一种基于路网拓扑结构的交通状态评定方法及系统与流程

本发明涉及交通状态评定
技术领域：
，尤其是涉及一种基于路网拓扑结构的交通状态评定方法。
背景技术：
：近年来，随着城市路网智能控制与管理技术的发展不断加快，交通状态评定已成为众多大中型城市的交通管理的重要手段，但是由于城市道路和城市基础设施建设、翻新等，会导致现实情况下道路交通检测器出现故障而使得一段时间内某路段的交通流量数据缺失从而不可获取(是指不可直接获取)，亟需一种技术方案确定这种不可获取的交通流量数据，以评定当前不可获取流量值的路段的交通状态，使得整个路网的交通状态的评定准确而全面，从而提高城市路网管控的全面性和普遍性。技术实现要素：本发明的目的在于至少克服上述一种技术不足，提出一种基于路网拓扑结构的交通状态评定方法及系统。一方面，本发明提供一种基于路网拓扑结构的交通状态评定方法，当路段为当前不可获取流量值的路段时，有以下步骤：根据目标路段的上游路段流量值或下游路段流量值，确定目标路段与上游路段间的权重系数，或目标路段与下游段间的权重系数；根据目标路段与上游路段间的权重系数，或目标路段与下游段间的权重系数，以及目标路段的上游路段或下游路段的当前流量值，确定目标路段的当前流量值；根据所述目标路段当前流量值，确定路段行程时间比，根据路段行程时间比，确定路段交通拥堵状态。进一步地，当路段为当前可获取流量值的路段时，所述基于路网拓扑结构的交通状态评定方法，有以下步骤：获取路段的实际流量值，根据所述路段的实际流量值和道路等级评定的bpr函数的参数，确定路段实际行程时间；根据路段实际行程时间和路段自由流行程时间，确定路段行程时间比，根据路段行程时间比，确定路段交通拥堵状态。进一步地，所述根据目标路段的上游路段流量值，确定目标路段与上游路段间的权重系数，具体包括，利用公式确定目标路段与上游路段间的权重系数；其中，t为目标路段的历史流量值，为目标路段的历史流量均值，若x为一级上游路段的流量值，为上游一级路段的流量均值，则a、b为目标路段与一级上游路段间的权重系数，若x为上游二级路段的流量值，为上游二级路段的流量均值，则a、b为目标路段与上游二级路段间的权重系数。进一步地，所述根据目标路段的下游路段流量值，确定目标路段与下游段间的权重系数，具体包括，利用公式确定目标路段与下游路段间的权重系数；其中，t为目标路段的历史流量值，为目标路段的历史流量均值，若x为下游一级路段的流量值，为下游一级路段的流量均值，则a、b为目标路段与下游一级路段间的权重系数，若x为下游二级路段的流量值，为下游二级路段的流量均值，则a、b为目标路段与下游二级路段间的权重系数。进一步地，所述根据目标路段与上游路段间的权重系数，或目标路段与下游段间的权重系数，以及目标路段的上游路段或下游路段的当前流量值，确定目标路段的当前流量值，具体包括，利用公式y＝a+bx确定目标路段的当前流量值。另一方面，本发明还提供了一种基于路网拓扑结构的交通状态评定系统，包括交通状态评定模块一，所述交通状态评定模块一包括权重系数确定单元、目标路段当前流量值确定单元和交通拥堵状态确定单元；所述权重系数确定单元，用于根据目标路段的上游路段流量值或下游路段流量值，确定目标路段与上游路段间的权重系数，或目标路段与下游段间的权重系数；所述目标路段当前流量值确定单元，用于根据目标路段与上游路段间的权重系数，或目标路段与下游段间的权重系数，以及目标路段的上游路段或下游路段的当前流量值，确定目标路段的当前流量值；交通拥堵状态确定单元，用于根据所述目标路段当前流量值，确定路段行程时间比，根据路段行程时间比，确定路段交通拥堵状态。进一步地，所述基于路网拓扑结构的交通状态评定系统还包括交通状态评定模块二，所述交通状态评定模块二用于对当前可获取流量值的路段的交通状态进行评定，具体包括，获取路段的实际流量值，根据所述路段的实际流量值和道路等级评定的bpr函数的参数，确定路段实际行程时间；根据路段实际行程时间和路段自由流行程时间，确定路段行程时间比，根据路段行程时间比，确定路段交通拥堵状态。进一步地，所述权重系数确定单元根据目标路段的上游路段流量值，确定目标路段与上游路段间的权重系数，具体包括，利用公式确定目标路段与上游路段间的权重系数；其中，t为目标路段的历史流量值，为目标路段的历史流量均值，若x为一级上游路段的流量值，为上游一级路段的流量均值，则a、b为目标路段与一级上游路段间的权重系数，若x为上游二级路段的流量值，为上游二级路段的流量均值，则a、b为目标路段与上游二级路段间的权重系数。进一步地，所述权重系数确定单元，根据目标路段的下游路段流量值，确定目标路段与下游段间的权重系数，具体包括，利用公式确定目标路段与下游路段间的权重系数；其中，t为目标路段的历史流量值，为目标路段的历史流量均值，若x为下游一级路段的流量值，为下游一级路段的流量均值，则a、b为目标路段与下游一级路段间的权重系数，若x为下游二级路段的流量值，为下游二级路段的流量均值，则a、b为目标路段与下游二级路段间的权重系数。进一步地，所述目标路段当前流量值确定单元，根据目标路段与上游路段间的权重系数，或目标路段与下游段间的权重系数，以及目标路段的上游路段或下游路段的当前流量值，确定目标路段的当前流量值，具体包括，利用公式y＝a+bx确定目标路段的当前流量值。与现有技术相比，本发明的有益效果包括：当路段为当前不可获取流量值的路段时，根据目标路段的上游路段流量值或下游路段流量值，确定目标路段与上游路段间的权重系数，或目标路段与下游段间的权重系数；根据目标路段与上游路段间的权重系数，或目标路段与下游段间的权重系数，以及目标路段的上游路段或下游路段的当前流量值，确定目标路段的当前流量值；根据所述目标路段当前流量值，确定路段行程时间比，根据路段行程时间比，确定路段交通拥堵状态。确定了当前不可获取流量值的路段的交通流量数据，从而实现了对当前不可获取流量值的路段的交通状态评定。附图说明图1是本发明实施例1所述的当路段为当前不可获取流量值的路段时，所述基于路网拓扑结构的交通状态评定方法的流程示意图；图2是本发明实施例1所述的决策树判别交通拥堵状态的示意图；图3是本发明实施例1所述的标定的目标路段影响范围内的路网示意图。具体实施方式为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。实施例1本发明的实施例提供了一种基于路网拓扑结构的交通状态评定方法，当路段为当前不可获取流量值的路段时，有以下步骤：根据目标路段的上游路段流量值或下游路段流量值，确定目标路段与上游路段间的权重系数，或目标路段与下游段间的权重系数；根据目标路段与上游路段间的权重系数，或目标路段与下游段间的权重系数，以及目标路段的上游路段或下游路段的当前流量值，确定目标路段的当前流量值；根据所述目标路段当前流量值，确定路段行程时间比，根据路段行程时间比，确定路段交通拥堵状态。当路段为当前不可获取流量值的路段时，所述基于路网拓扑结构的交通状态评定方法的流程示意图，如图1所示；需要说明的是，当前可获取流量值的路段，即此路段可通过配备在路段上的检测器等设备获取路段流量值，当前不可获取流量值的路段，即当前时刻此路段不能通过检测器等设备获取此路段流量值，原因可能是检测器出现故障等；优选的，当路段为当前可获取流量值的路段时，所述基于路网拓扑结构的交通状态评定方法，有以下步骤：获取路段的实际流量值，根据所述路段的实际流量值和道路等级评定的bpr函数的参数，确定路段实际行程时间；根据路段实际行程时间和路段自由流行程时间，确定路段行程时间比，根据路段行程时间比，确定路段交通拥堵状态。一个具体实施例中，根据路阻函数公式获取路段实际行程时间t(q)，其中，t0为路段自由流行程时间；α、β为根据道路等级标定的bpr函数的参数；f(n)为实际路段流量值；c为路段通行能力(自由流流量值)；bpr函数参数取值表，如表1所示；表1根据表1可以得到α、β；由公式得到路段行程时间比，其中，rv为路段行程时间比，即路段实时行程时间与路段自由流行程时间之比；路段行程时间比值判别表和交通拥堵指数划分表，分别可得到道路拥堵等级和拥堵指数，所述路段行程时间比值判别表和交通拥堵指数划分表，分别如表2、表3所示；表2道路拥堵等级畅通基本畅通轻度拥堵中度拥堵严重拥堵行程时间比[1，1.2)[1.2，1.5)[1.5，1.8)[1.8，2.0)[2.0，+∞]表3畅通基本畅通轻度拥堵中度拥堵严重拥堵无数据拥堵指数123456也可以使用决策树判别法对交通状态(道路拥堵等级)进行等级划分，决策树判别交通拥堵状态的示意图，如图2所示；优选的，所述根据目标路段的上游路段流量值，确定目标路段与上游路段间的权重系数，具体包括，利用公式确定目标路段与上游路段间的权重系数；其中，t为目标路段的历史流量值，为目标路段的历史流量均值，若x为上游一级路段的流量值，为上游一级路段的流量均值，则a、b为目标路段与上游一级路段间的权重系数，若x为上游二级路段的流量值，为上游二级路段的流量均值，则a、b为目标路段与上游二级路段间的权重系数。优选的，所述根据目标路段的下游路段流量值，确定目标路段与下游段间的权重系数，具体包括，利用公式确定目标路段与下游路段间的权重系数；其中，t为目标路段的历史流量值，为目标路段的历史流量均值，若x为下游一级路段的流量值，为下游一级路段的流量均值，则a、b为目标路段与下游一级路段间的权重系数，若x为下游二级路段的流量值，为下游二级路段的流量均值，则a、b为目标路段与下游二级路段间的权重系数。对于当前不可获取流量值的路段，可以通过路网拓扑结构分类，通过提取缺乏检测器路段(当前不可获取流量值的路段)的相应拓扑结构数据，对其进行分类，形成路网拓扑分类数据集；基于最小二乘法系数标定的参数训练，根据路网拓扑分类数据集以及相应的历史交通流数据，在各个时间粒度上训练相应的路段融合参数(权重系数)；一个具体实施例中，将一天划分为时间跨度为15min的96个时间段，分别获取这96个时间段的当前道路平均交通流量；标定需要判定的link段(目标路段)流量值；层次为l，当l＝1时为一级，l＝2时为二级；上游标识符为u，下游标识符为d；一级路段类型为i，i取快速路、主干路、次干路、支路、高速路、快速路辅路六种类型；二级路段类型为i，i取快速路、主干路、次干路、支路、高速路、快速路辅路六种类型；则上游一级link段流量下游一级link段流量上游二级link段流量下游二级link段流量标定的目标路段影响范围内(二级)的路网示意图，如图3所示；其中，中间粗线部分为目标路段，与之相邻的为上/下一级游路段，与上/下一级游路段相邻的为上/下二级游路段，具体的，q0主、分别对应目标路段、上游一级路段、上游二级路段、下游一级路段、下游二级路段；对路段间流量关系采用一元线性回归函数来描述，构建回归函数公式y＝a+bx，y为目标路段流量值，x为目标路段的影响范围内上/下游路段流量值；需要先标定一元线性回归函数的参数值即a、b(目标路段与上游路段间的权重系数或目标路段与下游路段间的权重系数)；利用历史上工作日及非工作日的全天流量(该全天流量为一天内有数据的15min流量)数据，计算参数a、b的值，采用最小二乘解的方法对a、b的标定，得到利用流量数据计算参数的公式为：其中，为x的均值，在进行a、b参数标定训练时，为添加进自变量数据集的上/下游路段工作日/非工作日全天流量数据；为x2的均值；为t的均值，在进行a、b参数标定训练时，为添加进因变量数据集的目标路段工作日/非工作日全天流量数据，优选的，所述根据目标路段与上游路段间的权重系数，或目标路段与下游段间的权重系数，以及目标路段的上游路段或下游路段的当前流量值，确定目标路段的当前流量值，具体包括，利用公式y＝a+bx确定目标路段的当前流量值。根据上述一元线性回归函数，确定考虑了道路等级的路网拓扑结构回归函数参数符号在路段权重标定的过程中，目标路段与一级上游路段间的权重系数为与一级下游路段间的权重系数为与二级上游路段间的权重系数为与二级下游路段间的权重系数为根据y＝a+bx，有为历史数据中标定的link段(目标路段)15min流量均值，为上游一级link段15min流量均值下游一级link段15min流量均值上游二级link段15min流量均值或者下游二级link段15min流量均值将全天的15min粒度的流量值进行拟合，得到权重参数值(目标路段与上游路段间的权重系数和目标路段与下游路段间的权重系数)，以一级上游为例，权重参数值的计算公式为：根据上游一级路段计算目标路段当前流量：根据下游一级路段计算目标路段当前流量：根据上游二级路段计算目标路段当前流量：根据上游二级路段计算目标路段当前流量：在上述计算目标路段当前流量的公式中，若任一可以得到，即可将目标路段流量值代入路阻函数公式流量参数，通过计算当前目标路段行程时间比，从而判别路段拥堵等级。实施例2本发明实施例提供了一种基于路网拓扑结构的交通状态评定系统，包括交通状态评定模块一，所述交通状态评定模块一包括权重系数确定单元、目标路段当前流量值确定单元和交通拥堵状态确定单元；所述权重系数确定单元，用于根据目标路段的上游路段流量值或下游路段流量值，确定目标路段与上游路段间的权重系数，或目标路段与下游段间的权重系数；所述目标路段当前流量值确定单元，用于根据目标路段与上游路段间的权重系数，或目标路段与下游段间的权重系数，以及目标路段的上游路段或下游路段的当前流量值，确定目标路段的当前流量值；交通拥堵状态确定单元，用于根据所述目标路段当前流量值，确定路段行程时间比，根据路段行程时间比，确定路段交通拥堵状态。优选的，所述基于路网拓扑结构的交通状态评定系统还包括交通状态评定模块二，所述交通状态评定模块二用于对当前可获取流量值的路段的交通状态进行评定，具体包括，获取路段的实际流量值，根据所述路段的实际流量值和道路等级评定的bpr函数的参数，确定路段实际行程时间；根据路段实际行程时间和路段自由流行程时间，确定路段行程时间比，根据路段行程时间比，确定路段交通拥堵状态。优选的，所述权重系数确定单元根据目标路段的上游路段流量值，确定目标路段与上游路段间的权重系数，具体包括，利用公式确定目标路段与上游路段间的权重系数；其中，t为目标路段的历史流量值，为目标路段的历史流量均值，若x为一级上游路段的流量值，为上游一级路段的流量均值，则a、b为目标路段与一级上游路段间的权重系数，若x为上游二级路段的流量值，为上游二级路段的流量均值，则a、b为目标路段与上游二级路段间的权重系数。优选的，所述权重系数确定单元，根据目标路段的下游路段流量值，确定目标路段与下游段间的权重系数，具体包括，利用公式确定目标路段与下游路段间的权重系数；其中，t为目标路段的历史流量值，为目标路段的历史流量均值，若x为下游一级路段的流量值，为下游一级路段的流量均值，则a、b为目标路段与下游一级路段间的权重系数，若x为下游二级路段的流量值，为下游二级路段的流量均值，则a、b为目标路段与下游二级路段间的权重系数。优选的，所述目标路段当前流量值确定单元，根据目标路段与上游路段间的权重系数，或目标路段与下游段间的权重系数，以及目标路段的上游路段或下游路段的当前流量值，确定目标路段的当前流量值，具体包括，利用公式y＝a+bx确定目标路段的当前流量值。本发明提供了一种基于路网拓扑结构的交通状态评定方法及系统，当路段为当前不可获取流量值的路段时，对当前不可获取流量值的路段的交通状态评定时，根据目标路段的上游路段流量值或下游路段流量值，确定目标路段与上游路段间的权重系数，或目标路段与下游段间的权重系数；根据目标路段与上游路段间的权重系数，或目标路段与下游段间的权重系数，以及目标路段的上游路段或下游路段的当前流量值，确定目标路段的当前流量值；根据所述目标路段当前流量值，确定路段行程时间比，根据路段行程时间比，确定路段交通拥堵状态；确定了当前不可获取流量值的路段的交通流量数据，从而实现对当前不可获取流量值的路段的交通状态评定；当路段为当前可获取流量值的路段时，获取路段的实际流量值，根据所述路段的实际流量值和道路等级评定的bpr函数的参数，确定路段实际行程时间；根据路段实际行程时间和路段自由流行程时间，确定路段行程时间比，根据路段行程时间比，确定路段交通拥堵状态；实现了对当前可获取流量值的路段的交通状态评定；通过上述对两者情况下的路段评定，以准确而全面地实现了对整个路网的交通状态的评定，为提高了城市路网管控的全面性和普遍性奠定了基础。以上所述本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所做出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。当前第1页1 2 3