一种车辆在路段平均行驶延误的提取方法与流程

本发明涉及交通指标评价和优化领域，具体涉及一种车辆在路段平均行驶延误的提取方法。
背景技术：
：交通是国民经济和社会发展的基础性产业和服务性行业。随着经济发展、计算机和信息技术的进步，智能交通在大数据背景下，城市交通数据的获取和提取有效的交通信息是未来智能交通应用发展的基石。在科技强警、交通强国等政策要求下，全国各大城市路网中都布设了大量的电子警察设备，这些设备每天都会产生海量的数据信息。这些数据信息除查询违法车辆及一些缉查布控要求外，作为改善交通运行，提升交通通行效率的交通数据没有被应用。这主要因为缺少对这些数据进行深度挖掘的方法。通过深度挖掘获得的车辆在路段平均行驶延误时间能够为出行者的智慧、安全、高效和绿色出行需求进行科学的交通管理和规划，并且为交通管理者及时客观的评判辖区道路的交通拥堵情况，帮助其作出更科学和多样的管理措施来缓解城区交通压力。路段平均行驶延误时间是判断道路交通运行状态的重要参考指标，也是评价路段和交叉口交通组织优化和信号优化工作实施效果最具代表性指标之一。平均行驶延误时间精度的高低是评判现行交通运行情况客观真实、交通优化方案和管控措施科学高效合理的关键。目前，关于基于电子警察提取车辆路段平均行驶延误方法的研究较少，主要集中基于gps数据和监控车辆速度方面都进行了大量研究，取得了很多理论与实际成果。其中，基于gps数据提取全时段单个车辆的行驶路径信息等，但未考虑全天时段内无法获取所有在途车辆gps数据，导致部分时段部分路段数据缺失等情况存在；对于监控车辆速度方面需要对全城道路进行全覆盖监控，不然也存在无法获取某些路段车辆的交通流特征信息；这些都是导致其不能广泛应用的限制因素。因此，考虑实际应用过程中的多种可能情况下，准确的确定城区全时段路段平均行驶延误时间显得尤为重要，另外基于电子警察设备抓拍的过车数据和路口信号控制方案运行数据提取车辆在路段平均行驶延误的方法产生的交通数据路段平均行驶延误时间能够为城区路网运行态势研判、交通出行诱导以及路网规划提供关键的数据支撑，同时为交叉口交通组织优化和信号优化等管控措施的制定提供评价。为降低社会成本，提高社会出行效率，具有十分广阔的应用前景。技术实现要素：1.要解决的技术问题针对现有技术中存在的车辆路段平均行驶延误时间难获取的问题，本发明提供了一种基于电子警察设备抓拍的过车数据和路口信号控制方案运行数据提取车辆在路段平均行驶延误的方法，它可以实现解决城区车辆在路段平均行驶延误时间难获取的技术问题。2.技术方案为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种车辆在路段平均行驶延误的提取方法，基于电子警察设备抓拍的过车数据和路口信号控制方案运行数据提取车辆在路段平均行驶延误的方法，通过电子警察设备获取单个车辆时间长度上的不同点位抓拍的过车数据信息，通过信号控制平台获取不同路口时间长度上的运行数据信息，包括以下步骤：s100：整合电子警察检测的过车数据和路口的转向路径信息，并按车辆不同转向信息进行分类。s200：基于电子警察获取的检测数据和路口转向情况信息，获取交叉口内不同转向路径的行程时间，并得出车辆进入不同分支出口的初步时刻。s300：剔除可能不完整路段路径车辆过车数据，筛选出当前若干分钟时段内具备从交叉口n至交叉口n+1完整路段行驶路径的过车数据信息表，并按照交叉口n+1内不同转向车辆进行划分数据信息表。s400：对当前若干分钟时段内不同转向车辆完整路段路径数据表中路段起点校核时刻进行赋值，确定具备完整路径的校核行程时间平均值。s500：基于不拥挤路段上通过车辆最佳行驶时间和受交通控制、真实车流干扰等影响道路通行效率的实际行驶时间，确定平均行驶延误时间。s100具体包括一下子步骤：s101：收集交叉口所有进口不同转向车辆被电子警察抓拍的所有过车数据，整理所有过车数据中检测设备id、车牌号、车辆类型、路口编号、车道编号、检测时间、地点车速等信息并生成数据条，按车辆类型大小对所有数据条进行分类。s102：将交叉口n内分支抽象为节点集合en，集合en＝{1,2,…,m}，交叉口分支按照顺时针顺序进行节点的编号，其中m为分支个数。而交叉口内不同转向车流的车辆轨迹可抽象为交叉口不同节点间的路段，采用表示交叉口n内车辆轨迹路段的连通性，若该值为0，车辆无法从交叉口的进口道i到出口道j，即该转向功能受管制措施限制；反之该值为1，车辆可以从交叉口的进口道i到出口道j。s103：获取n交叉口值为1的所有转向路径轨迹集an，an＝{l12，l14，···lij}，其中lij表示n交叉口内车流从一个分支转向行驶到另一分支的数据集合，其中lij表示从车辆检测位置通过路内转向轨迹路径到达分支出口的平均长度，表示lij轨迹路径上的最大车速，和lij值根据不同地域车辆、驾驶人和路口情况存在差异，需要实地调研确定。s104：根据检测车辆所在车道的车道功能、车道在路口的转向路径以及进口车道长度等信息与s101生成的不同车辆类型的数据条进行整合，并将检测车辆按照左转、直行或右转等不同转向方式对整合的数据信息表进行分类，生成的数据信息表含有的数据类型：检测设备id、车牌号、车辆类型、路口编号、车道编号、检测时间、地点车速、进口路段长度、检测车道的转向路径等信息。步骤s200具体包括：s201：连接交叉口n和交叉口n+1路段作为交叉口n内的分支出口j，提取交叉口n内包含该分支出口的所有转向路径轨迹集an(n+1)，an(n+1)＝{l1j，l2j，···,lmj}。s202：获取不同类型车辆在路口内的加速度和减速度的平均值，其中ad1表示大型车加速度平均值；ad2表示大型车减速度平均值；ax1表示小型车加速度平均值；ax1表示小型车减速度平均值；以上加速度和减速度平均值根据不同地域车辆、驾驶人和路口情况存在差异，需要实地调研确定。s203：交叉口n电子警察获取车辆p的地点车速为判断该值与转向轨迹的最大车速的之间的大小关系，若且或则车辆p在转向路径上的行程时间或若且或则车辆p在转向路径上的行程时间或若且或则车辆p在转向路径上的行程时间或若且或则车辆p在转向路径上的行程时间或s204：若车辆p在到达检测位置时刻是其等待绿灯时刻区间内，则需要判断以下不等式：若或则车辆p在转向路径上的行程时间或若或则车辆p在转向路径上的行程时间或式中：——表示车辆p进入分支出口路段起点初步时刻；——车辆p检测时刻下一个信号周期的相位放行起点时刻；ts——车辆p启动损失时间平均值，一般取值1.5-3.0秒，该值受不同地域车辆、驾驶人等因素影响存在差异，需要实地调研确定；——车辆p从检测位置到达分支出口所需要的时间耗值。进一步地，提取车辆p检测时刻属于第q个信号控制方案起终点时刻[tsq,tfq]，以及检测车辆p所在车道的转向路径所属信号相位放行时刻初步判断车辆p能否大概率通过停止线：若则车辆p大概率通过停止线，表示车辆p进入分支出口路段起点初步时刻若则车辆p大概率没有通过停止线，表示车辆p进入分支出口路段起点初步时刻所述步骤s300具体包括：s301：获取交叉口n内分支车辆进入连接交叉口n+1的分支出口初步时刻和车辆在交叉口n+1被电子警察抓拍整理的数据条，按照交叉口n+1不同转向进行分类形成数据信息表，信息表中的数据类型有：车牌号、车辆类型、路段编号、路段起点初步时刻、路段起点校核时刻、路段终点检测时刻、路段校核行程时间、路段长度等信息，其中路段起点校核时刻和路段校核行程时间为空，需要后续措施确定。s302：提取完整连接交叉口n+1的路段最近若干分钟时段内在交叉口n内分支出口路段被交叉口n+1进口处被电警设备检测，具备完整路段过车时刻数据，计算当前若干分钟时段内所有车辆在交叉口n分支出口路段的行程时间——表示在交叉口n和交叉口n+1连接路段上车辆p的行程时间；——表示车辆p在交叉口n+1的电警检测时刻；——表示车辆p进入分支出口路段起点初步时刻；s303：按照左转、直行或右转等不同转向方式对若干分钟时段内交叉口n分支出口路段的行程时间进行分类，提取不同转向小型车最小行程时间以及不同转向大型车最小行程时间若时段内大型或小型车辆只有1-3辆，则取历史同期该类型车辆最小行程时间。s304：设置不同转向多车型的行程时间与最小的行程时间的平均值关系不等式：或式中：——表示在交叉口n和交叉口n+1连接路段上车辆p的行程时间；δtn(n+1)——表示在路段上同类型车辆之间的冗余值，受路段长度、相邻路口信控方案、路段交通流干扰因素等多种方面影响，需要根据实地勘测确定；——表示在不同转向小型车三个最小的行程时间的平均值；——表示在不同转向大型车三个最小的行程时间的平均值；若不等式(10)成立，则车辆p在交叉口n和交叉口n+1连接路段的行程并非独立完整的，存在路段停车或进入路段一侧小区的情况，需要剔除所有满足该不等式的车辆，形成当前若干分钟时段内交叉口n+1同转向车辆完整路段路径的数据表。所述步骤s400具体包括：s401：对当前若干分钟时段内同转向车辆完整路段路径数据表中路段起点初步时刻进行赋值，需要判断以下不等式：若不等式(11)成立，跳入步骤s204，计算最新值，得出路段起点校核时刻：若不等式(12)成立，跳入步骤s203，计算最新值，得出路段起点校核时刻：反之，则路段起点校核时刻:s402：计算当前若干分钟时段内同转向车辆在交叉口n分支出口路段具备完整路径的校核行程时间——表示在交叉口n和交叉口n+1连接路段上车辆p的校核行程时间；——表示车辆p在交叉口n+1的电警检测时刻；——表示车辆p进入分支出口路段起点校核时刻。s403：对当前若干分钟时段内车辆完整路段路径数据表中的校核行程时间求平均值：式中：——表示在交叉口n和交叉口n+1连接路段上车辆p的校核行程时间；——表示当前若干分钟时段内车辆完整路段路径的数据表中的校核行程时间平均值；z——表示当前若干分钟时段内完整路段路径车辆数。所述步骤s500具体包括：s501：从交叉口n和交叉口n+1连接路段的校核行程时间的历史一个月数据中每一天选取若干个最小值，对最小值先作如下判断：式中：——表示在交叉口n和交叉口n+1连接路段上车辆p的校核行程时间；ln(n+1)——表示交叉口n和交叉口n+1连接路段长度，单位：米；——表示交叉口n和交叉口n+1连接路段上车辆最大安全行驶速度，单位：米/秒，该值需要根据实地勘测确定；若不等式(17)成立，需要剔除该最小值，对剩余的历史数据一月中最小值再求平均值，得出的该值作为车辆真实运行且不受或受到路口信号管制、交通流等影响最小情况下(相对自由)在交叉口n和交叉口n+1连接路段的实际行程时间。s502：获取当前若干分钟内所有具备从交叉口n到交叉口n+1完整路段路径的校核行程时间与相对自由状态下实际行程时间差值，即当前若干分钟内路段平均行驶延误值式中：——表示当前若干分钟内在交叉口n和交叉口n+1连接路段上平均行驶延误，单位：秒；——表示当前若干分钟时段内车辆完整路段路径的数据表中的行程时间平均值,单位：秒；——表示当前若干分钟内在交叉口n和交叉口n+1连接路段上车辆相对自由状态下实际行程时间，单位：秒。3.有益效果相比于现有技术，本发明的优点在于：本发明针对基于电子警察设备抓拍的过车数据和路口信号控制方案运行数据提取车辆在路段平均行驶延误的问题，重点是车辆的行驶轨迹及行程时间的影响因素、表达形式并建立相应的数学模型。研究成果可为城区交通运行情况进行态势分析、交通优化方案和管控措施进行评价提供关键的数据支撑。为降低社会成本，提高社会出行效率，具有十分广阔的应用前景。附图说明图1是本发明的方法流程示意图；图2是城区车辆行驶路径网络示意图；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。本发明实施例所述的基于电子警察设备抓拍的过车数据和路口信号控制方案运行数据提取车辆在路段平均行驶延误的方法，如附图1和图2所示的通过获取城区电子警察设备获取的过车数据、路网信息及路口信号控制方案运行数据来展示本方法的工作流程。步骤s100：整合电子警察检测的过车数据和路口的转向路径信息，并按车辆不同转向信息进行分类，具体包括如下步骤。s101：收集交叉口所有进口不同转向车辆被电子警察抓拍的所有过车数据，整理所有过车数据中检测设备id、车牌号、车辆类型、路口编号、车道编号、检测时间、地点车速等信息并生成数据条，按车辆类型大小对所有数据条进行分类。每一类数据按照检测时间的先后顺序生成新的数据表1和表2。表1交叉口5部分过车数据信息表表2交叉口6部分过车数据信息表s102：将交叉口编号为5内分支抽象为节点集合e5，集合e5＝{1,2,3,4}，交叉口分支按照顺时针顺序进行节点的编号，其中分支个数为4。而交叉口内不同转向车流的车辆轨迹可抽象为交叉口不同节点间的路段，采用表示交叉口5内车辆轨迹路段的连通性，若该值为0，车辆无法从交叉口的进口道i到出口道j，即该转向功能受管制措施限制；反之该值为1，车辆可以从交叉口的进口道i到出口道j，因此交叉口编号为5内车辆轨迹路段的连通性如下所示：s103：获取5交叉口值为1的所有转向路径轨迹集a5，a5＝{l12,l14,···lij}，其中lij表示5交叉口内车流从一个分支转向行驶到另一个分支的数据集合，其中lij表示从车辆检测位置通过路内转向轨迹路径到达分支出口的平均长度，表示lij轨迹路径上的最大车速，和lij值根据不同地域车辆、驾驶人和路口情况存在差异，需要实地调研确定，得出5交叉口内车流从分支转向行驶到分支的数据表如表3所示：表3交叉口5转向数据信息表转向路径转向轨迹平均长度(米)转向轨迹最大车速(米/秒)l124512l133515l142012l212012l243515l234512l322012l313515l344512l414512l423515l432012s104：根据交叉口5和交叉口6检测车辆所在车道的车道功能、车道在路口的转向路径以及进口车道长度等信息与s101生成的不同车辆类型的数据条进行整合，并将检测车辆按照左转、直行或右转等不同转向方式对整合的数据信息表进行分类，生成的数据信息表含有的数据类型：检测设备id、车牌号、车辆类型、路口编号、车道编号、检测时间、地点车速、进口路段长度、检测车道的转向路径等信息。步骤s200：基于电子警察获取的检测数据和路口转向情况信息，获取交叉口内不同转向路径的行程时间，并得出车辆进入不同分支出口的初步时刻，具体包括如下步骤。s201：连接交叉口5和交叉口6路段作为交叉口5内的分支出口4，提取交叉口5内包含该分支出口的所有转向路径轨迹集a56，a56＝{l14，l24，l34}。s202：获取不同类型车辆在路口内的加速度和减速度的平均值，其中ad1表示大型车加速度平均值；ad2表示大型车减速度平均值；ax1表示小型车加速度平均值；ax2表示小型车减速度平均值；以上加速度和减速度平均值根据不同地域车辆、驾驶人和路口情况存在差异，实地调研确定，(ad1，ad2，ax1，ax2)＝(0.8,1.3,1.9,1.5)。s203：交叉口5电子警察获取车辆p的地点车速为判断该值与转向轨迹的最大车速的之间的大小关系，若且或则车辆p在转向路径上的行程时间或若且或则车辆p在转向路径上的行程时间或若且或则车辆p在转向路径上的行程时间或若且或则车辆p在转向路径上的行程时间或s204：若车辆p在到达检测位置时刻是其等待绿灯时刻区间内，则需要判断以下不等式：若或则车辆p在转向路径上的行程时间或若或则车辆p在转向路径上的行程时间或式中：——表示车辆p进入分支出口路段起点初步时刻；——车辆p检测时刻下一个信号周期的相位放行起点时刻；ts——车辆p启动损失时间平均值，一般取值1.5-3.0秒，该值受不同地域车辆、驾驶人等因素影响存在差异，需要实地调研确定；——车辆p从检测位置到达分支出口所需要的时间耗值。通过对交叉口5通过车辆数据计算得出车辆在路口内行程时间如表4所示：表4交叉口5转向路径的行程时间s205：提取车辆p检测时刻属于第q个信号控制方案起终点时刻[tsq，tfq]，以及检测车辆p所在车道的转向路径所属信号相位放行时刻初步判断车辆p能否大概率通过停止线：若则车辆p大概率通过停止线，表示车辆p进入分支出口路段起点初步时刻若则车辆p大概率没有通过停止线，表示车辆p进入分支出口路段起点初步时刻通过以上步骤确定车辆从交叉口5到交叉口6路段起点初步时刻如表5所示：表5交叉口5到交叉口6路段起点初步时刻步骤s300：剔除可能不完整路段路径车辆过车数据，筛选出当前若干分钟时段内具备从交叉口n至交叉口n+1完整路段行驶路径的过车数据信息表，并按照交叉口n+1内不同转向车辆进行划分数据信息表，具体包括如下步骤。步骤s301：获取从交叉口5进入连接交叉口6的分支出口初步时刻和车辆在交叉口6被电子警察抓拍整理的数据条，按照交叉口6不同转向进行分类形成数据信息表，信息表中的数据类型有：车牌号、车辆类型、路段编号、路段起点初步时刻、路段起点校核时刻、路段终点检测时刻、路段校核行程时间、路段长度等信息，其中路段起点校核时刻和路段校核行程时间为空，需要后续措施确定，如表6、表7、表8。表6路段l56在交叉口6右转数据表表7路段l56在交叉口6直行数据表表8路段l56在交叉口6左转数据表步骤s302：提取完整连接交叉口6的路段最近2分钟时段内在交叉口5内分支出口路段被交叉口6进口处被电警设备检测，具备完整路段过车时刻数据，计算当前2分钟时段内所有车辆在交叉口5分支出口路段的行程时间——表示在交叉口5和交叉口6连接路段上车辆p的行程时间；——表示车辆p在交叉口6的电警检测时刻；——表示车辆p进入分支出口路段起点初步时刻；步骤s303：按照左转、直行或右转等不同转向方式对当前2分钟时段内交叉口5分支出口路段的行程时间进行分类，提取不同转向小型车最小行程时间为40秒，以及不同转向大型车最小行程时间为50秒。步骤s304：设置不同转向多车型的行程时间与最小的行程时间的平均值关系不等式：或式中：——表示在交叉口5和交叉口6连接路段上车辆p的行程时间；δt56——表示在路段上同类型车辆之间的冗余值，受路段长度、相邻路口信控方案、路段交通流干扰因素等多种方面影响，本次根据实地勘测确定为500秒；——表示在不同转向小型车三个最小的行程时间，本次取值40秒；——表示在不同转向大型车三个最小的行程时间，本次取值50秒；若不等式(10)成立，则车辆p在交叉口5和交叉口6连接路段的行程并非独立完整的，存在路段停车或进入路段一侧小区的情况，需要剔除所有满足该不等式的车辆，形成当前若干分钟时段内交叉口6同转向同类型车辆完整路段路径的数据表，见表9。表9满足不等式(10)数据表步骤s400：对当前若干分钟时段内不同转向车辆完整路段路径数据表中路段起点校核时刻进行赋值，确定具备完整路径的校核行程时间平均值，具体包括如下步骤。s401：对当前2分钟时段内同转向同类型车辆完整路段路径数据表中路段起点初步时刻进行赋值，需要判断以下不等式：若不等式(11)成立，跳入步骤s204，计算最新值，得出路段起点校核时刻：若不等式(12)成立，跳入步骤s203，计算最新值，得出路段起点校核时刻：反之，则路段起点校核时刻:计算得出满足不等式(11)、(12)车辆的校核时刻如表10所示：表10满足不等式(11)、(12)得出的起点校核时刻表s402：计算当前2分钟时段内同转向同类型车辆在交叉口5分支出口路段具备完整路径的校核行程时间——表示在交叉口5和交叉口6连接路段上车辆p的校核行程时间；——表示车辆p在交叉口6的电警检测时刻；——表示车辆p进入分支出口路段起点校核时刻；通过计算得出车辆在路段l56上具备完整路径的校核后的数据，并对在交叉口6不同转向车流进行分表汇总如表11、12、13所示：表11路段l56在交叉口6右转数据表表12路段l56在交叉口6直行数据表表13路段l56在交叉口6左转数据表s403：对当前2分钟时段内同转向同类型车辆完整路段路径的数据表中的校核行程时间求平均值：式中：——表示在交叉口5和交叉口6连接路段上车辆p的校核行程时间；——表示当前2分钟时段内车辆完整路段路径的数据表中的行程时间平均值；z——表示当前2分钟时段内车辆完整路段路径的车辆数，本次为29辆；步骤s500：基于不拥挤路段上通过车辆最佳行驶时间和受交通控制、真实车流干扰等影响道路通行效率的实际行驶时间，确定平均行驶延误时间，具体包括如下步骤。s501：从交叉口5和交叉口6连接路段的校核行程时间的历史一个月数据中每一天选取若干个最小值，对最小值先作如下判断：式中：——表示在交叉口5和交叉口6连接路段上车辆p的校核行程时间；l56——表示交叉口5和交叉口6连接路段长度，本次为460米；——表示交叉口5和交叉口6连接路段上车辆最大安全行驶速度，单位：米/秒，根据实地勘测该值为15米/秒；若不等式(18)成立，需要剔除该最小值，对剩余的历史数据一月中每天最小值再求平均值得为35.6秒，该值作为车辆真实运行且不受或受到路口信号管制、交通流等影响最小情况下(相对自由)在交叉口5和交叉口6连接路段的实际行程时间。s502：获取当前2分钟内所有具备从交叉口5到交叉口6完整路段路径的校核行程时间与相对自由状态下实际行程时间差值，即当前2分钟内路段平均行驶延误值ds：式中：——表示当前2分钟内在交叉口5和交叉口6连接路段上平均行驶延误，单位：秒；——表示当前2分钟时段内车辆完整路段路径的数据表中的行程时间平均值,单位：秒；——表示当前2分钟内在交叉口5和交叉口6连接路段上车辆相对自由状态下实际行程时间，单位：秒。本发明针对基于电子警察设备抓拍的过车数据和路口信号控制方案运行数据提取车辆在路段平均行驶延误的问题，重点是车辆的行驶轨迹及行程时间的影响因素、表达形式并建立相应的数学模型。研究成果可为城区交通运行情况进行态势分析、交通优化方案和管控措施进行评价提供关键的数据支撑。为降低社会成本，提高社会出行效率，具有十分广阔的应用前景。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案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案例技术方案的精神和范围。当前第1页12