结合联网收费数据的高速公路交通情况调查站点布设方法与流程

本发明涉及高速公路交通参数数据获取领域，具体涉及一种结合联网收费数据的高速公路交通情况调查站点布设方法。

背景技术：

随着交通基础建设力度的不断加大，我国高速公路网络建设工作日益完善。随着高速公路网络覆盖范围的扩大，对庞大而复杂的高速公路系统的交通管理与控制也愈加重要。为了全面了解和把控高速公路交通运行情况，全国各省份都会在各自的管辖范围内开展高速公路交通情况调查工作。

然而，目前从交调工作实践层面上看，我国高速公路交通情况调查工作存在诸多问题，比如：技术手段落后，数据采集可靠性和准确性较低——高速公路网络中分布的自动化调查站点数量极少且分布不均，高速公路交调工作在基层开展时主要依靠道路养护人员进行，不仅耗费大量人力物力，并且采集的数据可靠性和准确性较低。

近年来，为了规范道路收费体系，提升道路行驶顺畅水平，全国多个省份已逐渐采用高速公路联网收费系统。比如自2014年6月以来，广东省高速公路网已全面实现“一张网”全省联网收费，该系统经过数年的积累，其业务功能已比较成熟，并积累了大量的基础数据，这些数据中蕴含着大量与高速公路交通情况相关的信息，为高速公路交通情况调查站点的布设提供了数据支持。

技术实现要素：

本发明的目的是针对现有技术的不足，结合实际交调需求，提供了一种结合联网收费数据的高速公路交通情况调查站点布设方法，所述方法利用高速公路联网收费系统采集的高速公路联网收费数据，对高速公路的交通调查站点进行布设以及交通量数据的获取，克服了传统高速公路交通情况调查的耗费大、数据精度低等问题。

本发明的目的可以通过如下技术方案实现：

一种结合联网收费数据的高速公路交通情况调查站点布设方法，所述方法包括以下步骤：

1)结合高速公路的路网拓扑结构，分析高速公路联网收费数据，提取车辆路径；

2)分析高速公路联网收费数据，获取各个时段内高速公路路段行程时间；

3)结合步骤1)得到的车辆路径和步骤2)得到的路段行程时间，分配车辆行程时间至车辆途经的各个路段；

4)结合车辆行程时间分配结果，计算高速公路各路段的小时交通量；

5)基于交通量推算方法，结合联网收费系统的路段划分，对高速公路各路段进行交通调查站点布设规划；

6)结合高速公路现有调查站点，对新规划的调查站点进行比较去除重复。

进一步地，步骤1)中，所述高速公路的路网拓扑结构指高速公路中各条路线之间的连通性情况；

所述高速公路联网收费数据中与车辆路径相关的数据包含：入口路段编码、入口站编码、入口日期及时间、入口车道编号、入口车道类型、原始标识信息、出口路段编码、出口站编码、出口日期及时间、出口车道编号和出口车道类型；

基于高速公路联网收费数据，提取出车辆基于收费数据的行驶路径；车辆基于收费数据的行驶路径由车辆的入口站编码、车辆的原始标识信息和车辆的出口站编码组成；

结合实际路网拓扑结构和车辆基于收费数据的行驶路径，提取出车辆基于实际路网的行驶路径；车辆基于实际路网的行驶路径由车辆途经的所有收费站编号组成。

进一步地，步骤2)中，结合高速公路联网收费数据中的入口路段编码、入口站编码、入口日期及时间、出口路段编码、出口站编码、出口日期及时间，获取各个时段内高速公路路段行程时间；

具体地，所述各个时段指每天从0:00～23:00按小时划分的时间段；对每一个路段，依据入口路段编码、入口站编码、出口路段编码、出口站编码筛选出路径起始点分别为该路段起始点的车辆数据，并根据入口日期及时间、出口日期及时间获得车辆通过该路段所用的时间和所处的时段：

δti＝extimej-entimej

其中，δti为车辆通过路段i所用的时间；extimej为车辆j的出口日期及时间；entimej为车辆j的入口日期及时间；运用以上公式计算得到车辆通过该路段所用的时间；

对每一个路段，通过计算每个时段内所有车辆通过该路段所用的时间并进行均值计算，获得该时段内通过该路段所需的行程时间：

其中，δti为该时段内通过路段i所需的行程时间；n为该时段内通过路段i的车辆数；δtj为车辆j通过该路段所用的时间；运用以上公式计算得到该时段内通过该路段所需的行程时间。

进一步地，步骤3)中，根据车辆路径和路段行程时间，以车辆进入路网的时刻为起始时间，依次分配车辆在途经的每一个路段上所花费的时间，计算出车辆抵达途经的每个收费站相关方位的时刻：

t1＝entime

ti＝t(i-1)+δt(i-1,i)

其中，t1为车辆进入路网的时刻，即入口日期及时间；ti为车辆抵达途经的第i个收费站相关方位的时刻；δt(i-1,i)为车辆通过第i-1和第i个收费站所夹路段的行程时间；运用以上公式计算得到车辆抵达途经的每个收费站相关方位的时刻。

进一步地，步骤4)中，所述车辆行程时间分配结果指步骤3)中获得的车辆途经每一个收费站相关方位的时刻，根据车辆途经相邻收费站相关方位的时刻，获得车辆途经各路段起始点的时刻，再根据车辆途经各路段起始点的时刻，将全天通过路段的车辆按时段划分统计车辆数量，获得路段的小时交通量：

其中，qi指路段在第i个时段的交通量；vj指在第i个时段内通过路段的第j辆车，运用以上公式计算得到各路段的小时交通量。

进一步地，步骤5)中，所述交通量推算方法指步骤1)至步骤4)中说明的路段小时交通量推算方法；联网收费系统按上级承建业主单位将高速公路网划分为不同编号的路段；所述高速公路交通调查站点布设规划指在各个路段的两端布设带高清卡口的连续式检测站点。

进一步地，步骤6)中，所述现有站点指已经建设完毕的交通调查站点，将新规划布设的交通调查站点与现有站点的地理位置进行比较，若站点间位置过于贴近，则去除冗余站点，避免重复。

本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：

1、本发明充分利用现有数据资源，构建了完整的高速公路交通量推算流程与方法，在满足交通调查工作的业务需求的前提下，提高了高速联网收费数据的利用率。

2、本发明提出了基于收费数据的交通量推算方法，在此基础上提出了新的高速公路调查站点布设规划方案，在减少布点规模的同时，使得站点覆盖率达到较高水平，并能够获取全面的交通量数据。

附图说明

图1为本发明实施例结合联网收费数据的高速公路交通情况调查站点布设方法的流程图。

图2为本发明实施例获取车辆路径的示意图。

图3为本发明实施例分配车辆行程时间至各路段的示意图。

图4为本发明实施例中的路网分布图。

图5为本发明实施例中的调查站点规划布设图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例：

本实施例提供了一种结合联网收费数据的高速公路交通情况调查站点布设方法，所述方法的流程图如图1所示，包括以下步骤：

1)结合高速公路的路网拓扑结构，分析高速公路联网收费数据，提取车辆路径；

结合如图2所示的高速公路路网拓扑结构，分析如表1所示的高速公路联网收费数据，根据收费数据中的入口站编码等信息获得车辆的行驶路径为1号收费站→2号收费站→3号收费站→4号收费站→6号收费站→8号收费站。

表1

2)分析高速公路联网收费数据，获取各个时段内高速公路路段行程时间；

分析如表2所示的联网收费数据，筛选出路径起止点与路段31端点重合的车辆数据，将这些车辆的出口时间和入口时间做差值δt，并划分至相应的时段，将同个时段内的δt做平均值δt。如在表2中，该路段在9:00～10:00这一时段内的行程时间约为6分钟。

表2

3)结合步骤1)得到的车辆路径和步骤2)得到的路段行程时间，分配车辆行程时间至车辆途经的各个路段；

基于步骤1)与步骤2)所得结果，如图3所示，车辆抵达1号收费站的时刻t1为9:05:28，该时段内1号收费站与2号收费站所夹路段的行程时间δt(1,2)为8分钟，因此车辆抵达2号收费站的时刻t2＝t1+δt(1,2)＝9:13:31。以此类推，可获得车辆抵达所有收费站的时刻。

4)结合车辆行程时间分配结果，计算高速公路各路段的小时交通量；

基于步骤3)所得结果，如表3所示途经路段的车辆信息，可获得全天内通过各个路段的车辆信息以及该车辆通过路段起止点的时刻。按照这两个时刻将车辆划分至相应时段后统计该时段内通过路段的车辆数，即可获得路段的小时交通量。

表3

5)基于交通量推算方法，结合联网收费系统的路段划分，对高速公路各路段进行交通调查站点布设规划；以图4所示路网为研究对象，该路网为广东省的高速公路网，根据广东省联网收费系统划分的102个路段，在各个路段两段布设调查点，所得布点结果如图5所示。

6)结合高速公路现有调查站点，对新规划的调查站点进行比较去除重复。将规划布设调查站点与已建调查站点进行位置比较，选出位置过于贴近的站点，将此位置的新规划站点去除。

以上所述，仅为本发明专利较佳的实施例，但本发明专利的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明专利所公开的范围内，根据本发明专利的技术方案及其发明专利构思加以等同替换或改变，都属于本发明专利的保护范围。