53] 其中，表示路段上每个传感器的权重（一条路段上有p个传感器），通过人工按 经验设置或用历史数据通过最小二乘法进行估计得到。S表示单位时间内通过某个路段的 流量；a，b，c，d需要通过观测大量的真实道路通行情况用最小二乘法估计出来。
[0054] 详细地说：
[0055] 分段式速度-流量模型主要用来模拟白天行驶阶段速度-流量的关系。多项式模 型常被用来描述稳定流到阻塞流阶段的速度-流量变化情况，其基本形式为：
[0056]V=a-(bXS~c)d
[0057] 其中，s表示单位时间内通过某个路段的流量，v表示该时段的平均行驶速度。 a，b，c，d这四个参数需要观测大量真实道路的通行情况，采用优化方法近似估计得到，常用 方法为最小二乘法。杭州某路段a= 66. 1、b= -4· 5E-2、c= 1. 6和d= 0· 2。
[0058] 我们假设上诉公式受到观测位置的制约，也就是不同的流量在路段的不同位置， 会观测到不同的速度，那么在1观测点的平均速度计算公式为：
[0059]ν;=a-(bXS；-〇)d
[0060] 其中，1表示速度和流量都是在距离路口 1时观测到的结果。对于全路段的平均 速度计算下：
[0062]其中，L表示路段长度。该公式可以理解为路段的平均通行速度由该路段中不同 位置（或不同分段）的通行速度决定。不同位置的通行速度可以由相应位置的流量计算获 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。为了表示局部流量和道路 平均速度的对应关系，将t=a-(bXSfc) 入上式，我们可得到：
[0064] 上述公式描述了根据路段中不同位置观测到的交通流量计算的路段平均速度。 在该模型中，路段平均速度依据不同观测点获得的流量，因为我们把它命名为分段式速 度-流量交通流模型，用来计算路段的平均速度。
[0065] 因为分段式速度-流量交通流模型中，上诉最后一个公示存在积分计算过程，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，该模型可以简化为：
[0067] 以一条有3个传感器的路段为例，该模型可以简化为：
[0069] 简化需要考虑每个传感器观测点对最后估计结果的重要性，也就是说需要考虑权 重（各）。巧可人工按经验设置，也可以采用真实数据自动拟合估计方法获得。
[0070] 3、计算全路网的拥堵指数
[0071] 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λρ 再根据每个路段容纳的车辆数队和该道路的等级，加权得到路网的拥堵指数：
[0073] 其中，f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。
[0074] 4、通过Σ、λi的数值不同，确定各路段及全路网的拥堵状况，并作出预警。
[0075] 上述道路等级k的划分标准如下表：
[0078] 举例来说：
[0079] (1)首先，计算各个路段在某一时段的车辆平均速度。对于速度计算公式
[0081] 来说，先要历史数据估计出其中的参数a，b，c，d。以一条安装有3个传感器的路段 为例，在其出口附近、中部附近和入口附近分别装有传感器，需要人工标注该观测点历史道 路流量和速度的关系，利用最小二乘法估计出参数a，b，c，d的取值。在明确了未知参数的 取值后，就得到了一个计算路段平均速度的式子，唯一的未知量就是该路段在三个传感器 处的流量。
[0082] 利用传感器所获取的数据得到该路段的流量数据，代入上述计算公式得到路段在 该时段的平均速度。
[0083] (2)获取不同等级路段的拥堵阀值。路段拥堵阀值可以通过速度、流量和路面占有 率来衡量，这里采用速度来衡量，画出速度变化曲线，可以明确观察到速度的突变点（由顺 畅变为拥堵），将该速度取为该等级道路的拥堵阀值。
[0084] (3)计算路段拥堵指数。在路段拥堵函数λι=akln(Ck-Vl)+s中，量化为〇 至10,通过v=C时，λ= 〇和V= 0时，λ= 10来确定归一化常数α和s的值，代入路 段平均速度V，计算得到该路段的拥堵指数。用该方法计算每条道路的拥堵指数λ"1 = 1，2,…，η)
[0085] (4)计算全路网的拥堵指数。将每个路段的拥堵指数代入
[0087] 中，得到全路网拥堵指数。
[0088] (5)通过X、的数值不同，确定各路段及全路网的拥堵状况，并作出预警。
[0089] 此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零、部件的形状、所取名 称等可以不同。凡依本发明专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效或简单变化，均包 括于本发明专利的保护范围内。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施 例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本 权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
【主权项】
1. 一种道路拥堵路段的预警方法，其特征是，包括W下步骤：51. 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；52. 构造路段拥堵指数的函数： 入i=曰kln(Ck_Vi)+s(i= 1, 2, ···,η) 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0至10的整数；Ck为拥堵阀值；α和S为归一化常数；53. 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;54. 计算每条路段的平均速度V: 计算公式如下：其中，P表示传感器的数量，Si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，幾为权 重；55. 计算全路网的拥堵指数： 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λ1，Ni为 每个路段容纳的车辆数，加权得到路网的拥堵指数：其中，I为全路网的交通拥堵指数，Ni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，λ1表示第i条道路的拥堵指数；56. 通过X、為的数值不同，确定各路段及全路网的拥堵状况，并作出预警。2. 根据权利要求1所述的道路拥堵路段的预警方法，其特征是：所述的步骤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。3. 根据权利要求1所述的道路拥堵路段的预警方法，其特征是：所述的步骤S4中， 计算公式的基本形式为：V=a-化XS-c)d;在1观测点的平均速度计算公式为：Vi= a-化XSi-c)d，其中1表示该点与路口的距离； 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； 将Vi=a-化XS1-C)d带入上式得到；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。4.根据权利要求1所述的道路拥堵路段的预警方法，其特征是：所述的步骤S2中，道 路等级划分标准如下表：
【专利摘要】本发明涉及一种道路拥堵路段的预警方法。本发明首先依据不同级别道路构造对应的以路段速度vi(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Ni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。
【IPC分类】G08G1/01
【公开号】CN105405294
【申请号】CN201511023974
【发明人】沈贝伦, 骆锴, 郑申俊, 田甜
【申请人】杭州中奥科技有限公司
【公开日】2016年3月16日
【申请日】2015年12月30日