CN111382913A - 基于路径的路网生成方法 - Google Patents
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Abstract
一种基于路径的路网生成方法，包括：获取路网及道路等级；生成车辆轨迹并根据车辆轨迹统计车辆流向；计算拥堵路段；根据车辆流向和拥堵路段确定拥堵路段等级；判断道路是否为高等级；如果道路是高等级，则计算车流量主要方向，然后再判断是否有旁路存在，如果存在旁路则按照旁路车流量与车流量的50％的总和提升旁路等级，如果不存在旁路则修建旁路；如果道路不是高等级，则判断车流量是否超最高等级道路车流量，如果超过，则再判断是否有旁路存在，如果存在旁路则按照旁路车流量与车流量的50％的总和提升旁路等级，如果不存在旁路则修建旁路；如果未超过，则按照车流量提高道路等级。本发明可根据车辆方向以及车流量数据得出路网修改方案。
Description
技术领域
本发明属于路网规划领域，具体涉及一种基于路径的路网优化方法。
背景技术
随着我国经济水平的不断上升，城市人口与城市中的汽车保有量正在不断的上升，目前城市的道路交通已经与之不能相匹配，导致城市交通拥堵问题日益突出。传统的城市路网规划是从城市功能区划分为基础进行的静态规划设计，并没有考虑城市中实际的车辆与人口流动趋势，导致设计的道路与之有存在差异，导致了交通问题的产生。
目前解决交通拥堵问题主要是从供求和管理两个方面来解决。一方面，通过合理的出行管制，来缓解交通拥堵问题，另一方面必须实施科学的路网规划工程，来挖掘城市路网的通行能力，并且保证在受到环境以及较短时间内大车流量的情况下整体交通路网能够稳定的运行。
发明内容
本发明提供了一种基于路径的路网生成方法，以解决至少一个上述技术问题。
为解决上述问题，作为本发明的一个方面，提供了一种基于路径的路网生成方法，包括：获取路网及道路等级；生成车辆轨迹并根据车辆轨迹统计车辆流向；计算拥堵路段；根据车辆流向和拥堵路段确定拥堵路段等级；判断道路是否为高等级；如果道路是高等级，则计算车流量主要方向，然后再判断是否有旁路存在，如果存在旁路则按照旁路车流量与车流量的50％的总和提升旁路等级，如果不存在旁路则修建旁路；如果道路不是高等级，则判断车流量是否超最高等级道路车流量，如果超过，则再判断是否有旁路存在，如果存在旁路则按照旁路车流量与车流量的50％的总和提升旁路等级，如果不存在旁路则修建旁路；如果未超过，则按照车流量提高道路等级。
优选地，所述道路等级包括：快速路、主干路、次干路、支路。
优选地，车辆轨迹生成以三个位置点为一个微轨迹寻找前驱和后继，通过计算三个位置的夹角来判断车辆的行驶方向。
优选地，车辆轨迹生成规则为：行驶方向：当微轨迹夹角小于90度时判断车辆掉头，则将车辆轨迹断开，记录为掉头前与掉头之后，这样可以避免掉头车辆影响车流量方向的预测；行驶状态：当超过一定时间的微轨迹中三个点的距离之和为零时，判断车辆停止运行，则车辆轨迹到此终止。
优选地，车辆流向统计通过车辆轨迹生成的各个车辆的轨迹，进行轨迹聚类，并且通过过比较各个类中轨迹数目，将类中数据最多轨迹方向作为车流主要方向。
优选地，拥堵路段计算：将城市中道路以以每两个路口之间的道路为一个基本路段单元，并且当两个路口之间的长度过于长时，将该区间内的道路以1km为单位进行进一步的划分。并统计在此道路区间内的车辆的平均行驶数据，与依据该道路等级对应的速度进行对比，得出是否为拥堵路段。
优选地，旁路是指与原先路线距离差距不大的另一种路线；旁路计算方式：将拥堵路段起点定为旁路起点，拥堵路段终点或者将车流主要方向上的关键路口设置为旁路终点。通过路径规划算法，过滤掉当前拥堵路段的最短路线。
优选地，是否存在旁路的判断标准为：计算出的最短路线长度不能超过当前拥堵路段长度的30％，超过30％视为旁路不存在。
本发明以分析车流量和车辆轨迹为基础，分析车流量寻找出当前路网中存在拥堵的路段，分析车辆轨迹预测出拥堵路段中车辆主要流动方向，由此根据车辆方向以及车流量数据得出路网修改方案。
附图说明
图1示意性地示出了本发明的流程图。
具体实施方式
以下对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
本发明的目的就是提供一种基于路径的路网生成方法，通过分析路网中车辆的运行轨迹，给出路网中某一路段的改造意见以及新的道路的修建建议，以此来提高在路网中出现突发情况时健壮性。给人民更加良好的出行体验。
如图1所示是本发明的程序流程图。本发明以分析车流量和车辆轨迹为基础，分析车流量寻找出当前路网中存在拥堵的路段，分析车辆轨迹预测出拥堵路段中车辆主要流动方向，由此根据车辆方向以及车流量数据得出路网修改方案。
1.道路等级划分
城市道路等级分为快速路、主干路、次干路、支路四级。
快速路：城市道路中央设有隔离带，具有四条以及上机动车道，全部或者部分采用立体交叉与控制出入，供汽车以较高速度行驶的道路。道路宽度不小于40米，车辆行驶速度为60-100km/h。
主干路：连接城市各分区的干路，以交通功能为主，道路宽度为30-40米，车辆行驶速度为30-50km/h。
次干路：承担主干路与各分区间的交通集散作用，兼有服务功能。道路宽度为25-40米，车辆行驶速度为30-50km/h。
支路：次干路与街坊路(小区路)的连接线，以服务功能为主。道路宽度为12-25米，车辆行驶速度为20-40km/h。
2.车辆轨迹生成
车辆轨迹生成，以三个位置点为一个微轨迹寻找前驱和后继，通过计算三个位置的夹角来判断车辆的行驶方向。
车辆轨迹生成规则：
行驶方向：当微轨迹夹角小于90度时判断车辆掉头，则将车辆轨迹断开，记录为掉头前与掉头之后，这样可以避免掉头车辆影响车流量方向的预测
行驶状态：当超过一定时间的微轨迹中三个点的距离之和为零时，判断车辆停止运行。则车辆轨迹到此终止。
3.车辆流向统计
通过车辆轨迹生成的各个车辆的轨迹，进行轨迹聚类，并且通过过比较各个类中轨迹数目，将类中数据最多轨迹方向作为车流主要方向
4.拥堵路段计算
将城市中道路以以每两个路口之间的道路为一个基本路段单元，并且当两个路口之间的长度过于长时，将该区间内的道路以1km为单位进行进一步的划分。并统计在此道路区间内的车辆的平均行驶数据，与依据该道路等级对应的速度进行对比，得出是否为拥堵路段。
5.旁路计算
旁路定义：与原先路线距离差距不大的另一种路线。
计算方式：将拥堵路段起点定为旁路起点，拥堵路段终点或者将车流主要方向上的关键路口设置为旁路终点。通过路径规划算法，过滤掉当前拥堵路段的最短路线。
是否存在旁路的判断标准为：计算出的最短路线长度不能超过当前拥堵路段长度的30％，超过30％视为旁路不存在，当旁路不存在时，且拥堵路段的道路等级已经达到最高等级，则提示需要修建该路段的旁路。
由于采用了上述技术方案，本发明具有以下优点和有效效果：
1.减少拥堵路段
目前随着车辆的保有量逐渐增加，虽然各地区都采取了限号措施，但是道路上的车辆数据也在不断增加，这也导致城市路网的压力不断增加，因此在驾车出行之间，先查看路线上的拥堵情况已经成为每个驾驶人员必做的功课。当路上拥堵过于严重时可能导致放弃出行，这也导致市民的出行体验变差。本发明通过车辆轨迹结合拥堵计算合理的路网规划方案。可以减少拥堵路段的数量提高市民的出行体验。
2.挖掘路网通行能力
目前随着城市的快速发展，城市规模的快速扩大，在城市初期设计路网已经不能承受现在迅速增加的车辆数目，老旧的城市路网存在道路狭窄，道路中功能区划分不合理，在发生交通拥堵时，需要耗费大量的人力物力去疏导交通，这不仅会降低市民的出行体验，也不利于城市经济发展。本发明通过在现有的车辆流动方向的基础上根据目前城市道路等级划分，在不修改路网结构的基础上，通过提出道路等级修改计划，充分挖掘在现有路网结构下的车辆通行能力。
3.提高路网的健壮性
随着城市规模的不断扩大，路网结构也在变得也来越复杂，这就导致城市路网在面对突发情况下，比如瞬时较大的交通流量时，某些城市重要交通主干道将发生交通拥堵，这将导致车流的重新分配，导致其余主干道上车流量超过其设计容量，引发连锁反应，导致某一区域内的路网交通崩溃。本发明通过提高车流量主要方向的道路以及旁路的道路等级来提高应对突发情况的能力，减少区域性的路网崩溃情况的发生。
目前城市中交通拥堵是困扰人们出行的一个很严重的问题，人们出门交通舒畅与否也成为了人们评价一个城市优与劣的一个重要标准。所以解决城市交通问题迫在眉睫，而通过分析城市车辆数据来规划城市路网，是结合城市实际交通情况，有效解决城市交通拥堵的有效途径。
因此，本发明的创新之处是：(1)引入旁路概念，通过提高城市拥堵路段备选路段的通行能力，能够有效减缓拥堵路段的通行压力。(2)引入微轨迹方法，通过对车辆短距离内的估计分析，减少无关轨迹对于车流方向分析的干扰.(3)通过轨迹聚类方法，分析出车流的主要方法，可以有效的得出车流的方向，提高分析准确性。(4)通过对车辆轨迹分析，提高车流主要方向道路通行能力，减少产生拥堵的几率。(5)通过基于车辆数据分析，改变道路等级，以及新道路的修建意见，可以有效提高城市路网应对突发情况的能力。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种基于路径的路网生成方法，其特征在于，包括：
获取路网及道路等级；
生成车辆轨迹并根据车辆轨迹统计车辆流向；
计算拥堵路段；
根据车辆流向和拥堵路段确定拥堵路段等级；
判断道路是否为高等级；
如果道路是高等级，则计算车流量主要方向，然后再判断是否有旁路存在，如果存在旁路则按照旁路车流量与车流量的50％的总和提升旁路等级，如果不存在旁路则修建旁路；
如果道路不是高等级，则判断车流量是否超最高等级道路车流量，如果超过，则再判断是否有旁路存在，如果存在旁路则按照旁路车流量与车流量的50％的总和提升旁路等级，如果不存在旁路则修建旁路；如果未超过，则按照车流量提高道路等级。
2.根据权利要求1所述的基于路径的路网生成方法，其特征在于，所述道路等级包括：快速路、主干路、次干路、支路。
3.根据权利要求1所述的基于路径的路网生成方法，其特征在于，车辆轨迹生成以三个位置点为一个微轨迹寻找前驱和后继，通过计算三个位置的夹角来判断车辆的行驶方向。
4.根据权利要求1所述的基于路径的路网生成方法，其特征在于，车辆轨迹生成规则为：
行驶方向：当微轨迹夹角小于90度时判断车辆掉头，则将车辆轨迹断开，记录为掉头前与掉头之后，这样可以避免掉头车辆影响车流量方向的预测；
行驶状态：当超过一定时间的微轨迹中三个点的距离之和为零时，判断车辆停止运行，则车辆轨迹到此终止。
5.根据权利要求1所述的基于路径的路网生成方法，其特征在于，车辆流向统计通过车辆轨迹生成的各个车辆的轨迹，进行轨迹聚类，并且通过过比较各个类中轨迹数目，将类中数据最多轨迹方向作为车流主要方向。
6.根据权利要求1所述的基于路径的路网生成方法，其特征在于，拥堵路段计算：将城市中道路以以每两个路口之间的道路为一个基本路段单元，并且当两个路口之间的长度过于长时，将该区间内的道路以1km为单位进行进一步的划分。并统计在此道路区间内的车辆的平均行驶数据，与依据该道路等级对应的速度进行对比，得出是否为拥堵路段。
7.根据权利要求1所述的基于路径的路网生成方法，其特征在于，
旁路是指与原先路线距离差距不大的另一种路线；
旁路计算方式：将拥堵路段起点定为旁路起点，拥堵路段终点或者将车流主要方向上的关键路口设置为旁路终点。通过路径规划算法，过滤掉当前拥堵路段的最短路线。
8.根据权利要求7所述的基于路径的路网生成方法，其特征在于，是否存在旁路的判断标准为：计算出的最短路线长度不能超过当前拥堵路段长度的30％，超过30％视为旁路不存在。
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