专利名称：一种城市路网交通流量检测器的布设方法
技术领域：
本发明涉及一种城市路网交通流量的检测方法，特别是一种城市路网交通流量检测器的布设方法。
背景技术：
随着城市交通流量的迅猛增加，城市交通管理的难度在逐步增加。目前，包括发达国家在内的世界许多国家都普遍采用智能交通控制系统，如:交通面控系统、智能运输系统等。随着科技的进步和道路交通事业的发展，目前在我国(甚至一些世界发达国家)的一些大中城市，其路网的密度越来越大，而且路网的节点(这里指交叉口)数目越来越多，对于密度如此大的路网，要想实现对其宏观管理，就必须获得路网的绝大多数(甚至是全部)节点的交通流信息。而在这些城市普遍采用的交通面控系统中的主要交叉口都埋设了检测器，交通流量数据的采集主要是依靠在这些交叉口埋设的检测器获得的，例如:日本东京市大约有10000多个交叉口，但只在其中的7000个左右交叉口埋设有检测器。再比如国内的大连市大约有上千个交叉口，但只能在城市中的大约300个交叉口埋设了检测器以适应自适应交通信号控制系统——SCOOT系统的基本需要，南京市预计将在城市中的350个交叉口埋设检测器以适应将要采用的交通面控系统的基本需要。如果单纯地依靠在主要路口埋设检测器来获取交通流信息，将会耗费大量的基础建设投资，同时所得的交通流信息量还不能包括全部交叉口的交通流信息，这样就不能够满足交通面控系统对城市路网整体的宏观管理要求。传统的检测器布设方法只是交通管理部门根据需要在主要的城区交叉口布设检测器，这种布设方法没有考虑到各布设交叉口之间交通流量之间的相关性，布设具有一定的盲目性。
发明内容
为解决现有技术存在的上述问题，本发明要设计一种既可以利用有限的交叉口检测器和降低基础建设投资、又可以满足交通面控系统对城市路网整体宏观管理要求的城市路网交通流量检测器的布设方法。为了实现上述目的，本发明的技术方案如下:一种城市路网交通流量检测器的布设方法，包括以下步骤:A、选择检测器的布设方式根据不同的区域交通控制系统的特点选择检测器的布设方式，如果是以各行政小区或交通区域控制中心为中心的区域，则选择分散式检测器布设方式；如果是以商业中心区为布设区域或由交通主管部门选择并确定检测器布设中心区域，则选择中心辐射式检测器布设方式；B、进行聚类分析利用聚类分析法建立上述区域内内各交叉口之间的聚类谱系C、预设检测器的位置和数量首先根据聚类谱系图中所显示出的类的个数，在每一个类中选择第一次合并的某一个交叉口作为预设检测器的目标交叉口 ；对于自成一类的交叉口，先将其假定为布设检测器的目标交叉口，这样得到预设检测器的目标交叉口数量；D、选择预测方法对于只有少量个数交叉口的类，选用多元线性回归预测方法；对于自成一类的交叉口或含有交叉口数量较多的类，使用以下两种方法的一种:D1、先用主成分分析预测法，再用多元线性回归预测方法进行组合预测；D2、先用逐步回归预测法，再用多元线性回归预测方法进行组合预测；E、利用选择的预测方法预测无检测器交叉口的交通流量；F、根据上述预测结果并结合聚类谱系图，最终确定埋设检测器的数量和位置。与现有技术相比，本发明具有以下有益效果:1、由于本发明利用了交通流量之间的相关性，然后用统计学的方法决定城市路网交通流检测器的布设位置，具有覆盖面广的特点；2、由于本发明只在城市路网中的少量的交叉口布设交通流量检测器，因此土建成本少，工作量少，经济性好；3、由于本发明对于目前包括我国在内的大中城市普遍采用的自适应信号控制系统，可以提供准确的实时动态的交通流信息，科学性好，检测精度高，可靠性好；4、由于本发明只是利用统计学的方法解决了城市路网交通流量检测器布设位置的选取，检测器位置明确，城市交通管理运营成本低，检测器维护方便。5、采用本发明所提出的交通流量检测器布设方法，只需要进行有限的交叉口检测器布设和基础设施投资，就可以获得整个城市路网的交通流量信息，从而达到对整个城市路网的宏观管理。
本发明共有附图2张，其中:图1是本发明的流程图。图2是城市路网交叉口交通流量聚类示意图。图中数字代表各交叉口或各条车道的编号。
具体实施例方式下面结合附图对本发明进行进一步地描述。如图1所示，一种城市路网交通流量检测器的布设方法，包括以下步骤:A、选择检测器的布设方式根据不同的区域交通控制系统的特点选择检测器的布设方式，如果是以各行政小区或交通区域控制中心为中心的区域，则选择分散式检测器布设方式，亦可称之为“离心式”检测器布设方式，此方式中检测器布设是以各行政小区或交通区域控制中心为中心区域，只适合于类似SCATS这样分层控制的自适应交通信号控制系统交通流信息采集；如果是以商业中心区为布设区域或由交通主管部门选择并确定检测器布设中心区域，则选择中心辐射式检测器布设方式，亦可称之为“向心式”或“引力式”检测器布设方式，此方式中检测器布设是以商业中心去(CBD)为中心区域或由交通主管部门确定检测器布设中心区域，适合于类似SCOOT自适应交通信号控制系统交通流信息采集。B、进行聚类分析利用聚类分析法建立上述区域内内各交叉口之间的聚类谱系图；聚类分析是数理统计中研究“物以类聚”的一种方法。聚类分析的职能是建立一种分类方法，它是将一批样品或变量，按照它们在性质上的亲疏程度进行分类，而描述其亲疏程度通常有两个途径:一是把每个样品看成是m维(变量的个数为m个)空间的一个点，在m维坐标中，定义点与点之间的距离；另一个是用某种相似系数来描述样品点之间的亲疏程度。聚类的方法很多，如:系统聚类、动态聚类、模糊聚类、图论聚类、聚类预报等，本发明采用系统聚类法。此方法是把个体逐个地合并成一些子集，直至整个总体都在一个集合内为止。系统聚类法中的相似系数法主要是利用各个变量之间的相似系数的大小来判断并进行归类的。本发明采用了系统聚类中的相似系数法。在本发明当中进行聚类分析的依据是利用变量彼此之间的相似系数的大小决定是否将变量归为一类。因此，这里还必须进行相似系数的选择。在本章中以交叉口为变量，以交通流量为样本，利用相似系数法进行分类。基本思想是:性质越接近的变量，它们之间的相似系数越接近于I (或-1)，而彼此无关的变量，它们之间的相似系数则接近于0，在进行聚类处理时，把比较相似变量归为一类，不怎么相似的变量归为不同的类。相似系数定义如下:设Cu表示变量与Yj间的相似系数，则Cu应满足如下关系:(I) Cff = ±1 =Cryi (a 关 0，a 为常数);(2) I Cij I ≤ I 对于一切 i, j 成立；(3) Cij = Cji 对于一切 i, j 成立。相似系数有很多，本发明选择的相似系数是相关系数。本发明采用最大相似系数作为聚类标准，即把相似系数最大的两类聚为一类。具体做法是:定义类Gp和Gu之间的相似系数Rpu为:
权利要求
1.一种城市路网交通流量检测器的布设方法，其特征在于:包括以下步骤: A、选择检测器的布设方式 根据不同的区域交通控制系统的特点选择检测器的布设方式，如果是以各行政小区或交通区域控制中心为中心的区域，则选择分散式检测器布设方式；如果是以商业中心区为布设区域或由交通主管部门选择并确定检测器布设中心区域，则选择中心辐射式检测器布设方式； B、进行聚类分析 利用聚类分析法建立上述区域内内各交叉口之间的聚类谱系图； C、预设检测器的位置和数量 首先根据聚类谱系图中所显示出的类的个数，在每一个类中选择第一次合并的某一个交叉口作为预设检测器的目标交叉口；对于自成一类的交叉口，先将其假定为布设检测器的目标交叉口，这样得到预设检测器的目标交叉口数量； D、选择预测方法 对于只有少量个数交叉口的类，选用多元线性回归预测方法； 对于自成一类的交叉口或含有交叉口数量较多的类，使用以下两种方法的一种: D1、先用主成分分析预测法，再用多元线性回归预测方法进行组合预测； D2、先用逐步回归预测法，再用多元线性回归预测方法进行组合预测； E、利用选择的预测方法预测无检测器交叉口的交通流量； F、根据上述预测结果并结合聚类谱系图，最终确定埋设检测器的数量和位置。
全文摘要
本发明公开了一种城市路网交通流量检测器的布设方法，包括以下步骤选择检测器的布设方式；进行聚类分析；预设检测器的位置和数量；选择预测方法；利用选择的预测方法预测无检测器交叉口的交通流量；根据预测结果并结合聚类谱系图，最终确定埋设检测器的数量和位置。本发明利用了交通流量之间的相关性，然后用统计学的方法决定城市路网交通流检测器的布设位置，具有覆盖面广的特点。本发明只在城市路网中的少量的交叉口布设交通流量检测器，因此土建成本少，工作量少，经济性好。本发明只需要进行有限的交叉口检测器布设和基础设施投资，就可以获得整个城市路网的交通流量信息，从而达到对整个城市路网的宏观管理。
文档编号G08G1/065GK103198672SQ20131010297
公开日2013年7月10日 申请日期2013年3月27日 优先权日2013年3月27日
发明者张赫, 王炜, 张常功 申请人:大连海事大学