高速公路实时交通拥堵路况检测方法和系统与流程

本发明涉及交通拥堵路况检测方法，特别是涉及高速公路实时交通拥堵路况检测方法和系统。

背景技术：

如今虽然道路建设规模不断扩大，但难以满足快速增长的机动化的交通需求。据统计，机动车数量的增长速度为道路增长速度的2～3倍，而对城市而言，道路增长远远不能满足居民的交通需求，高峰期间道路交通拥堵状况日趋严重，拥堵区域逐步由中心城区向外围扩散，交通拥堵时段延长，平均车速逐年下降，随之而来的交通环境、交通安全、停车紧张等问题也越来越严峻，因此，改善和治理城市交通拥堵，是建设智能交通的首要任务。

目前交通系统中没有相关系统实时发布高速公路的拥堵情况，日常出行中，司机只能凭借以往驾驶的经验或者通过驾驶过即将前往的高速公路路段的朋友询问该高速公路的拥堵情况，以便选择最畅通的路段行驶。该方法局限性强、准确性、实时性差，不便出行者进行判断和选择。

技术实现要素：

基于此，有必要针对出行者了解高速公路交通拥堵状况的方法局限性强、准确性、实时性差的问题，提供一种便捷、实时性强的高速公路实时交通拥堵路况检测方法和系统。

一种高速公路实时交通拥堵路况检测方法，包括：

将高速公路按照监控卡口为节点划分为多个区间；

计算每个所述区间对应的第一平均行程速度；

若所述第一平均行程速度大于第一速度阈值，则该区间的交通状况等级为畅通；若所述第一平均行程速度大于第二速度阈值小于等于所述第一速度阈值，则该区间的交通状况等级为基本畅通；若所述第一平均行程速度大于第三速度阈值小于等于所述第二速度阈值，则该区间的交通状况等级为轻度拥堵；若所述第一平均行程速度大于第四速度阈值小于等于所述第三速度阈值，则该区间的交通状况等级为中度拥堵；若所述第一平均行程速度小于等于所述第四速度阈值，则该区间的交通状况等级为严重拥堵；

实时发布各所述区间的交通状况等级。

在其中一个实施例中，还包括：

每个所述区间以预设路程为单位划分为多个区段；

计算每个所述区段对应的第二平均行程速度；

若所述第二平均行程速度大于第五速度阈值，则该区段的交通状况等级为畅通；若所述第二平均行程速度大于第六速度阈值小于等于所述第五速度阈值，则该区段的交通状况等级为基本畅通；若所述第二平均行程速度大于第七速度阈值小于等于所述第六速度阈值，则该区段的交通状况等级为轻度拥堵；若所述第二平均行程速度大于第八速度阈值小于等于所述第七速度阈值，则该区段的交通状况等级为中度拥堵；若所述第二平均行程速度小于等于所述第八速度阈值，则该区段的交通状况等级为严重拥堵。

一实施例中，还包括：

根据所述区段的交通状况等级计算所述区间和/或所述高速公路交通指数TPI，包括：

获取所述区间和/或所述高速公路的轻度拥堵的里程数length(S₃)，中度拥堵的里程数length(S₄)，严重拥堵的里程数length(S₅)，以及所述区间和/或所述高速公路的总里程数length(r)；

计算拥堵里程比例Cm(r)，公式为：

其中，α＝0.25，β＝0.5，λ＝0.8；

计算交通指数TPI，公式为：

其中χ为拥堵里程比例Cm(r)；

实时发布所述区间和/或所述高速公路的交通指数TPI。

在其中一个实施例中，还包括计算区间自由流速和区段自由流速，包括：

第二预设时间内，以第三预设时间为单位计算各区间和各区段浮动车的平均车速；

以所述第一预设时间为间隔历遍整个所述第二时间，每个区间均得到多个区间平均车速，每个区段均得到多个区段平均车速；

取所述多个区间平均车速中的最大值作为所述区间自由流速，若所述最大值大于该区间的限速，取限速；

取所述多个区段平均车速中的最大值作为所述区段自由流速，若该所述大值大于该区段的限速，取限速；

所述区间自由流速的多个百分比分别确定所述第一速度阈值、所述第二速度阈值、所述第三速度阈值，以及所述第四速度阈值；

所述区段自由流速的多个百分比分别确定所述第五速度阈值、所述第六速度阈值、所述第七速度阈值，以及所述第八速度阈值。

在其中一个实施例中，以第一预设时间为单位计算所述第一平均行程速度和/或所述第二平均行程速度，包括：

以第一预设时间为单位计算各所述区间浮动车辆的平均车速作为各所述区段对应的第一平均行程速度；

以第一预设时间为单位计算各所述区段浮动车辆的平均车速作为各所述区段对应的第二平均行程速度。

在其中一个实施例中，还包括：

根据第一断面流量v_n和第二断面流量ν对所述交通指数TPI进行修正，以得到最佳交通指数公式为：

其中，w＝0.5；

实时发布所述区间和/或所述高速公路的最佳交通指数

在其中一个实施例中，获取当前时间的断面流量作为所述第二断面流量ν，获取与当前时间相同的时间在过去预设时间段内的所有断面流量的最大值作为所述第一断面流量v_n。

一种高速公路实时交通拥堵路况检测系统，包括：

区间划分模块，用于将高速公路按照监控卡口为节点划分为多个区间；

第一平均行程速度计算模块，用于计算每个所述区间对应的第一平均行程速度；

第一判断模块，用于判断所述区间的交通状况等级，若所述第一平均行程速度大于第一速度阈值，则该区间的交通状况等级为畅通；若所述第一平均行程速度大于第二速度阈值小于等于所述第一速度阈值，则该区间的交通状况等级为基本畅通；若所述第一平均行程速度大于第三速度阈值小于等于所述第二速度阈值，则该区间的交通状况等级为轻度拥堵；若所述第一平均行程速度大于第四速度阈值小于等于所述第三速度阈值，则该区间的交通状况等级为中度拥堵；若所述第一平均行程速度小于等于所述第四速度阈值，则该区间的交通状况等级为严重拥堵；

实时发布模块，用于实时发布各所述区间的交通状况等级。

在其中一个实施例中，还包括：

区段划分模块，用于将每个所述区间以预设路程为单位划分为多个区段；

第二平均行程速度计算模块，用于计算每个所述区段对应的第二平均行程速度；

第二判断模块，用于判断所述区段的交通状况等级，若所述第二平均行程速度大于第五速度阈值，则该区段的交通状况等级为畅通；若所述第二平均行程速度大于第六速度阈值小于等于所述第五速度阈值，则该区段的交通状况等级为基本畅通；若所述第二平均行程速度大于第七速度阈值小于等于所述第六速度阈值，则该区段的交通状况等级为轻度拥堵；若所述第二平均行程速度大于第八速度阈值小于等于所述第七速度阈值，则该区段的交通状况等级为中度拥堵；若所述第二平均行程速度小于等于所述第八速度阈值，则该区段的交通状况等级为严重拥堵。

在其中一个实施例中，还包括：

交通指数TPI计算模块，用于根据所述区段的交通状况等级计算所述区间和/或所述高速公路交通指数TPI，包括：

获取所述区间和/或所述高速公路的轻度拥堵里的程数length(S₃)，中度拥堵的里程数length(S₄)，严重拥堵的里程数length(S₅)，以及所述区间和/或所述高速公路的总里程数length(r)；

计算拥堵里程比例Cm(r)，公式为：

其中，α＝0.25，β＝0.5λ＝0.8；

计算交通指数TPI，公式为：

其中χ为拥堵里程比例Cm(r)；

所述发布模块还用于实时发布所述区间和/或所述高速公路的交通指数TPI。

上述高速公路实时交通拥堵路况检测方法及其系统能够实时结合高速公路上浮动车的车速计算每个区间和区段的平均行程速度和自由流速，然后根据区间和区段平均行程速度与自由流速的大小关系判断各区间和各区段的交通状况等级，并根据区段交通状况等级锁对应的里程数计算区间或整条高速公路的交通指数TPI，最后实时发布具体交通状况等级及其交通指数TPI。日常出行中，出行人员可以通过APP或者特定网站或者短信、电话等方式实时获取预设时间段，即将行驶的高速公路的交通拥堵状况，方便快捷，且信息实时性强，准确性高，出行者可以根据获取的信息选择合理的出行时间、方式和线路，能够有效地对调控交通出行需求、缓解道路交通压力。

附图说明

图1为本发明一实施例提供的高速公路实时交通拥堵路况检测方法及其系统的原理图；

图2为本发明一实施例提供的高速公路实时交通拥堵路况检测方法流程图；

图3本发明一实施例提供的高速公路实时交通拥堵路况检测系统框图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

图1为本发明提供的高速公路实时交通拥堵路况检测方法及其系统的原理图，首先整体讲解下本发明提供的高速公路实时交通拥堵路况检测方法及其系统的运行流程。

参见图1，每一条高速公路均有多个监控卡口，本发明先以监控卡口为节点对高速公路按区间划分，每两个相邻的监控卡口为一个区间，每个区间又以一定长度划分为多个区段，然后利用每个区间内的浮动车的车速计算各区间在不同时间段的平均行程速度和自由流速，如果一些区间或区段在某些时间内没有浮动车覆盖，则以历史该时间段的浮动车车速预测当前各区间的平均行程速度和自由流速，最后根据平均行程速度和自由流速判断道路的交通状况等级，计算交通指数，并通过APP或者特定网站进行实时发布交通状况等级和相应的交通指数，便于出行人员查询，选择合理的出行时间、方式和线路，能够有效地对调控交通出行需求、缓解道路交通压力。

参见图2，一实施例中，本发明提供的高速公路实时交通拥堵路况检测方法包括以下步骤：

S110，将高速公路按照监控卡口为节点划分为多个区间。

S120，计算每个区间对应的第一平均行程速度，包括以下步骤：

以第一预设时间为单位获取高速公路上每个区间内所有浮动车的车速。本实施例中，第一预设时间为1小时，即每隔1小时收集每个区间所有车辆的车速。在其他实施例中，第一预测时间也可以是半小时或两小时，或者半小时至两小时中的任意值均可，具体取值需要根据高速公路的车流量决定。

计算各区间所有浮动车的车速的平均值作为各个区间的第一平均行程速度。

S130，若第一平均行程速度大于第一速度阈值，则该区间的交通状况等级为畅通；若第一平均行程速度大于第二速度阈值小于等于第一速度阈值，则该区间的交通状况等级为基本畅通；若第一平均行程速度大于第三速度阈值小于等于第二速度阈值，则该区间的交通状况等级为轻度拥堵；若第一平均行程速度大于第四速度阈值小于等于第三速度阈值，则该区间的交通状况等级为中度拥堵；若第一平均行程速度小于等于第四速度阈值，则该区间的交通状况等级为严重拥堵。

本实施例中，以上五类的交通状况等级的具体判断准则如下表，第一速度阈值、第二速度阈值、第三速度阈值和第四速度阈值由各区间自由流速乘以不同的百分比确定：

如上表，本实施例中，各区间的第一速度阈值为各区间对应的区间自由流速的70％，各区间的第二速度阈值为各区间对应的区间自由流速的50％，各区间的第三速度阈值为各区间对应的区间自由流速的40％，各区间的第四速度阈值为各区间对应的区间自由流速的30％。在其他实施例中，各区间的第一速度阈值也可以为各区间对应的区间自由流速的65％，或者75％，或者65％-75％中的任意值；各区间的第二速度阈值也可以为各区间对应的区间自由流速的47％，或者53％，或者47％-53％中的任意值；各区间的第三速度阈值也可以为各区间对应的区间自由流速的37％，或者43％，或者37％-43％中的任意值；各区间的第四速度阈值也可以为各区间对应的区间自由流速的27％，或者33％，或者27％-33％中的任意值。

一实施例中，计算各区间自由流速步骤如下：

第二预设时间内，以第三预设时间为单位计算各区间所有浮动车的平均车速；然后以第一预设时间为间隔历遍整个第二预设时间，每个区间分别得到多个区间平均车速；最后各区间分别取对应区间的多个区间平均车速中的最大值作为该区间的区间自由流速，若最大值大于该区间的限速，取限速。本实施例中，第二预设时间为早上6:00至夜里24:00，第三预设时间为4小时，即在早上6:00至夜里24:00时间段内，以4小时为单位，以1小时为间隔依次计算所有时段各区间的所有车辆的平均车速，也就是说依次计算早上6:00-9:00、7:00-10:00、8:00-11:00、9:00-12:00直至21:00-24:00所有车辆的平均车速，一共计算得18个平均车速，最后取其中最大的平均车速作为区间自由流速，若该最大值大于对应区间的限速，取限速。在其他实施例中，第二预设时间可以为凌晨00:00-夜里24:00中任意一时间段，时间段的长短根据实际具体情况而定；第三预设时间可以是2小时或3小时或5小时或3-5小时任意一时间值；第一预设时间也可以是半小时或两小时，或者半小时至两小时中间的任意值均可，具体取值需要根据高速公路的车流量决定。

S140，实时发布区间的交通状况等级。服务后台通过APP或者特定网站实时发布全国各省市高速公路的交通拥堵状况，出行人员可以随时通过APP或在特定网站上查询，或者通过电话、短信了解或者了解，以便选择合理的出行时间、方式和线路。

一实施例中，高速公路实时交通拥堵路况检测方法还包括以下步骤：

每个区间以预设路程为单位划分为多个区段。本实施例中预设路程为500米，其他实施例中，预设路程可以为400米或600米，或400-600米之间的任意值。

计算每个区段对应的第二平均行程速度。一实施中，以第一预设时间为单位计算各区段所有浮动车辆的平均车速作为各区段对应的第二平均行程速度。

若第二平均行程速度大于第五速度阈值，则该区段的交通状况等级为畅通；若第二平均行程速度大于第六速度阈值小于等于第五速度阈值，则该区段的交通状况等级为基本畅通；若第二平均行程速度大于第七速度阈值小于等于第六速度阈值，则该区段的交通状况等级为轻度拥堵；若第二平均行程速度大于第八速度阈值小于等于第七速度阈值，则该区段的交通状况等级为中度拥堵；若第二平均行程速度小于等于第八速度阈值，则该区段的交通状况等级为严重拥堵。

一实施例中，高速公路实时交通拥堵路况检测方法还包括计算高速公路交通指数TPI，包括以下步骤：

根据各区段的交通状况等级计算各区间和/或整体高速公路交通指数TPI，包括：

获取各区间和/或整条高速公路的轻度拥堵的里程数length(S₃)，中度拥堵的里程数length(S₄)，严重拥堵的里程数length(S₅)，以及各区间和/或所述高速公路的总里程数length(r)。其中各区间和/或整条高速公路的轻度拥堵的里程数length(S₃)由各区间和/或整条高速公路中交通状况等级为轻度拥堵的路程之和；各区间和/或整条高速公路的中度拥堵的里程数length(S₄)由各区间和/或整条高速公路中交通状况等级为中度拥堵的路程之和；各区间和/或整条高速公路的严重拥堵的里程数length(S₅)由各区间和/或整条高速公路中交通状况等级为严重拥堵的路程之和。

计算拥堵里程比例Cm(r)，公式为：

其中，α＝0.25，β＝0.5，λ＝0.8；

计算交通指数TPI，公式为：

其中χ为拥堵里程比例Cm(r)。

实时发布各区间和/或整条高速公路的交通指数TPI。

一实施例中，判断各区段的交通状况时，判断标准如下：

其中，第五速度阈值、第六速度阈值、第七速度阈值，以及第八速度阈值的大小使由各区段对应的区段自由流速的不同百分比确定，具体的，如上表，本实施例中，各区段的第五速度阈值为各区段对应的区段自由流速的70％，各区段的第六速度阈值为各区段对应的区段自由流速的50％，各区段的第七速度阈值为各区段对应的区段自由流速的40％，各区段的第八速度阈值为各区段对应的区段自由流速的30％。在其他实施例中，各区段的第五速度阈值也可以为各区段对应的区段自由流速的65％，或者75％，或者65％-75％中的任意值；各区段的第六速度阈值也可以为各区段对应的区段自由流速的47％，或者53％，或者47％-53％中的任意值；各区段的第七速度阈值也可以为各区段对应的区段自由流速的37％，或者43％，或者37％-43％中的任意值；各区段的第八速度阈值也可以为各区段对应的区段自由流速的27％，或者33％，或者27％-33％中的任意值。

一实施例中，计算各区段自由流速步骤如下：

第二预设时间内，以第三预设时间为单位计算各区段所有浮动车的平均车速；然后以第一预设时间为间隔历遍整个第二预设时间，每个区段分别得到多个区段平均车速；最后各区段分别取对应区段的多个区段平均车速中的最大值作为该区段的区段自由流速，若最大值大于该区段的限速，取限速。本实施例中，第二预设时间为早上6:00至夜里24:00，第三预设时间为4小时，即在早上6:00至夜里24:00时间段内，以4小时为单位，以1小时为间隔依次计算所有时段各区段的所有车辆的平均车速，也就是说依次计算早上6:00-9:00、7:00-10:00、8:00-11:00、9:00-12:00直至21:00-24:00所有车辆的平均车速，一共计算得18个平均车速，最后取其中最大的平均车速作为该区段的区段自由流速，若该最大值大于对应区段的限速，取限速。在其他实施例中，第二预设时间可以为凌晨00:00-夜里24:00中任意一时间段，时间段的长短根据实际具体情况而定；第三预设时间可以是2小时或3小时或5小时或3-5小时任意一时间值；第一预设时间也可以是半小时或两小时，或者半小时至两小时中间的任意值均可，具体取值需要根据高速公路的车流量决定。

一实施例中，该高速公路实时交通拥堵路况检测方法，还包括：

根据第一断面流量v_n和第二断面流量ν对交通指数TPI进行修正，以得到最佳交通指数公式为：

其中，w＝0.5；

实时发布各区间和/或一整条高速公路的最佳交通指数

一实施例中，每个区间的第二断面流量ν为当前时间各区间的断面流量，即在获取每个区间所有浮动车车速的时候同时获取该区间的断面流量作为第二断面流量ν。第一断面流量v_n为与获取第二断面流量ν的同一时间在过去预设时间段内的所有断面流量的最大值。优选的，过去预设时间段为一个月，即取过去一个月内所有同一时间的断面流量的最大值作为第一断面流量v_n。断面流量为第一预设时间内经过监控卡口的车辆数量。

当修正的是整条高速公路的交通指数时，第二断面流量ν为该条高速公路所有区间的第二断面流量ν的平均值；第一断面流量v_n为该条高速公路所有区间的第一断面流量v_n的平均值。

参见图3，本发明还提供一种高速公路实时交通拥堵路况检测系统，包括：

区间划分模块202，用于将高速公路按照监控卡口为节点划分为多个区间。

第一平均行程速度计算模块204，用于计算每个所述区间对应的第一平均行程速度。

第一判断模块206，用于判断区间的交通状况等级，若第一平均行程速度大于第一速度阈值，则该区间的交通状况等级为畅通；若第一平均行程速度大于第二速度阈值小于等于第一速度阈值，则该区间的交通状况等级为基本畅通；若第一平均行程速度大于第三速度阈值小于等于第二速度阈值，则该区间的交通状况等级为轻度拥堵；若第一平均行程速度大于第四速度阈值小于等于第三速度阈值，则该区间的交通状况等级为中度拥堵；若第一平均行程速度小于等于第四速度阈值，则该区间的交通状况等级为严重拥堵。

实时发布模块208，用于实时发布各所述区间的交通状况等级。

一实施例中，该系统还包括：

区段划分模块，用于将每个区间以预设路程为单位划分为多个区段；

第二平均行程速度计算模块，用于计算每个区段对应的第二平均行程速度；

第二判断模块，用于判断区段的交通状况等级，若第二平均行程速度大于第五速度阈值，则该区段的交通状况等级为畅通；若第二平均行程速度大于第六速度阈值小于等于第五速度阈值，则该区段的交通状况等级为基本畅通；若第二平均行程速度大于第七速度阈值小于等于第六速度阈值，则该区段的交通状况等级为轻度拥堵；若第二平均行程速度大于第八速度阈值小于等于第七速度阈值，则该区段的交通状况等级为中度拥堵；若第二平均行程速度小于等于第八速度阈值，则该区段的交通状况等级为严重拥堵。

一实施例中，该系统还包括：

交通指数TPI计算模块，用于根据区段的交通状况等级计算区间和/或高速公路交通指数TPI，包括：

获取区间和/或高速公路的轻度拥堵里的程数length(S₃)，中度拥堵的里程数length(S₄)，严重拥堵的里程数length(S₅)，以及区间和/或高速公路的总里程数length(r)；

计算拥堵里程比例Cm(r)，公式为：

其中，α＝0.25，β＝0.5，λ＝0.8；

计算交通指数TPI，公式为：

其中χ为拥堵里程比例Cm(r)；

发布模块208，还用于实时发布区间和/或高速公路的交通指数TPI。

一实施例中，该系统还包括：

平均车速计算模块，用于第二预设时间内，以第三预设时间为单位计算区间和区段浮动车的平均车速；

历遍模块，用于以第一预设时间为间隔历遍整个第二时间，每个区间均得到多个区间平均车速，每个区段均得到多个区段平均车速；

取区间最大值模块，用于取多个区间平均车速中的最大值作为区间自由流速，若最大值大于区间的限速，取限速；

取区段最大值模块，用于取多个区段平均车速中的最大值作为区段自由流速，若该最大值大于区段的限速，取限速。

一实施例中，该系统还包括：

交通指数TPI修正模块，用于根据第一断面流量v_n和第二断面流量ν对交通指数TPI进行修正，以得到最佳交通指数公式为：

其中，w＝0.5；

发布模块208还用于发布区间和/或高速公路的精通状况等级，以及最佳交通指数

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。