CN112863181A - 基于时空拟合的时间平均速度和空间平均速度的检验方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了基于时空拟合的时间平均速度和空间平均速度的检验方法，包括以下步骤：S1，数据采集，对道路交通的基础数据进行采集；S2，速度计算，利用S1中采集的数据进行平均速度的计算；S3，进行T检验，所述T检验旨在检验不同测量空间间隔与测量时间间隔下得出的平均速度是否存在显著差异；S4，根据T检验结果对时间平均速度与空间平均速度的结果数据进行检验。在检验数据时充分考虑不同的时间测量间隔与空间测量间隔对平均速度数据的影响；而且利用假设检验方法，对平均速度数据结果准确性进行科学、合理的检验。

Description

基于时空拟合的时间平均速度和空间平均速度的检验方法

技术领域

本发明涉及交通工程技术领域，尤其涉及基于时空拟合的时间平均速度和空间平均速度的检验方法。

背景技术

随着城市的发展，机动车保有量也在不断增长，城市交通中供需之间的矛盾越来越冲突，因此城市中的拥堵现象也在逐渐加剧，特别是早晚高峰两个时间段。因此，如何在现有的道路资源条件下，最大限度提高道路的利用效率，并制定科学的交通管控方案成为当下缓解交通拥堵的主要途径和交通研究者所要解决的关键问题。

其中，出行时间是衡量路网交通运营和管理绩效的重要指标，是交通工程师和普通交通参与者最容易直观感受并最在意的交通参数，出行时间的估计应该基于空间平均速度，它代表了沿路段的平均速度。准确、有效的空间平均速度数据是交通工程师、城市管理部门制定科学的交通管控方案所不可缺少的数据资源。

现有的空间平均速度的计算方法具有以下缺点：①尚无直接、准确测量空间平均速度的交通检测设备，只能测量时间平均速度后进行转换；②在进行空间平均速度与时间平均速度转换时，很少注意空间和时间拟合对空间平均速度估计的影响，而且不同速度的测量时间间隔与测量空间间隔将导致转换后的数据存在明显误差。

因此本发明专利发明人，针对上述技术问题，旨在发明基于时空拟合的时间平均速度和空间平均速度的检验方法。

发明内容

为克服上述缺点，本发明的目的在于提供基于时空拟合的时间平均速度和空间平均速度的检验方法。

为了达到以上目的，本发明采用的技术方案是：基于时空拟合的时间平均速度和空间平均速度的检验方法，包括以下步骤：

S1，数据采集，对道路交通的基础数据进行采集；

S2，速度计算，利用S1中采集的数据进行平均速度的计算；

S3，进行T检验，所述T检验旨在检验不同测量空间间隔与测量时间间隔下得出的平均速度是否存在显著差异；

S4，根据T检验结果对时间平均速度与空间平均速度的结果数据进行检验。

优选地，S1中的基础数据包括道路路段的每条车道上检测器布置等基础信息，路段交通运行流量、每辆车行驶速度、车辆密度、车头时距、路段长度等。

优选地，所述平均速度包括空间平均速度与时间平均速度的计算：

所述空间平均速度的计算方法：

其中：u_s为空间平均速度，t为经过设定路段长度的车辆所使用的时间，u_i为每辆车的行驶速度，d为路段长度，n为设定测量时间段内的交通流量；

所述时间平均速度的计算方法：

其中：u_t为时间平均速度，u_i为每辆车的行驶速度，n为设定测量时间段内的交通流量；

优选地，所述T检验包括样本容量检查，所述样本容量检查的计算方法：

其中：N′为所需样本最小容量，z_α/2为在10％显著性水平(α＝0.1)时的临界值，取1.64，δ为速度标准差(时间速度还是空间速度)，E为容许误差；

且当实际数据样本容量大于所需样本最小容量时，认为样本容量充足。

优选地，所述容许误差为平均速度的10％。

优选地，所述T检验还包括假设检验，且所述假设检验在样本容量检查之后，且假设检验包括：

其中：H为进行假设检验设置的假设，

为时间间隔为i求得的空间平均速度，

为时间间隔为j求得的空间平均速度；

t值的计算方法：

其中：

为不同时间间隔下求得空间平均速度的平均差，δ_Δμ为不同时间间隔下求得空间平均速度的标准差，n为样本容量；

在5％的显著性水平时(α＝0.05)，当t值大于t_0.05(v)(此为T检验的拒绝域)时，拒绝假设H₀，即当前测量间隔获得的平均速度数据误差较大；反正则不拒绝H₀，接收当前测量间隔获得的平均速度数据。

优选地，S4中利用实际测量间隔与空间平均速度，根据T检测的结果检验时间平均速度与空间平均速度的数据。

本发明基于时空拟合的时间平均速度和空间平均速度的检验方法的有益效果是，在检验数据时充分考虑不同的时间测量间隔与空间测量间隔对平均速度数据的影响；而且利用假设检验方法，对平均速度数据结果准确性进行科学、合理的检验。

具体实施方式

下面对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

本实施例中的基于时空拟合的时间平均速度和空间平均速度的检验方法，包括以下步骤：

S1，数据采集，对道路交通的基础数据进行采集；

S2，速度计算，利用S1中采集的数据进行平均速度的计算；

S3，进行T检验，所述T检验旨在检验不同测量空间间隔与测量时间间隔下得出的平均速度是否存在显著差异；

S4，根据T检验结果对时间平均速度与空间平均速度的结果数据进行检验。

S1中的基础数据包括道路路段的每条车道上检测器布置等基础信息，路段交通运行流量、每辆车行驶速度、车辆密度、车头时距、路段长度等。

所述平均速度包括空间平均速度与时间平均速度的计算：

所述空间平均速度的计算方法：

其中：u_s为空间平均速度，t为经过设定路段长度的车辆所使用的时间，u_i为每辆车的行驶速度，d为路段长度，n为设定测量时间段内的交通流量；

所述时间平均速度的计算方法：

其中：u_t为时间平均速度，u_i为每辆车的行驶速度，n为设定测量时间段内的交通流量；

这两种速度计算的差异是，由于时间平均速度反映了通过某一特定静止点的车流的平均速度，而空间平均速度反映了某一空间路段上的平均速度，空间平均速度是在某一特定时间内占据某一路段或车道的所有车辆的平均速度，是反映速度空间维数的交通密度速度估计值，时间平均速度是在同一时间段内通过公路或车道上某一特定点的所有车辆的平均速度。

所述T检验包括样本容量检查，所述样本容量检查的计算方法：

其中：N′为所需样本最小容量，z_α/2为在10％显著性水平(α＝0.1)时的临界值，取1.64，δ为时间平均速度标准差，E为容许误差；

在计算样本容量时，z、α为定值，根据业务情况已经定好。

且当实际数据样本容量大于所需样本最小容量时，认为样本容量充足。

所述容许误差为平均速度的10％。

在检查样本容量后，再进行统计假设检验，旨在确定不同测量间隔(例如，20秒与120秒的时间聚集，5米与20米的空间聚集)下的空间平均速度之间是否存在显著差异。

所述T检验还包括假设检验，且所述假设检验在样本容量检查之后，且假设检验包括：

其中：H为进行假设检验设置的假设，

为时间间隔为i求得的空间平均速度，

为时间间隔为j求得的空间平均速度；

t值的计算方法：

其中：

为不同时间间隔下求得空间平均速度的平均差，δ_Δμ为不同时间间隔下求得空间平均速度的标准差，n为样本容量；

在5％的显著性水平时(α＝0.05)，当t值大于t_0.05(v)(此为T检验的拒绝域)时，拒绝假设H₀，即当前测量间隔获得的平均速度数据误差较大；反正则不拒绝H₀，接收当前测量间隔获得的平均速度数据。

S4中利用实际测量间隔与空间平均速度，根据T检测的结果检验时间平均速度与空间平均速度的数据。

基于时空拟合的时间平均速度和空间平均速度的检验方法的有益效果是，在检验数据时充分考虑不同的时间测量间隔与空间测量间隔对平均速度数据的影响；而且利用假设检验方法，对平均速度数据结果准确性进行科学、合理的检验。

本专利主要利用的方法为假设检验，做假设检验时会设置两个假设：

一种叫原假设，也叫零假设，用H₀表示，原假设一般是统计者想要拒绝的假设，原假设的设置一般为：等于＝、大于等于>＝、小于等于<＝。

另外一种叫备择假设，用H₁表示，备则假设是统计者想要接受的假设。备择假设的设置一般为：不等于、大于>、小于<。

故在专利原文中，假设分别为

因此，此处的H并无具体含义。

以下，结合一组数据进行分析

1.样本容量检查

时间与空间分别指测量断面长度(5m、10m、15m、20m)和测量时间间隔(20s、30s、60s、120s)。

2.空间聚合分析

空间聚合分析指利用不同测量断面长度数据进行聚合；t_0.05(89)＝1.99，经查阅t检验表得到；V为自由度，且V＝n-1,且n为实际样本容量；

结果分析：该组数据均为拒绝原假设，即接受H₁，即在不同空间聚合的空间平均速度存在显著差异，数据有误差，检验不通过。

3.时间聚合分析

(t_0.05(240)＝1.97，查阅t检验表得到)

结果分析：该组数据中60秒和120秒时间间隔的空间平均速度没有拒绝假设，说明它们没有显著性差异，检验通过。

以上实施方式只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所做的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.基于时空拟合的时间平均速度和空间平均速度的检验方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1，数据采集，对道路交通的基础数据进行采集；

S2，速度计算，利用S1中采集的数据进行平均速度的计算；

S3，进行T检验，所述T检验旨在检验不同测量空间间隔与测量时间间隔下得出的平均速度是否存在显著差异；

S4，根据T检验结果对时间平均速度与空间平均速度的结果数据进行检验。

2.根据权利要求1所述的基于时空拟合的时间平均速度和空间平均速度的检验方法，其特征在于：所述平均速度包括空间平均速度与时间平均速度的计算：

所述空间平均速度的计算方法：

其中：u_s为空间平均速度，t为经过设定路段长度的车辆所使用的时间，u_i为每辆车的行驶速度，d为路段长度，n为设定测量时间段内的交通流量；

所述时间平均速度的计算方法：

其中：u_t为时间平均速度，u_i为每辆车的行驶速度，n为设定测量时间段内的交通流量。

3.根据权利要求1所述的基于时空拟合的时间平均速度和空间平均速度的检验方法，其特征在于：所述T检验包括样本容量检查，所述样本容量检查的计算方法：

其中：N′为所需样本最小容量，z_α/2为在10％显著性水平(α＝0.1)时的临界值，取1.64，δ为时间平均速度标准差，E为容许误差；

且当实际数据样本容量大于所需样本最小容量时，认为样本容量充足。

4.根据权利要求3所述的基于时空拟合的时间平均速度和空间平均速度的检验方法，其特征在于：所述容许误差为平均速度的10％。

5.根据权利要求3所述的基于时空拟合的时间平均速度和空间平均速度的检验方法，其特征在于：所述T检验还包括假设检验，且所述假设检验在样本容量检查之后，且假设检验包括：

H₀:

H₁:

其中：H为进行假设检验设置的假设，

为时间间隔为i求得的空间平均速度，

为时间间隔为j求得的空间平均速度；

t值的计算方法：

其中：

为不同时间间隔下求得空间平均速度的平均差，δ_Δμ为不同时间间隔下求得空间平均速度的标准差，n为样本容量；

在5％的显著性水平时(α＝0.05)，当t值大于t_0.(v)时，拒绝假设H₀，即当前测量间隔获得的平均速度数据误差较大；反正则不拒绝H₀，接收当前测量间隔获得的平均速度数据。

6.根据权利要求1所述的基于时空拟合的时间平均速度和空间平均速度的检验方法，其特征在于：S4中利用实际测量间隔与空间平均速度，根据T检测的结果检验时间平均速度与空间平均速度的数据。