专利名称：一种城市道路交通状态不均衡度检测方法
技术领域：
本发明涉及一种城市道路交通状态不均衡度检测方法，用于城市道路交通管理与控制，属于智能交通研究领域。
背景技术：
科学合理地检测评价城市道路交通状态不均衡度，有助于交通管理者全面了解道路交通运行状况，深入挖掘潜在道路资源，为均衡分配道路资源，诱导交通流合理运行提供数据支撑与决策依据。交通状态的评估是表征交通流运行拥挤程度，实施交通管理与控制措施的基础。从20世纪80年代至今，城市道路交通状态检测判别技术取得了许多进展，国内外学者提出了大量的表征指标、描述模型与计算方法，如道路服务水平和道路拥挤度/区域交通状态判别模型和区域交通状态时空分层模型等。但是这些指标和模型大多针对单个路段、交叉口或路网交通拥挤程度的检测和判别，而忽视了整个路网交通状态不平衡性、不均衡度的检测和评价。路网交通流的不均衡性，导致不同区域交通拥堵状况迥异，虽然总体交通运行状态相同，但各区域的交通状态差异性较大。因此，为了更好的反映路网交通运行状态，挖掘非拥堵区域的道路资源，更快地疏导拥堵区域交通流，更好地引导城市道路交通资源均衡发展，迫切需要获取城市道路交通状态不均衡度信息，建立城市道路交通状态不均衡度的检测和确定方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种城市道路交通状态不均衡度检测方法。该方法的基本思想是以路网下各个路段和交叉口的交通状态指标构造一个反映道路交通状态不均衡度的指标——交通状态均衡系数，利用交通状态均衡系数确定道路交通状态不均衡度。为实现上述目的，本发明提出的城市道路交通状态不均衡度检测方法包括:选择并计算得到路网下各个路段和交叉口交通状态指标、定义道路交通状态均衡系数、计算路段和交叉口交通状态均衡系数以及计算路网交通状态均衡系数，并根据均衡系数确定交叉口不均衡度。本方法的基本步骤如下:
1.一种城市道路交通状态不均衡度检测方法，其特征在于该方法包括以下步骤:
Cl、选择并计算得到城市路网各个路段和交叉口交通状态指标；
c2、定义表征城市道路交通状态不均衡度的指标；
c3、由各个路段和交叉口的交通状态指标，计算道路交通状态不均衡度；
c4、确定路网交通状态不均衡度。步骤Cl的过程包括:
Cl 1、选取路段和交叉口交通状态指标，路段交通状态指标采用交通拥堵指数/，交叉口交通状态指标采用交叉口饱和度I ；
cl2、采集路段交通拥堵指数/所需交通流数据:信息发布间隔内表征路段i的检测断面交通流的平均速度和平均时间占有率又叉口饱和度X所需交通流数据:交叉口左相
位J'进口车道实际交通量、饱和流率S7.、绿灯时间S却和交叉口信号周期C。c 13、计算路网每个路段和交叉口的交通状态指标。①设定速度与速度拥堵指数的关系呈线性关系，且速度的最小值(O)和最大值( )对应速度拥堵指数分别为1、0 ;路段i的速度拥堵指数的计算公式为:
权利要求
1.一种城市道路交通状态不均衡度检测方法，其特征在于该方法包括以下步骤: Cl、选择并计算得到城市路网各个路段和交叉口交通状态指标； c2、定义表征城市道路交通状态不均衡度的指标； c3、由各个路段和交叉口的交通状态指标，计算道路交通状态不均衡度； c4、确定路网交通状态不均衡度。
2.根据权利要求1所述的城市道路交通状态不均衡度检测方法，其特征在于，步骤Cl的过程包括: ClU选取路段和交叉口交通状态指标，路段交通状态指标采用交通拥堵指数J,交叉口交通状态指标采用交叉口饱和度I ；cl2、采集路段交通拥堵指数/所需交通流数据:信息发布间隔内表征路段i的检测断面交通流的平均速度和平均时间占有率Of ;交叉口饱和度Z所需交通流数据:交叉口左相位J进口车道实际交通量^!‘、饱和流率5^.、绿灯时间和交叉口信号周期c ； cl3、计算路网每个路段和交叉口的交通状态指标； ①设定速度与速度拥堵指数的关系呈线性关系，且速度的最小值ο和最大值对应速度拥堵指数分别为1、0 ;路段i的速度拥堵指数的计算公式为:
3.根据权利要求1所述的城市道路交通状态不均衡度检测方法，其特征在于，步骤c2具体是:定义路网交通状态均衡系数MlM3表示路网所有路段或交叉口中，处于非均衡状态的那部分路段/交叉口交通状态指标占总路段/交叉口交通状态指标的百分比，是判断路网交通均衡程度及路网整体交通状况的指标，其值在O到I之间；越接近O就表明路网交通状态越是趋向均衡，路网整体交通状况均衡稳定；反之，不同路段或交叉口的交通状态存在明显差异，路网局部交通拥堵严重，而其它区域交通运行顺畅；路网交通状态均衡系数M取决于路段交通状态均衡系数IG和交叉口交通状态均衡系数(7G。
4.根据权利要求3所述的城市道路交通状态不均衡度检测方法，其特征在于:路段交通状态均衡系数M定义为: 对于路段，用路段拥堵指数表示路段交通拥堵状况；根据各个路段的交通拥堵指数，从交通拥堵指数最低的路段开始排列，一直到拥堵指数最高的路段，可以得到由路段百分比对应各个路段百分比的交通拥堵指数百分比的点组成的曲线，称为均衡系数曲线，实际路段交通状态均衡系数曲线由实际道路的路段拥堵指数一路段分布曲线积分而来，用C7表示；横轴Z代表路段数比例，该比例从低拥堵指数路段开始计算，到100%时才涵盖交通拥堵指数最高的路段，纵轴代表该比例的路段拥堵指数之和占所有路段总拥堵指数的比例；绝对均衡状态，即每条路段的拥堵指数相同，此时，低拥堵指数路段数占总路段数的百分比等于其拥堵指数之和占总拥堵指数的百分比，绝对均衡状态下均衡系数曲线为直线，用G表示；绝对不均衡状态，即只有一条路段非常拥堵，且拥堵指数为1，其它路段完全畅通，拥堵指数都为0，绝对不均衡状态下均衡系数曲线为折线，用^表示-'C1和^之间的差距越小，交通拥堵状况越均衡； IG即为C1和C2间面积与C2和C3间面积之比；均衡系数越小，C7和C2越接近，反映交通拥堵状况越平均；反之，均衡系数越大，C1和^越远离，反映交通拥堵状况集中在部分路段上。
5.根据权利要求3所述的城市道路交通状态不均衡度检测方法，其特征在于:交叉口交通状态均衡系数CrG定义为: 对于交叉口，用交叉口饱和度表示交叉口交通拥堵状况；根据各个交叉口的饱和度，从饱和度最低的交叉口开始排列，一直到饱和度最高的交叉口，可以得到由交叉口百分比对应各个交叉口百分比的饱和度百分比的点组成的曲线，称为均衡系数曲线，实际交叉口交通状态均衡系数曲线由实际道路交叉口饱和度一交叉口分布曲线积分而来，用&表示；同样，横轴^代表交叉口数比例，该比例从低饱和度交叉口开始计算，到ioo%时才涵盖饱和度最高的交叉口，纵轴代表该比例的交叉口饱和度之和占所有交叉口总饱和度的比率；绝对均衡状态，即每个交叉口的饱和度相同，此时，低饱和度交叉口数占总交叉口数的百分比等于其饱和度之和占总饱和度的百分比，绝对均衡状态下交叉口均衡系数曲线为直线，用&表示；绝对不均衡状态，即只有一个交叉口非常拥堵，且饱和度为1，其它交叉口完全畅通，饱和度都为0，此时交叉口均衡系数曲线为折线，用^表示'C1和G之间的差距越小，交通拥堵状况越均衡； CfG即为C1和C2间面积与C2和C3间面积之比；均衡系数越小，C7和C2越接近，反映交通拥堵状况越均衡；反之，均衡系数越大，C1和^越远离，反映交通拥堵集中在部分交叉口上。
6.根据权利要求1所述的城市道路交通状态不均衡度检测方法，其特征在于，步骤c3的计算过程包括:c31、计算路段交通状态均衡系数尺G 首先计算C2和C3间面积,结果为1/2 ;其次通过计算C1和C3间面积来计算C1和C2间面积；由于q是一条不规则的曲线，无法直接计算C1和C3间面积，因此采用近似梯形的面积来代替；将路网下所有路段按拥堵指数由低到高顺序排列，分为拥堵指数相等的/7组，从第I组到第I组路段累积拥堵指数占全部路段总拥堵指数的比重为IF1,以累计到第I组的比重Iirl为下底，累计到第7-1的比重Ifl !为上底，以每组路段占全部路段的比例即Vn为高，计算一个个小梯形的面积，并加总，即得到近似C1和C3间的面积:
7.根据权利要求1所述的城市道路交通状态不均衡度检测方法，其特征在于，步骤c4的具体过程包括:c41、等级划分将路网均衡系数細] 划分为5个等级，用以评价路网交通拥堵程度的均衡性； 路网均衡系数纖]!等级划分表
全文摘要
本发明提供了一种城市道路交通状态不均衡度检测方法。现有城市道路交通状态检测判别技术大多针对交通拥挤程度的判别，而忽视了整个路网交通状态的不平衡性。本发明的基本思想是用路网下各个路段和交叉口的交通状态指标构造交通状态均衡系数，继而确定道路交通状态不均衡度，包括选择并计算路网下各个路段和交叉口交通状态指标、定义道路交通状态均衡系数、计算路段/交叉口以及路网交通状态均衡系数，并根据均衡系数额划分等级确定交叉口不均衡度。本发明弥补了原始交通状态判别方法技术的不足，有助于全面检测和评价城市道路交通运行状况，深入挖掘潜在道路资源，为均衡分配道路资源，诱导交通流合理运行提供数据支撑与决策依据。
文档编号G08G1/01GK103198658SQ201310097388
公开日2013年7月10日 申请日期2013年3月25日 优先权日2013年3月25日
发明者金盛, 付凤杰, 王殿海, 马东方, 汤月华 申请人:浙江大学