道路拥堵路段的预警方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及交通拥堵评价技术领域，特别是一种道路拥堵路段的预警方法。
【背景技术】
[0002] 交通拥堵指数是根据道路通行情况，一些城市设置的综合反映道路网畅通或拥堵 的概念性指数值，它相当于把拥堵情况数字化。
[0003] 交通拥堵是经济发展不平衡导致的人口分布不均、城市交通供给有限及城市布局 与经济发展不匹配等各种社会矛盾的集中体现，是一个世界性难题。为了全面深入理解交 通拥堵的本质，为交通管理、规划、政策出台等方方面面工作提供支持并合理引导公众出 行，切实缓解日益严峻的拥堵现状，需要一套能切实反映道路拥堵状况的评价指标体系，其 中就包括交通拥堵指数。
[0004] 交通指数是对分布在城市大街小巷的动态车辆位置信息（简称浮动车数据）进行 深入加工处理获得的，在北京是通过全市3万多辆出租车上的车载GPS回传动态数据给数 据处理中心。首先对车辆位置数据处理，得到不同功能等级道路的运行速度，然后根据道路 功能不同以及流量数据计算该道路在全网中所占权重，最后通过人对拥堵的感知判断，给 出换算到0-10的指数指标值。
[0005] 然而，通过3万多的出租车的车载GPS回传动态数据给数据处理中心是成本太大， 而且对每辆车的GPS信息和回传的数据的准确性要求很高，操作不方便。
【发明内容】
[0006] 本发明所要解决的技术问题是提供一种用于评估路面拥堵情况、在数据量大的情 况下操作简便容易实现的道路拥堵路段的预警方法。
[0007] 本发明解决上述技术问题所采用的技术方案如下：
[0008] 道路拥堵路段的预警方法，包括以下步骤：
[0009]S1.在各路段布置数据采集装置，用于计算各路段在某一时刻的车流量和平均速 度；
[0010]S2.构造路段拥堵指数的函数：
[0011] λ i= a kInCCk-vJ+s (i = l，2，...，n)
[0012] 其中，下标k表示道路等级编号，一共有m个等级；下标i表示第i条路段；λ1表 示第i条路段的拥堵指数，量化为〇至10的整数；Ck为拥堵阀值；α和S为归一化常数；
[0013]S3.获取各等级路段的拥堵阀值Ck:通过在不同等级的路段测得有不同的拥堵阀 值Ck;
[0014] S4.计算每条路段的平均速度v:
[0015] 计算公式如下：
[0017] 其中，p表示传感器的数量，S1表示单位时间内通过某个路段的流量，a,b,c,d为 观测大量真实道路的通行情况，采用最小二乘法近似估计得到，v为路段的平均速度值，4 为权重，通过人工按经验设置或采用真实数据自动拟合估计方法获得；
[0018] S5.计算全路网的拥堵指数：
[0019] 将每个路段的实时路面平均速度代入路段拥堵函数得到该路段的拥堵指数λ 为每个路段容纳的车辆数，加权得到路网的拥堵指数：
[0021] 其中，Z为全路网的交通拥堵指数，队为第i条路段的道路容纳车辆数，k(i)表示 第i条道路的等级，λi表示第i条道路的拥堵指数；
[0022]S6.通过I、的数值不同，确定各路段及全路网的拥堵状况，并作出预警。
[0023] 本发明首先依据不同级别道路构造对应的以路段速度Vl (下标i表示第i条路段） 为自变量的路段拥堵指数函数，然后以每个路段能容纳的车辆数队与路段等级k的商 作为该路段的权值，利用权值与各路段的拥堵指数的乘积，求得该路网的拥堵指数I，最后 确定各路段及全路网的拥堵状况，并作出预警。具有在数据量大的情况下，操作简便容易实 现的优点。
[0024] 作为优选，步骤S1中，数据采集装置为传感器，用于采集车辆速度及车流量，在每 一路段分别设置2-5个传感器。其优点在于，不同位置的通行速度可以由相应位置的传感 器计算获得，因此路段整体平均通行速度是各个分段整合的结果。一般情况下，传感器能观 察的分段越细，获取的数据越完整，模型就越准确，估计的精确度就越高。
[0025] 作为优选，步骤S4中，计算公式的基本形式为：V= &-〇3\3-〇)<1;在1观测点的平 均速度计算公式为：V1=a-O^XS^cZ，其中1表示该点与路口的距离；
[0026] 对于全路段的平均速度计算如下
其中，L表示该路段的长度；
[0027] 将=a-(bXS「c)d带入上式得到：
[0028] 对上式进行简化后可得到： 其中，P表示该路段传 ，' 感器数量，为2-5个。
[0029] 其优点在于，因为分段式速度-流量交通流模型中，式5存在积分计算过程，也就 是需要知道每个分段的道路交通情况。然而，在实际应用中，不可能获得路段上每个位置的 速度流量变化情况，因此可以对其简化，从而使得整个过程简化。
[0030] 作为优选，步骤S2中，道路等级划分标准如下表：
[0031]
[0032] 其优点在于，明确道路等级划分标准后，能够更方便地构造路段拥堵指数的函数。
[0033] 本发明同现有技术相比具有以下优点及效果：
[0034] 1、由于本发明采用传感器采集数据的方式，成本低，无需大量车辆装载GPS回传 动态数据，对传感器的设备要求也不高。
[0035] 2、由于本发明在数据量大的情况下操作简单，一方面降低了成本，另一方面也提 高了结果的客观性以及整个过程的效率。
[0036] 3、由于本发明使用的模型易于理解，便于开发。
[0037] 4、由于本发明使用的模型的模块化程度较高，当现实需求发生变更时只需修改其 中一个部分，易于扩展复用。
【附图说明】
[0038] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本 发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以 根据这些附图获得其他的附图。
[0039] 图1为本发明的计算流程示意图。
【具体实施方式】
[0040] 下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而 本发明并不局限于以下实施例。
[0041] 实施例1 :本实施例总的来说，首先依据不同级别道路构造对应的以路段速度 \ (下标i表示第i条路段）为自变量的路段拥堵指数函数λi，然后以每个路段能容纳的 车辆数队与路段等级k的商作为该路段的权值，利用权值与各路段的拥堵指数的乘积，求 得该路网的拥堵指数.1。具体步骤如下：
[0042] 1、计算各个路段的拥堵指数
[0043] (1)在各路段布置传感器，用于计算各路段在某一时刻的车流量和平均速度，在每 一路段至少分别设置3个传感器。
[0044] (2)首先构造路段拥堵指数的函数形式。
[0045] 这里考虑到路段拥堵情况与此类路段本身的交通阀值、该路段当时的车辆平均速 度有关。于是构造函数如下：
[0046] λaklnl^-vj+s(i=l，2，."，n)
[0047] 其中，下标k表示道路等级，一共有m个等级；下标i表示第i条路段；λi表示第 i条路段的拥堵指数；Ck为拥堵阀值（该路段属于哪个等级，就取该等级路段对应的拥堵阀 值）；α和S为归一化常数，λi量化为〇至10,通过V=c时，λ= 〇和V= 〇时，λ= 10来确定归一化常数α和S的值。
[0048] (3)获取各等级路段的拥堵阀值Ck。
[0049] 不同等级的路段有不同的拥堵阀值Ck，这和路段本身有关，这里用速度来描 述一一当路面由畅通变为拥堵前的路段平均速度。
[0050] 2、计算每条路段的平均速度Vl
[0051] (1)根据一条路段不同位置检测到的流量计算路段的平均速度，最终公式如下：
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