CN111986481A - 一种城市道路交通拥堵程度评价方法、系统及存储介质 - Google Patents

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Abstract

本发明的一种城市道路交通拥堵程度评价方法、系统及存储介质，包括：选取目标路段，划分多个标准小段，计算这些标准小段的对应路况等级指标；基于连续标准小段的路况等级指标，设定拥堵阈值，利用拥堵源头计算算法寻找拥堵源头；根据所述拥堵段的路况等级指标，计算此拥堵源头的交通阻尼系数；基于实时计算的交通阻尼系数，计算此路段在此时间段内的平均受阻值；积累一定时间历史数据后，计算路段的历史最大平均受阻值，并计算受阻指数。本发明可实时记录拥堵产生的路段内的拥堵源头导致状态不连续造成的对交通段造成的阻力大小，可直观反映道路的拥挤程度，以及拥堵随时间变化蔓延、扩散以及消失的过程，为拥堵控制策略的制定提供决策依据。

Description

一种城市道路交通拥堵程度评价方法、系统及存储介质
技术领域
本发明涉及城市交通管理技术领域，具体涉及一种城市道路交通拥堵程度评价方法、系统及存储介质。
背景技术
在现阶段城市交通拥堵评价体系中，一般用拥堵指数或者拥堵系数作为交通运行状态的评价指标，可直观反映道路的实际拥堵状态，但在同一级别内，对交通拥堵程度的评价是无法体现出来的。
发明内容
本发明提出的一种城市道路交通拥堵程度评价方法及系统，可直观反映道路的拥挤程度，以及拥堵随时间变化蔓延、扩散以及消失的过程，为拥堵控制策略的制定提供决策依据。
为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：
一种城市道路交通拥堵程度评价方法，包括：
包括以下步骤：
S01、选取目标路段，划分多个标准小段，计算或从第三方数据源获取这些标准小段的对应路况等级指标；
S02、基于连续标准小段的路况等级指标，设定拥堵阈值，利用拥堵源头计算算法寻找拥堵源头；
S03、根据所述拥堵段的路况等级指标，计算此拥堵源头的交通阻尼系数；
S04、基于实时计算的交通阻尼系数，计算此路段在此时间段内的平均受阻值；
S05、积累一定时间历史数据后，计算路段的历史最大平均受阻值，并计算受阻指数。
进一步的，所述拥堵源头计算算法包括：
对所有拥堵小段按照路段的车辆行驶方向进行排序，得到多组由多小段组成的拥堵连续段，并标记每组连续小段的最后一个小段为拥堵源头段，拥堵源头段的尾端为拥堵源头点，此点的详细地理坐标即为拥堵源头的地理坐标。
进一步的，所述交通阻尼系数计算公式如下：
对象：拥堵源头；
计算：实时，每秒；
link-路段即路口到路口之间；
source-拥堵源头；
dot-50米的标准小段；
next-dot：拥堵源头段的下一个小段，按行驶方向；
Ωdot-拥堵源头的连续拥堵小段的dot集合；
tend,tstart-拥堵源头的开始与结束时间，每秒计算；
Figure BDA0002647152970000021
进一步的，所述平均受阻值的计算步骤如下：
统计目标路段在此时间段的内所有拥堵源头产生的交通阻尼系数之和，时间段长度，路段长度；
平均受阻值＝路段总受阻值/时间/路段长度，也即为目标路段单位时间单位长度的平均受阻值；
平均受阻值具体计算公式如下：
对象：路段；
计算：可配置时间段；
ARlink-路段平均受阻值；
Ωsource-路段上的所有源头集合；
lengthmax-路段上源头的最大拥堵长度；
timemax-路段上源头的最长拥堵时间；
Figure BDA0002647152970000031
进一步的，所述受阻指数的公式如下：
对象：路段；
计算：与平均受阻值的时间段保持一致；
ARlink-max-路段历史AR的最大值；
Figure BDA0002647152970000032
另一方面，本发明还公开一种城市道路交通拥堵程度评价系统，包括以下单元：
数据获取单元，用于选取目标路段，划分多个标准小段，计算或从第三方数据源获取这些标准小段的对应路况等级指标；
拥堵源头确定单元，用于基于连续标准小段的路况等级指标，设定拥堵阈值，利用拥堵源头计算算法寻找拥堵源头；
交通阻尼系数计算单元，用于根据所述拥堵段的路况等级指标，计算此拥堵源头的交通阻尼系数；
平均受阻值计算单元，用于基于实时计算的交通阻尼系数，计算此路段在此时间段内的平均受阻值；
受阻指数计算单元，用于积累一定时间历史数据后，计算路段的历史最大平均受阻值，并计算受阻指数。
由上述技术方案可知，本发明通过引进交通阻尼系数即一种新的交通拥堵程度评价方法与指标，用于评价一段时间内的城市道路交通拥堵程度的运行情况，通过接入实时路况数据，然后格式化路网，实时计算拥堵源头与相关指标最后统计分析路段拥堵源头信息并计算交通阻尼系数；也即本发明可实时记录拥堵产生的路段内的拥堵源头导致状态不连续造成的对交通段造成的阻力大小，可直观反映道路的拥挤程度，以及拥堵随时间变化蔓延、扩散以及消失的过程，为拥堵控制策略的制定提供决策依据。
附图说明
图1是本发明的方法流程图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
如图1所示，本实施例所述的城市道路交通拥堵程度评价方法，包括如下步骤：
S01、选取目标路段，划分多个标准小段，计算或从第三方数据源获取这些标准小段的对应路况等级指标；
S02、基于连续标准小段的路况等级指标，设定拥堵阈值，利用拥堵源头计算算法寻找拥堵源头；
S03、根据所述拥堵段的路况等级指标，计算此拥堵源头的交通阻尼系数；
S04、基于实时计算的交通阻尼系数，计算此路段在此时间段内的平均受阻值；
S05、积累一定时间历史数据后，计算路段的历史最大平均受阻值，并计算受阻指数。
以下具体说明：
在步骤S01中，需要划分目标路段位连续的标准小段，并计算标准小段上的路况等级指标。
标准小段长度小于50m范围，且此范围内的车辆平均速度能反应此段内的路况状态。
小段上平均速度计算方法为所有在此小段上的所有行驶车辆的平均时速，根据速度与道路等级转换成对应路况等级，或从第三方数据源获取路况转换成对应等级，等级设定如下：
拥堵状态 畅通 缓行 轻度拥堵 严重拥堵
状态等级 1 2 3 4
在步骤S02中，设定拥堵阈值，并利用拥堵源头计算算法计算出拥堵源头所在小段。设定拥堵阈值为2(缓行)或者为3(轻度拥堵)，把大于等于此阈值等级的标准小段定义拥堵小段，用于拥堵源头计算。
拥堵源头计算算法：对所有拥堵小段按照路段的车辆行驶方向进行排序，得到多组由多小段组成的拥堵连续段，并标记每组连续小段的最后一个小段为拥堵源头段，拥堵源头段的尾端为拥堵源头点，此点的详细地理坐标即为拥堵源头的地理坐标。
在步骤S03中，基于已计算出的拥堵源头和对应的拥堵连续段(多个小段)，计算交通阻尼系数并随时间累计直至拥堵事件结束。
交通阻尼系数(Traffic resistance coefficient，TDC)的计算方法：
Figure BDA0002647152970000051
其中源头下游小段为沿路段行驶方向拥堵源头段的下一个小段，status为S01中的拥堵状态等级，随时间累计，每秒计算一次并累加，直到此拥堵源头消失清零。
具体的说：
交通阻尼系数计算公式(TDC)如下：
对象:拥堵源头
计算:实时，每秒；
link-路段(路口到路口之间)；
source-拥堵源头；
dot-50米左右的标准小段；
next-dot：拥堵源头段的下一个小段(按行驶方向)；
Ωdot-拥堵源头的连续拥堵小段的dot集合；
tend,tstart-拥堵源头的开始与结束时间，每秒计算；
Figure BDA0002647152970000061
在步骤S04中，基于实时累计的交通阻尼系数，按照一定时间段(如半小时)，计算单位时间，单位距离上的平均值做数据归档。
平均受阻值(average resistance，AR)的计算步骤：
统计目标路段在此时间段的内所有拥堵源头产生的交通阻尼系数之和，时间段长度(分钟)，路段长度(米)
计算平均受阻值＝路段总受阻值/时间/路段长度，也即为目标路段单位时间单位长度的平均受阻值。
平均受阻值具体计算公式如下：
对象：路段；
计算：可配置时间段(如30分钟)；
ARlink-路段平均受阻值；
Ωsource-路段上的所有源头集合；
lengthmax-路段上源头的最大拥堵长度(m,米)；
timemax-路段上源头的最长拥堵时间(s,秒)；
Figure BDA0002647152970000062
在步骤S05中，基于平均受阻值历史数据的积累，计算目标路段历史最大平均受阻值，随实时数据的加入即时更新，并计算实时平均受阻值与最大平均受阻值的占比，即为受阻指数(Traffic resistance index，TRI)，用来反映目标路段产生拥堵源头事件的拥堵程度大小。
其中，受阻指数的公式如下：
对象：路段；
计算：与平均受阻值的时间段保持一致；
ARlink-max-路段历史AR的最大值；
Figure BDA0002647152970000071
综上所述，本发明的交通阻尼系数可用于一定时间段内的城市道路拥堵排名，拥堵源头及相关统计信息氪实时反应正在发生拥堵的道路的源头具体位置信息，用于交警出警配置参考。
具体的说，本发明应用如下：
a.交通阻尼系数可用于实时城市道路拥堵排名，关注最新的城市道路top10，针对性的发掘并治理城市拥堵。
b.拥堵源头可以实时反应发生拥堵的道路的源头详细位置，用于交警提供出警具体位置参考。
c.受阻指数可用于突发性拥堵路段的历史数据分析，用于对比路段当前拥堵程度达到历史拥堵的严重程度。
另一方面，本发明还公开一种城市道路交通拥堵程度评价系统，包括以下单元：
数据获取单元，用于选取目标路段，划分多个标准小段，计算或从第三方数据源获取这些标准小段的对应路况等级指标；
拥堵源头确定单元，用于基于连续标准小段的路况等级指标，设定拥堵阈值，利用拥堵源头计算算法寻找拥堵源头；
交通阻尼系数计算单元，用于根据所述拥堵段的路况等级指标，计算此拥堵源头的交通阻尼系数；
平均受阻值计算单元，用于基于实时计算的交通阻尼系数，计算此路段在此时间段内的平均受阻值；
受阻指数计算单元，用于积累一定时间历史数据后，计算路段的历史最大平均受阻值，并计算受阻指数。
第三方面，本实施例还公开一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行上述方法的步骤。
可理解的是，本发明实施例提供的系统与本发明实施例提供的方法相对应，相关内容的解释、举例和有益效果可以参考上述方法中的相应部分。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种城市道路交通拥堵程度评价方法，其特征在于：
包括以下步骤：
S01、选取目标路段，划分多个标准小段，计算或从第三方数据源获取这些标准小段的对应路况等级指标；
S02、基于连续标准小段的路况等级指标，设定拥堵阈值，利用拥堵源头计算算法寻找拥堵源头；
S03、根据所述拥堵段的路况等级指标，计算此拥堵源头的交通阻尼系数；
S04、基于实时计算的交通阻尼系数，计算此路段在此时间段内的平均受阻值；
S05、积累一定时间历史数据后，计算路段的历史最大平均受阻值，并计算受阻指数。
2.根据权利要求1所述的城市道路交通拥堵程度评价方法，其特征在于：所述拥堵源头计算算法包括：
对所有拥堵小段按照路段的车辆行驶方向进行排序，得到多组由多小段组成的拥堵连续段，并标记每组连续小段的最后一个小段为拥堵源头段，拥堵源头段的尾端为拥堵源头点，此点的详细地理坐标即为拥堵源头的地理坐标。
3.根据权利要求1所述的城市道路交通拥堵程度评价方法，其特征在于：所述交通阻尼系数计算公式如下：
对象：拥堵源头；
计算：实时，每秒；
link-路段即路口到路口之间；
source-拥堵源头；
dot-50米的标准小段；
next-dot：拥堵源头段的下一个小段，按行驶方向；
Ωdot-拥堵源头的连续拥堵小段的dot集合；
tend,tstart-拥堵源头的开始与结束时间，每秒计算；
Figure FDA0002647152960000011
4.根据权利要求3所述的城市道路交通拥堵程度评价方法，其特征在于：所述平均受阻值的计算步骤如下：
统计目标路段在此时间段的内所有拥堵源头产生的交通阻尼系数之和，时间段长度，路段长度；
平均受阻值＝路段总受阻值/时间/路段长度，也即为目标路段单位时间单位长度的平均受阻值；
平均受阻值具体计算公式如下：
对象：路段；
计算：可配置时间段；
ARlink-路段平均受阻值；
Ωsource-路段上的所有源头集合；
lengthmax-路段上源头的最大拥堵长度；
timemax-路段上源头的最长拥堵时间；
Figure FDA0002647152960000021
5.根据权利要求4所述的城市道路交通拥堵程度评价方法，其特征在于：
所述受阻指数的公式如下：
对象：路段；
计算：与平均受阻值的时间段保持一致；
ARlink-max-路段历史AR的最大值；
Figure FDA0002647152960000022
6.一种城市道路交通拥堵程度评价系统，其特征在于：
包括以下单元：
数据获取单元，用于选取目标路段，划分多个标准小段，计算或从第三方数据源获取这些标准小段的对应路况等级指标；
拥堵源头确定单元，用于基于连续标准小段的路况等级指标，设定拥堵阈值，利用拥堵源头计算算法寻找拥堵源头；
交通阻尼系数计算单元，用于根据所述拥堵段的路况等级指标，计算此拥堵源头的交通阻尼系数；
平均受阻值计算单元，用于基于实时计算的交通阻尼系数，计算此路段在此时间段内的平均受阻值；
受阻指数计算单元，用于积累一定时间历史数据后，计算路段的历史最大平均受阻值，并计算受阻指数。
7.一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行如权利要求1至5中任一项所述方法的步骤。
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