CN105261210A

CN105261210A - 一种基于北斗装备的路段交通拥堵指数计算方法

Info

Publication number: CN105261210A
Application number: CN201510443627.9A
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: 2016-01-20
Anticipated expiration: 2035-07-23
Also published as: CN105261210B

Abstract

本发明涉及一种基于北斗装备的路段交通拥堵指数计算方法。本发明以北斗装备为技术基础，通过路段平均行程速度来计算路段拥堵指数。本发明包括以下步骤：利用北斗的定位数据计算路段单车样本速度；提取路段平均行程速度；确定计算因子；按照道路等级分别确定计算路段拥堵指数的方法；路段运行服务水平估计。

Description

一种基于北斗装备的路段交通拥堵指数计算方法

技术领域

本发明涉及北斗定位数据处理技术领域，具体来说是一种基于北斗装备的路段交通拥堵指数计算方法。

背景技术

车辆北斗装置能够通过卫星返回的数据获取车辆瞬时速度、位置信息(经纬度)、方向角等实时信息，通过地图匹配方法将计算周期内装载有北斗设备的车辆的信息分配到城市路网中相应的路段上，通过一系列的处理分析得到周期路网交通运行指数，从而实现对路段交通服务水平估计。

交通拥堵指数是近两年新提出的用于描述交通运行状态的一个量化参数，北京、浙江相继推出了地方标准对其进行详细规定，但是地方标准的规定较为宏观，没有切实考虑细节应用问题。本发明主要提出一个路段拥堵指数的计算方法，采用浮动车技术获取的数据信息，通过一系列的处理挖掘，针对不同的道路等级(快速路、主干路、次干路、支路)分别确定了相应的计算方法，得到对应路段的交通拥堵指数，评估路段的交通运行状态。

发明内容

本发明的目的是充分利用北斗装置盖面积广、数据精度高、可靠性好的特点，提出了一种灵活性高、针对性强、适用性好的路段拥堵指数计算方法。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下。一种基于北斗装备的路段交通拥堵指数计算方法，包括以下步骤：

(1)利用北斗的定位数据计算路段单车样本速度；

(2)提取路段平均行程速度；

(3)确定计算因子；

(4)按照道路等级分别确定计算路段拥堵指数的方法；

(5)路段运行服务水平估计。

所述的利用利用北斗的定位数据计算路段单车样本速是计算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(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

所述提取路段平均行程速度，是根据一个统计周期内路段的多车样本平均行程速度。计算公式如下：

\{\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}

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。

所述的确定计算因子a，公式如下：

是关于速度v的单调减函数。

其中，V_f是路段的畅行速度，即在理想状态下车辆行驶最大的速度值。

F是修正系数。

所述的按照道路等级分别确定计算路段拥堵指数TPI的方法，路段拥堵指数TPI是关于计算因子a的一个线性分段函数。由于城市道路包括快速路、主干路、次干路、支路，在此分别针对快速路、主干路、次干路、支路四种道路等级制定相应的路段拥堵指数TPI的方法。包括以下内容：

快速路的路段拥堵指数TPI_f计算公式：

{TPI}_{f} = \{\begin{matrix} \frac{a}{15} \times 2 & (0 \leq a \leq 15) \\ 2 + \frac{a - 15}{15} \times 2 & (15 < a \leq 30) \\ 4 + \frac{a - 30}{15} \times 2 & (30 < a \leq 45) \\ 6 + \frac{a - 45}{5} & (45 < a \leq 55) \\ 8 + \frac{a - 55}{25} \times 2 & (55 < a \leq 80) \\ 10 & (a &GreaterEqual; 80) \end{matrix}

主干路的路段拥堵指数TPI_a计算公式：

{TPI}_{a} = \{\begin{matrix} \frac{a}{15} \times 2 & (0 \leq a \leq 15) \\ 2 + \frac{a - 15}{5} & (15 < a \leq 25) \\ 4 + \frac{a - 25}{5} & (25 < a \leq 35) \\ 6 + \frac{a - 35}{5} & (35 < a \leq 45) \\ 8 + \frac{a - 45}{15} \times 2 & (45 < a \leq 60) \\ 10 & (a &GreaterEqual; 60) \end{matrix}

次干路的路段拥堵指数TPI_m计算公式：

{TPI}_{m} = \{\begin{matrix} \frac{a}{5} \times 2 & (0 \leq a \leq 5) \\ 2 + \frac{a - 5}{5} & (5 < a \leq 15) \\ 4 + \frac{a - 15}{5} & (15 < a \leq 25) \\ 6 + \frac{a - 25}{5} \times 2 & (25 < a \leq 30) \\ 8 + \frac{a - 30}{5} & (30 < a \leq 40) \\ 10 & (a &GreaterEqual; 40) \end{matrix}

支路的路段拥堵指数TPI_l计算公式：

{TPI}_{1} = \{\begin{matrix} \frac{a}{5} \times 2 & (0 \leq a \leq 5) \\ 2 + \frac{a - 5}{5} \times 2 & (5 < a \leq 10) \\ 4 + \frac{a - 10}{5} & (10 < a \leq 20) \\ 6 + \frac{a - 25}{5} \times 2 & (20 < a \leq 25) \\ 8 + \frac{a - 25}{5} & (25 < a \leq 35) \\ 10 & (a &GreaterEqual; 35) \end{matrix}

所述的路段运行服务水平估计是根据道路交通运行指数和路段拥堵状态对应表来估计路段运行服务水平。见表。

TPI与路段拥堵状态对应关系表

道路交通运行指数

[0,2]

(2,4]

(4,6]

(6,8]

(8,10)

10

路段拥堵状态

非常畅通

畅通

轻度拥堵

中度拥堵

严重拥堵

附图说明

图1为本发明的方法流程图。

具体实施方式

一种基于北斗装备的路段交通拥堵指数计算方法，包括以下步骤：

(1)利用北斗的定位数据计算路段单车样本速度；

(2)提取路段平均行程速度；

(3)确定计算因子；

(4)按照道路等级分别确定计算路段拥堵指数的方法；

(5)路段运行服务水平估计。

S1、利用北斗的定位数据计算路段单车样本速是计算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(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

②加速状态(满足)时

③先减速后加速时

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、提取路段平均行程速度，是根据一个统计周期内路段的多车样本平均行程速度。计算公式如下：

\{\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}

S3、确定计算因子a，公式如下：

是关于速度v的单调减函数。

F是修正系数。

S4、按照道路等级分别确定计算路段拥堵指数TPI的方法，路段拥堵指数TPI是关于计算因子a的一个线性分段函数。由于城市道路包括快速路、主干路、次干路、支路，在此分别针对快速路、主干路、次干路、支路四种道路等级制定相应的路段拥堵指数TPI的方法。

1)快速路的路段拥堵指数TPI_f计算公式：

{TPI}_{f} = \{\begin{matrix} \frac{a}{15} \times 2 & (0 \leq a \leq 15) \\ 2 + \frac{a - 15}{15} \times 2 & (15 < a \leq 30) \\ 4 + \frac{a - 30}{15} \times 2 & (30 < a \leq 45) \\ 6 + \frac{a - 45}{5} & (45 < a \leq 55) \\ 8 + \frac{a - 55}{25} \times 2 & (55 < a \leq 80) \\ 10 & (a &GreaterEqual; 80) \end{matrix}

2)主干路的路段拥堵指数TPI_a计算公式：

{TPI}_{a} = \{\begin{matrix} \frac{a}{15} \times 2 & (0 \leq a \leq 15) \\ 2 + \frac{a - 15}{5} & (15 < a \leq 25) \\ 4 + \frac{a - 25}{5} & (25 < a \leq 35) \\ 6 + \frac{a - 35}{5} & (35 < a \leq 45) \\ 8 + \frac{a - 45}{15} \times 2 & (45 < a \leq 60) \\ 10 & (a &GreaterEqual; 60) \end{matrix}

3)次干路的路段拥堵指数TPI_m计算公式：

{TPI}_{m} = \{\begin{matrix} \frac{a}{5} \times 2 & (0 \leq a \leq 5) \\ 2 + \frac{a - 5}{5} & (5 < a \leq 15) \\ 4 + \frac{a - 15}{5} & (15 < a \leq 25) \\ 6 + \frac{a - 25}{5} \times 2 & (25 < a \leq 30) \\ 8 + \frac{a - 30}{5} & (30 < a \leq 40) \\ 10 & (a &GreaterEqual; 40) \end{matrix}

4)支路的路段拥堵指数TPI_l计算公式：

{TPI}_{1} = \{\begin{matrix} \frac{a}{5} \times 2 & (0 \leq a \leq 5) \\ 2 + \frac{a - 5}{5} \times 2 & (5 < a \leq 10) \\ 4 + \frac{a - 10}{5} & (10 < a \leq 20) \\ 6 + \frac{a - 25}{5} \times 2 & (20 < a \leq 25) \\ 8 + \frac{a - 25}{5} & (25 < a \leq 35) \\ 10 & (a &GreaterEqual; 35) \end{matrix}

S5、路段运行服务水平估计是根据道路交通运行指数和路段拥堵状态对应表来估计路段运行服务水平。见表。

TPI与路段拥堵状态对应关系表

道路交通运行指数

[0,2]

(2,4]

(4,6]

(6,8]

(8,10)

10

路段拥堵状态

非常畅通

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

1.一种基于北斗装备的路段交通拥堵指数计算方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)利用北斗的定位数据计算路段单车样本速度；

(2)提取路段平均行程速度；

(3)确定计算因子；

(4)按照道路等级分别确定计算路段拥堵指数的方法；

(5)路段运行服务水平估计。

2.根据权利要求1所述的一种基于北斗装备的路段交通拥堵指数计算方法，其特征在于，所述的利用利用北斗的定位数据计算路段单车样本速是计算一个统计周期内单车样本平均旅行速度。

3.根据权利要求1所述的一种基于北斗装备的路段交通拥堵指数计算方法，其特征在于，所述提取路段平均行程速度，是根据一个统计周期内路段的多车样本平均行程速度。计算公式如下：

\{\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所述的一种基于北斗装备的路段交通拥堵指数计算方法，其特征在于，所述的确定计算因子a，公式如下：

是关于速度v的单调减函数。

F是修正系数。

5.根据权利要求1所述的一种基于北斗装备的路段交通拥堵指数计算方法，其特征在于，所述的按照道路等级分别确定计算路段拥堵指数TPI的方法，路段拥堵指数TPI是关于计算因子a的一个线性分段函数。由于城市道路包括快速路、主干路、次干路、支路，在此分别针对快速路、主干路、次干路、支路四种道路等级制定相应的路段拥堵指数TPI的方法。包括以下内容：

快速路的路段拥堵指数TPI_f计算公式：

{TPI}_{f} = \{\begin{matrix} \frac{a}{15} \times 2 & (0 \leq a \leq 15) \\ 2 + \frac{a - 15}{15} \times 2 & (15 < a \leq 30) \\ 4 + \frac{a - 30}{15} \times 2 & (30 < a \leq 45) \\ 6 + \frac{a - 45}{5} & (45 < a \leq 55) \\ 8 + \frac{a - 55}{25} \times 2 & (55 < a \leq 80) \\ 10 & (a &GreaterEqual; 80) \end{matrix}

主干路的路段拥堵指数TPI_a计算公式：

{TPI}_{a} = \{\begin{matrix} \frac{a}{15} \times 2 & (0 \leq a \leq 15) \\ 2 + \frac{a - 15}{5} & (15 < a \leq 25) \\ 4 + \frac{a - 25}{5} & (25 < a \leq 35) \\ 6 + \frac{a - 35}{5} & (35 < a \leq 45) \\ 8 + \frac{a - 45}{15} \times 2 & (45 < a \leq 60) \\ 10 & (a &GreaterEqual; 60) \end{matrix}

次干路的路段拥堵指数TPI_m计算公式：

{TPI}_{m} = \{\begin{matrix} \frac{a}{5} \times 2 & (0 \leq a \leq 5) \\ 2 + \frac{a - 5}{5} & (5 < a \leq 15) \\ 4 + \frac{a - 15}{5} & (15 < a \leq 25) \\ 6 + \frac{a - 25}{5} \times 2 & (25 < a \leq 30) \\ 8 + \frac{a - 30}{5} & (30 < a \leq 40) \\ 10 & (a &GreaterEqual; 40) \end{matrix}

支路的路段拥堵指数TPI_l计算公式：

{TPI}_{1} = \{\begin{matrix} \frac{a}{5} \times 2 & (0 \leq a \leq 5) \\ 2 + \frac{a - 5}{5} \times 2 & (5 < a \leq 10) \\ 4 + \frac{a - 10}{5} & (10 < a \leq 20) \\ 6 + \frac{a - 25}{5} \times 2 & (20 < a \leq 25) \\ 8 + \frac{a - 25}{5} & (25 < a \leq 35) \\ 10 & (a &GreaterEqual; 35) \end{matrix}

6.根据权利要求1所述的一种基于北斗装备的路段交通拥堵指数计算方法，其特征在于，所述的路段运行服务水平估计是根据道路交通运行指数和路段拥堵状态对应表来估计路段运行服务水平。

TPI与路段拥堵状态对应关系表

道路交通运行指数 [0,2] (2,4] (4,6] (6,8] (8,10) 10 路段拥堵状态非常畅通畅通轻度拥堵中度拥堵严重拥堵严重拥堵