CN105139645A

CN105139645A - 一种基于浮动车技术的城市区域路网运行指数评估方法

Info

Publication number: CN105139645A
Application number: CN201510442535.9A
Authority: CN
Inventors: 邹娇; 高万宝; 吴先会; 李慧玲; 余飞; 刘思宏
Original assignee: HEFEI GELYU INFORMATION TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: HEFEI GELYU INFORMATION TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2015-07-23
Filing date: 2015-07-23
Publication date: 2015-12-09

Abstract

本发明涉及一种基于浮动车技术的城市区域路网运行指数评估方法。本发明以浮动车技术为基础，通过车公里数比例VKT的计算，实现评估区域路网运行指数RNCR。本发明包括以下步骤：利用浮动车GPS数据计算路段单车样本速度；提取单个路段平均行程速度；判断单个路段的交通拥堵状态；计算各等级道路的拥堵里程比例；车公里数VKT的计算；区域路网运行指数RNCR的计算；区域路网交通运行状态评估。

Description

一种基于浮动车技术的城市区域路网运行指数评估方法

技术领域

本发明涉及云数据处理技术领域，具体来说是一种基于浮动车技术的城市区域路网运行指数评估方法。

背景技术

浮动车技术是根据道路路面运行车辆动态位置信息获取道路通行状况的一种技术，利用带有GPS信息的浮动车(出租车或公交车)可以实时采集车辆的位移信息，将时间序列的车辆位置坐标与地图进行匹配，可以得到浮动车辆的速度数据，取路段所有浮动点速度的空间平均值可以得路段的实时平均速度，将一定周期内的路段实时速度进行算术平均可以得到道路的周期平均速度，采用阈值法判别单个路段是否拥堵，在此基础上通过新车公里数比例VKT的计算得到区域路网运行指数。

区域路网运行指数RNCR可以描述一个区域道路路网交通流综合运行水平和平稳状态，是衡量路网流量是否均衡的重要标准。当今城市道路交通拥堵问题非常严峻，如何确定一个既能准备量化区域路网运行状态，又能在实际中很好应用的运行指数估计方法是非常重点。北京交通研究中心曾提出一个类似交通拥堵指数的计算方法，但是其关键性的参数车公里数是一个常量，属于专家法确定，只是根据北京当地的交通特性确定的，在一定程度不具备适用性。而本发明主要是利用浮动车技术，能够全面获得路网交通信息，提出了一个在实际应用中可以科学量化的新车公里数比例计算方法，在此基础上评估区域路网运行指数。

发明内容

一种基于浮动车技术的城市区域路网运行指数评估方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)利用浮动车GPS数据计算统计周期内单车样本的平均旅行速度；

(2)提取周期路段平均行程速度V_i；

(3)判断单个路段的交通拥堵状态；

(4)计算各等级道路的拥堵里程比例RCR；

(5)车公里数VKT计算；

(6)区域路网运行指数RNCR计算；

(7)路网运行状态评估。

所述的利用浮动车GPS数据计算路段单车样本速度是在得到样本车辆j所经过的前后相邻两点的路径信息{P_i,i＝1,2,L,n}后，通过路径长度和时间差得到此次路径的平均旅行速度

当途径路段数只有一个(不跨越路口)或公里/小时(畅通状态)时，将赋给路段P₁；否则，结合起点的瞬时速度v₁和终点的瞬时速度v₂，分四种交通状态对途径的每个路段速度分别赋值。

提取周期路段平均行程速度V_i的公式如下：

式中V_i为弧段P_i的平均速度，l_i为弧段P_i的长度，t_ij为第j辆车在路径中弧段P_i上的出行时间，n_i为弧段P_i上参与计算的车辆数目。这里，当n_i等于0，即该路段上没有数据覆盖时，我们用历史积累的一周不同时间段的历史平均速度进行补充；当n_i不等于0时，路段旅行速度是多个样本的调和平均速度。

判断单个路段的交通拥堵状态采用阈值法进行交通状态判别，将路段平均行程速度与预先设定的阈值进行比较，进而判断其是否拥堵，以及确定其对应的交通状态。

所述的区域路网运行指数RNCR根据不同道路等级的拥堵里程比例加权计算得到，路网拥堵里程比例通过因子a的分段函数计算得到，具体公式如下：

RNC＝RCRf*ω_f+RCRa*ω_a+RCRm*ω_m+RCRl*ω_l

a＝RNC*100

其中，x,y,z,m,n值是城市道路区域路网内公众交通拥堵感受优化参数，在实际应用当中，需要利用调查问卷和真实的交通数据分析拟合计算。

所述的新车公里数VKT是按照城市路网道路等级(快速路、主干路、次干路、支路)分别设置相应的参数，参数的计算公式如下：

其中：

L_f是区域路网中快速路的总长度；

L_a是区域路网中主干路的总长度；

L_m是区域路网中次干路的总长度；

L_l是区域路网中支路的总长度。

有益效果

一是以浮动车为采集技术，能获取路网范围的交通信息，覆盖范围广，覆盖强度高；二是车公里数VKT的计算，能根据不同地区的实际地图进行调整，灵活性高；三是区域路网运行指数RNCR的计算，利用分段线性拟合的思想，确定了区域路网运行指数的公式，公式中相应的参数标定可以根据交通路网实际特点进行标定。

附图说明

图1本发明的方法流程图。

图2路段状态判别速度阈值。

图3基于交通运行指数的路网运行状态等级判定。

具体实施方式

一种基于浮动车技术的城市区域路网运行指数评估方法，包括以下步骤：

S1、利用浮动车GPS数据计算路段的一个统计周期内单车样本平均旅行速度。在得到样本车辆j所经过的前后相邻两点的路径信息{P_i,i＝1,2,L,n}后，通过路径长度和时间差得到此次路径的平均旅行速度当途径路段数只有一个(不跨越路口)或公里/小时(畅通状态)时，将赋给路段P₁；否则，按以下原则，结合起点的瞬时速度v₁和终点的瞬时速度v₂，分四种交通状态对途径的每个路段速度分别赋值：

①减速状态(满足)时

起始路段速度值赋为其它路段速度值根据出行时间一致原则计算，即用总的出行时间Δt_j减去起始路段的出行时间，然后通过距离除以该时间得到速度。

②加速状态(满足)时

终止路段速度值赋为其它路段速度值根据出行时间一致原则计算。

③先减速后加速时

起始路段速度值赋为v₁，终止路段速度值赋为v₂，中间路段(如果存在)速度值根据出行时间一致原则计算。

④先加速后减速时

车辆处于走走停停状态，途径路段速度值赋为

S2、通过对每个路段上的样本速度进行处理分析提取周期路段平均行程速度V_i，具体公式如下：

式中：

V_i——弧段P_i的平均速度；

l_i——弧段P_i的长度；

t_ij——第j辆车在路径中弧段P_i上的出行时间；

n_i——弧段P_i上参与计算的车辆数目。

这里，当n_i等于0，即该路段上没有数据覆盖时，我们用历史积累的一周不同时间段的历史平均速度进行补充；当n_i不等于0时，路段旅行速度是多个样本的调和平均速度。

S3、判断单个路段的交通拥堵状态。采用阈值法进行交通状态判别，将路段平均行程速度与预先设定的阈值进行比较，进而判断其是否拥堵，以及确定其对应的交通状态。各个地区由于交通感受及交通基本情况不一致，其阈值标准不一样，在此给出广州的路段状态判别速度阈值，见表1。

表1路段状态判别速度阈值表(广州)

S4、分别计算各等级道路的拥堵里程比例，首先是将城市路网范围的道路按照设计等级进行划分，并通过地图数据库的基础数据计算出快速路、主干路、次干路、支路的总里程；然后计算当前周期实时的快速路、主干路、次干路、支路拥堵路段的总里程，最后分别求得快速路、主干路、次干路、支路的拥堵里程比例。公式如下：

若为快速路，

若为主干路，

若为次干路，

若为支路，

S5、区域路网运行指数RNCR的计算。计算公式如下：

RNC＝RCRf*ω_f+RCRa*ω_a+RCRm*ω_m+RCRl*ω_l

a＝RNC*100

其中：

L_f是区域路网中快速路的总长度；

L_a是区域路网中主干路的总长度；

L_m是区域路网中次干路的总长度；

L_l是区域路网中支路的总长度。

x,y,z,m,n值是城市道路区域路网内公众交通拥堵感受优化参数，在实际应用当中，需要利用调查问卷和真实的交通数据分析拟合计算。

S6、根据区域路网运行指数RNCR评估当前城市区域路网的运行状态。具体评价标准见表2。

表2按照交通运行指数评估路网运行状态等级

交通运行指数	0≤RNCR＜2	2≤RNCR＜4	4≤RNCR＜6	6≤RNCR＜8	8≤RNCR≤10
						路网拥堵等级	畅通	基本畅通	轻度拥堵	中度拥堵	严重拥堵

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims

1.一种基于浮动车技术的城市区域路网运行指数评估方法，其特征在于，包括以下步骤：

(2)提取周期路段平均行程速度V_i；

(3)判断单个路段的交通拥堵状态；

(4)计算各等级道路的拥堵里程比例RCR；

(5)车公里数VKT计算；

(6)区域路网运行指数RNCR计算；

(7)路网运行状态评估。

2.根据权利要求1所述的一种基于浮动车技术的城市区域路网运行指数评估方法，其特征在于，所述的利用浮动车GPS数据计算路段单车样本速度是在得到样本车辆j所经过的前后相邻两点的路径信息{P_i,i＝1,2,L,n}后，通过路径长度和时间差得到此次路径的平均旅行速度

\overset{&OverBar;}{v} = {Δd}_{j} / {Δt}_{j};

3.根据权利要求1所述的一种基于浮动车技术的城市区域路网运行指数评估方法，其特征在于，提取周期路段平均行程速度V_i。其公式如下：

\{\begin{matrix} V_{i} = \frac{l_{i}}{t_{i}} = \frac{l_{i}}{(Σ_{j = 1}^{n} \frac{l_{i}}{v_{j}}) / n} = \frac{n}{Σ_{j = 1}^{n} \frac{1}{v_{j}}}, & i f & n_{i} &NotEqual; 0 \\ V_{i} = \overset{&OverBar;}{V_{i}}, & i f & n_{i} = 0 \end{matrix}

4.根据权利要求1所述的一种基于浮动车技术的城市区域路网运行指数评估方法，其特征在于，判断单个路段的交通拥堵状态采用阈值法进行交通状态判别，将路段平均行程速度与预先设定的阈值进行比较，进而判断其是否拥堵，以及确定其对应的交通状态。

5.根据权利要求1所述的一种基于浮动车技术的城市区域路网运行指数评估方法，其特征在于，所述的区域路网运行指数RNCR根据不同道路等级的拥堵里程比例加权计算得到，路网拥堵里程比例通过因子a的分段函数计算得到。具体公式如下：

RNC＝RCRf*ω_f+RCRa*ω_a+RCRm*ω_m+RCRl*ω_l

a＝RNC*100

R N C R = \{\begin{matrix} \frac{a}{x} \times 2 & (0 \leq a \leq x) \\ 2 + \frac{a - x}{y - x} \times 2 & (x < a \leq y) \\ 4 + \frac{a - y}{z - y} \times 2 & (y < a \leq z) \\ 6 + \frac{a - z}{m - z} \times 2 & (z < a \leq m) \\ 8 + \frac{a - m}{n - m} \times 2 & (m < a \leq n) \\ 10 & (a &GreaterEqual; n) \end{matrix}

6.根据权利要求5所述的一种基于浮动车技术的城市区域路网运行指数评估方法，其特征在于，所述的车公里数VKT按照城市路网道路等级(快速路、主干路、次干路、支路)分别设置相应的参数，参数的计算公式如下：

w_{f} = \frac{L_{f}}{L_{f} + L_{a} + L_{m} + L_{l}}

w_{a} = \frac{L_{a}}{L_{f} + L_{a} + L_{m} + L_{l}}

w_{m} = \frac{L_{m}}{L_{f} + L_{a} + L_{m} + L_{l}}

w_{l} = \frac{L_{l}}{L_{f} + L_{a} + L_{m} + L_{l}}

其中：

L_f是区域路网中快速路的总长度；

L_a是区域路网中主干路的总长度；

L_m是区域路网中次干路的总长度；

L_l是区域路网中支路的总长度。