一种基于车牌数据的车辆停车次数计算方法与流程

本发明涉及一种通过车牌数据计算车辆停车次数的方法，服务于城市交通控制与管理，属于智能交通研究领域。

背景技术：

通过车牌数据获取车辆的行程时间，进而计算车辆停车次数，可以为城市交通管控提供坚实基础，也可为交通参与者提供动态决策依据，从而诱导城市交通良性发展。

目前对城市道路中车辆停车次数的研究主要集中在停车次数的应用中，而停车次数的获取主要是通过车辆轨迹数据，如浮动车数据。停车次数的准确计算可以服务交通状态评价、交通信号控制，也可以用于计算其他交通参数，如车辆延误、排队长度等。

在以往的停车次数计算方法中，被大量使用的浮动车数据样本率较低，而且其在城市路网中的分布不均匀，进而影响停车次数的准确度和精确性，且不能得到全部车辆的停车次数。随着电子警察设备、RFID的布设率逐渐提高，海量车牌数据以及城市道路行程时间数据的获取成为可能，通过行程时间数据获取每辆车的停车次数成为可能，因此建立一个基于车牌数据的车辆停车次数计算方法尤为重要。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种基于车牌数据的车辆停车次数计算方法。

本发明基于车牌数据，结合城市道路行程时间特性，进而得到单车停车次数、车均停车次数。为实现上述目的，本发明提出的基于车牌数据的车辆停车次数计算方法包括计算交叉口的信号周期方案、计算有效车辆的停车次数、计算其他车辆的停车次数、计算车均停车次数四个步骤。

本方法的基本步骤如下：

c1、计算交叉口的信号周期方案。

c2、计算有效车辆的停车次数。

c3、计算其他车辆的停车次数。

c4、计算车均停车次数。

步骤c1计算交叉口的信号周期方案的过程包括：

c11、令车牌数据在下游交叉口的过车时刻t_i，通过层次聚类法对t_i进行层次聚类，类间距离取为周期C，最终得到K个聚类。

c12、通过第k个聚类中包含的下游过车时刻，计算第k周期某相位开始时刻S_k，即为第k个聚类中最早的下游过车时刻，则该周期结束时刻为第k+1个周期开始时刻S_k+1：

S_k＝t_i,min-a

式中，S_k——第k周期某相位开始时刻；

t_i,min——第k聚类中最早的下游过车时刻；

a——考虑启动损失引入的调整参数，默认取5s。

c13、提取第k个聚类即第k周期通过下游的车辆过车时刻数据集：

Y_k＝{X|S_k≤t_i<S_k+1}

式中，Y_k——第k周期通过下游的车辆过车时刻数据集，包含每一辆车通过下游停车线的检测时刻；

步骤c2中计算有效车辆的停车次数的过程包括：

c21、对第k周期的过车时刻数据集Y_k中的每一个元素t_i，通过其车牌号分别在上下游交叉口的被检测时刻，计算该车辆通过该路段的行程时间T_k,i，如果该车牌在上游也被检测到，则该车辆为有效车辆，否则为其他车辆。有效车辆的行程时间为：

式中，T_k,i——路段上第k周期第i辆车通过该路段的行程时间；

——路段上第k周期第i辆车通过上游停车线的时刻，其中i＝1,2,3,……,I^up；

——路段上第k周期第i辆车通过下游停车线的时刻，其中i＝1,2,3,……,I^down；

c22、提取第k周期的有效车辆数据集和其他车辆数据集：

X_k＝{Y_k|(S_k≤t_i<S_k+1)∧(T_k,i>0)}

式中，X_k——路段上第k周期的有效车辆数据集，包含每一辆有效车通过下游停车线的检测时刻，以及该车的行程时间；

W_k——路段上第k周期的其他车辆数据集，对应所有上游未被检测到的下游车辆，包含每一辆其他车辆通过下游停车线的检测时刻。

c23、将有效车辆数据集X_k中的行程时间T_k,i进行层次聚类，类间距离取为周期C，最终聚为D类，每一类的编号d。第d类编号下的车辆具有相同的停车次数，令第d类的车辆对应的停车次数为S，即得到每一辆有效车辆t_i的行程时间为T_k,i，停车次数为S_k,i。

步骤c3中计算其他车辆的停车次数的过程包括：

c31、在城市道路中，相继通过停车线的车辆的停车次数之间具有相关性。当某辆车的前导车与跟驰车的停车次数相同，则该车的停车次数必然与前导车和跟驰车相等。当某辆车的前导车比跟驰车多停一次车，则该车的停车次数可根据过车时刻进行判断。即通过比较其他车辆数据集W_k中每一辆车与其前后的有效车辆的停车次数，对该其他车辆的停车次数S_k,i进行判断：

式中，S_k,i——路段上第k周期某其他车辆的停车次数，该车辆属于W_k；

t_before——路段上第k周期该其他车辆数据的前一辆有效车辆的过车时刻；

S_before——路段上第k周期该其他车辆数据的前一辆有效车辆的停车次数；

t_after——路段上第k周期该其他车辆数据的后一辆有效车辆的过车时刻；

S_after——路段上第k周期该其他车辆数据的后一辆有效车辆的停车次数。

步骤c4中计算车均停车次数的过程包括：

c41、计算车均停车次数可以以相位、路段、交叉口等不同单元作为基本单位。当以相位作为基本单元计算相位车均停车次数时：

式中，——路段上相位p在第k周期的相位车均停车次数；

S_k,i——路段上相位p在第k周期通过车辆的停车次数；

N——路段上相位p在第k周期通过车辆数。

c42、当以路段作为基本单元计算路段车均停车次数时：

式中，——路段上所有相位在第k周期的路段车均停车次数；

S_k,i——路段上相位p在第k周期通过车辆的停车次数；

N₁——路段上所有相位p在第k周期通过的车辆数，其中p＝1,……,P₁。

c43、当以交叉口作为基本单元计算交叉口车均停车次数时：

式中，——交叉口对应的所有相位在第k周期的交叉口车均停车次数；S_k,i——路段上相位p在第k周期通过车辆的停车次数；

N₂——交叉口对应的所有相位在第k周期通过的车辆数，其中p＝1,……,P₂。

本发明的有益效果：本发明以车牌数据为基础，结合城市道路过车规律、车辆行程时间规律，计算车辆停车次数，为城市交通管控提供坚实基础，也可为交通参与者提供动态决策依据，同时该方法充分利用行程时间数据特性，参数计算不依赖人为选取，易于工程实现。

附图说明

图1为车辆停车次数计算方法流程图

图2为单周期有效行程时间聚类图

图3为多周期有效行程时间聚类图

图4为其他车辆停车次数计算示意图

图5为车均停车次数计算示意图

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细阐述，如图1所示，本发明的具体步骤如下。

步骤一，计算交叉口的信号周期方案：

令车牌数据在下游的过车时刻t_i，采用自下而上的层次聚类方法，当类间距离为周期C时，得到K个聚类，每个聚类对应一个周期。

通过第k个聚类中包含的下游过车时刻，计算第k周期某相位开始时刻S_k，即为第k个聚类中最早的下游过车时刻，则该周期结束时刻为第k+1个周期开始时刻S_k+1：

S_k＝t_i,min-a

式中，S_k——第k周期某相位开始时刻；

t_i,min——第k聚类中最早的下游过车时刻；

a——考虑启动损失引入的调整参数，默认取5s；

提取第k个聚类即第k周期通过下游的车辆过车时刻数据集：

Y_k＝{X|S_k≤t_i<S_k+1}

式中，Y_k——第k周期通过下游的车辆过车时刻数据集，包含每一辆车通过下游停车线的检测时刻。

步骤二，计算有效车辆的停车次数如图2、图3所示

对第k周期的过车时刻数据集Y_k中的每一个元素t_i，通过其车牌号分别在上下游交叉口的被检测时刻，计算该车辆通过该路段的行程时间T_k,i，如果该车牌在上游也被检测到，则该车辆为有效车辆，否则为其他车辆。有效车辆的行程时间为：

式中，T_k,i——路段上第k周期第i辆车通过该路段的行程时间；

——路段上第k周期第i辆车通过上游停车线的时刻，其中i＝1,2,3,……,I^up；

——路段上第k周期第i辆车通过下游停车线的时刻，其中i＝1,2,3,……,I^down；

提取第k周期的有效车辆数据集和其他车辆数据集：

X_k＝{Y_k|(S_k≤t_i<S_k+1)∧(T_k,i>0)}

式中，X_k——路段上第k周期的有效车辆数据集，包含每一辆有效车通过下游停车线的检测时刻，以及该车的行程时间；

W_k——路段上第k周期的其他车辆数据集，对应所有上游未被检测到的下游车辆，包含每一辆其他车辆通过下游停车线的检测时刻。

将有效车辆数据集X_k中的行程时间T_k,i进行层次聚类，类间距离取为周期C，最终聚为D类，每一类的编号d。第d类编号下的车辆具有相同的停车次数，令第d类的车辆对应的停车次数为S，即得到每一辆有效车辆t_i的行程时间为T_k,i，停车次数为S_k,i。

步骤三，计算其他车辆的停车次数如图4所示：

在城市道路中，相继通过停车线的车辆的停车次数之间具有相关性。当某辆车的前导车与跟驰车的停车次数相同，则该车的停车次数必然与前导车和跟驰车相等。当某辆车的前导车比跟驰车多停一次车，则该车的停车次数可根据过车时刻进行判断。即通过比较其他车辆数据集W_k中每一辆车与其前后的有效车辆的停车次数，对该其他车辆的停车次数S_k,i进行判断：

式中，S_k,i——路段上第k周期某其他车辆的停车次数，该车辆属于W_k；

t_before——路段上第k周期该其他车辆数据的前一辆有效车辆的过车时刻；

S_before——路段上第k周期该其他车辆数据的前一辆有效车辆的停车次数；

t_after——路段上第k周期该其他车辆数据的后一辆有效车辆的过车时刻；

S_after——路段上第k周期该其他车辆数据的后一辆有效车辆的停车次数；

步骤四，计算车均停车次数如图5所示：

计算车均停车次数可以以相位、路段、交叉口等不同单元作为基本单位。当以相位作为基本单元计算相位车均停车次数时：

式中，——路段上相位p在第k周期的相位车均停车次数；

S_ki——路段上相位p在第k周期通过的车辆数；

N——路段上相位p在第k周期通过车辆数；

当以路段作为基本单元计算路段车均停车次数时：

式中，——路段上所有相位在第k周期的路段车均停车次数；

S_k,i——路段上相位p在第k周期通过车辆的停车次数；

N₁——路段上所有相位p在第k周期通过的车辆数，其中

p＝1,……,P₁；

当以交叉口作为基本单元计算交叉口车均停车次数时：

式中，——交叉口对应的所有相位在第k周期的交叉口车均停车次数；

S_k,i——路段上相位p在第k周期通过车辆的停车次数；

N₂——交叉口对应的所有相位在第k周期通过的车辆数，其中p＝1,……,P₂。