试验数据为最终数据结果；

6).划分各等级道路通畅情况评价的速度区间值域范围，根据各等级道路的平均车速和车速标准差和车速划分区间数量，划分道路交通通畅情况多个等级的速度区间值域范围，GPS数据样本中的车速成正态分布，根据正态分布的等概率区间表，和划分道路交通通畅等级的数量，确定各等级的速度区间值域范围。