一种城市快速路拥堵原因分析的方法与流程

1.本发明涉及一种城市快速路拥堵原因分析的方法，属于交通技术领域。


背景技术：

2.近年来汽车保有量不断增加，加上新城区的不断建设，职住通勤距离逐年上升，各城市为提高中远途通勤效率，有条件的城市都在修建城市快速路，希望能做到全域贯通、高快一体化的快速路网络，来缓解城市的交通拥堵状况。但随着交通聚集效应的影响，快速路的拥堵状态越来越严重，从开始的高峰期拥堵，逐步发展到平峰期的常规拥堵。因此，为了提高快速路通行效率，急需实时、快速的寻找拥堵原因，提示快速路通行效率。
3.当前对于交通拥堵的发现主要是通过视频设备监控和实时动态交通信息，但无法准确判断拥堵成因，只能依靠交警现场疏解或等待车流高峰结束来缓解拥堵。


技术实现要素：

4.针对现有技术的不足，本发明提供一种城市快速路拥堵原因分析的方法，可实时、快速的判断拥堵原因，为缓解拥堵提供有效的建议。
5.术语解释：
6.link：也称路链link，是组成道路的最小的数字单元。一段道路通常由一个或者多个link组成。例如，长度为500m的a路段可以由3个link组成，每个link的长度可以相同，也可以不同。link的长度可以根据道路的实际情况进行设定，每个link拥有自身的唯一身份标识(identity，id)，并且在服务器中有与各个link相匹配的link的信息，包括：link的长度、宽度、车道数(三车道、四车道等)、道路等级以及是否有红绿灯等。
7.link组合：有些link只有3-5m，无实际价值，应该将link合并，形成link组合。
8.实时交通流数据：即实时路况数据，属于动态的交通流数据，以link为基本单元，主要包括时间戳，link的id，link长度以及link旅行时间等信息，用于表征目标区域内的每个地点的实时道路通行情况和目标区域整体的实时道路通行情况。
9.卡口过车流量数据：车辆通过卡口后会形成一条过车数据，包括车牌号、车辆类型、过车时间、实景照片等，通过卡口过车数据，可以实时计算该路段过车流量数，通过历史过车数据，可以找到路段的最大通行流量、理论通行能力(高峰期流量到达一定阈值后开始下降，路段速度下降、指数升高，代表达到理论通行能力)。
10.上述的link是地图道路数据表达的最小单元，是公共渠道可以获取的信息；
11.实时交通流数据，即实时路况数据是道路的实时运行情况，常见的表达方式是地图上的红、黄、绿路况，是公共渠道可以获取的信息；
12.卡口过车流量数据是交通行业特有数据，可以从各地交警支队、交通局等相关单位的卡口设备获取。
13.本发明采用以下技术方案：
14.一种城市快速路拥堵原因分析的方法，包括以下步骤：
15.一、前置条件：
16.(1)使用link或link组合对快速路进行精细化建模和分组，获取匝道与桥上桥下道路的交汇位置，该交汇位置是快速路与出口匝道或入口匝道的连接点；
17.本发明的精细化建模即采用道路最小单元link表达路网，地图数据本身就是通过link来进行表达的，属于常用方法；
18.分组是将快速路、以及与该快速路对应的匝道、辅路分为一组，如快速路出口或入口前方和后方1000m内的所有link，加上匝道link、出口或入口对应的辅路前方或后方500m内所有的link，分组可通过人工的方式在地图上进行标注。
19.(2)通过卡口过车流量数据获取卡口对应路段的实时通行流量及理论通行能力；
20.二、实时计算：
21.(3)基于实时交通流数据获取拥堵信息，包括拥堵link、实时速度和基于link的拓扑关系，判断是否有多条连续拥堵link，获取完整的拥堵路段，通行方向下游终点即为拥堵路段的拥堵源头；
22.本步骤中，link的拓扑关系源自于地图数据中路网数据的关系，link是道路表述的最小单位，link之间在地图数据采集生成的过程中就自带拓扑关系。
23.优选的，不同道路类型对拥堵速度的定义不同，对于城市快速路的拥堵可查看下表1，本步骤中，拥堵主要是指中度拥堵和严重拥堵，即平均速度为[0，30)。
[0024]
表1：城市快速路拥堵分级表
[0025][0026]
优选的，路段的上游、下游的定义方式是依照车流通行方向，路段的前方为下游，后方为上游，上游、下游以路段中心为界。
[0027]
(4)基于精细化建模的分组数据，寻找拥堵源头上下游出入口；
[0028]
(5)若拥堵周边只有出口匝道，出口匝道位于拥堵路段下游或末段，则进行以下判断：
[0029]
(5-1)若出口匝道拥堵，则追溯下游路段，若下游路段拥堵，得到拥堵原因为：快速路桥下道路或快速路辅路拥堵导致匝道通行能力下降造成拥堵；
[0030]
(5-2)若出口匝道拥堵，则追溯下游路段，若下游路段不拥堵，只出口匝道拥堵，则初步判断拥堵原因为出口匝道车流量超过匝道理论通行能力，然后验证近5分钟内出口匝道卡口流量是否超过匝道理论通行能力的90％，若是，则确认拥堵原因为匝道车流量较大，
匝道拥堵导致快速路拥堵；
[0031]
(5-3)若出口匝道拥堵，则追溯下游路段，若下游路段不拥堵，只出口匝道拥堵，验证近5分钟内出口匝道卡口流量是否超过匝道理论通行能力的90％，若不是，则拥堵原因为：出口匝道事故，出口匝道拥堵，导致快速路拥堵；
[0032]
(5-4)若出口匝道不拥堵，则验证近5分钟内快速路卡口流量是否超过匝道理论通行能力的90％，若是，则确认拥堵原因为：快速路车流量较大，导致快速路拥堵；
[0033]
(5-5)若出口匝道不拥堵，则验证近5分钟内快速路卡口流量是否超过匝道理论通行能的90％力，若不是，判断拥堵原因为：快速路事故；
[0034]
(6)若拥堵周边包含入口匝道和出口匝道，出口匝道位于拥堵路段下游或末段，则先依照步骤(5-1)、(5-2)、(5-3)判断，若均不满足，则：
[0035]
(6-1)判断入口匝道卡口流量，验证近5分钟内入口匝道卡口流量是否超过匝道理论通行能力的90％，若是，判断拥堵原因为：入口车流量较大，导致快速路拥堵；
[0036]
(6-2)判断入口匝道卡口流量，则验证近5分钟内入口匝道卡口流量是否超过匝道理论通行能力的90％，若不是，则转至步骤(5-4)、(5-5)；
[0037]
(7)若拥堵周边包含入口匝道和出口匝道，出口匝道位于拥堵中段或上游，则依照步骤(6-1)、(6-2)判断；
[0038]
(8)若拥堵周边只包含入口匝道，则依照步骤(6-1)、(6-2)判断。
[0039]
优选的，拥堵周边是指拥堵前后300m范围内。
[0040]
本发明中，未详尽之处，均可采用现有技术进行。
[0041]
本发明的有益效果为：
[0042]
1、本发明能够通过拥堵位置的link拓扑关系，快速精确找到拥堵源头并分析拥堵原因。
[0043]
2、本发明可实时、快速的判断拥堵原因，为缓解拥堵提供有效的建议，如出口匝道拥堵，需要对桥下或辅路前方信号配时做出优化，入口车流量大可以通过诱导或信号控制进行分流。
[0044]
3、本发明有助于对拥堵原因进行大数据研判分析，可以找到快速路拥堵规律，提高快速路通行效率，逐步做到“密而不堵、慢而不停”。
附图说明
[0045]
图1为本发明的城市快速路拥堵原因分析的方法的流程图。
具体实施方式：
[0046]
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述，但不仅限于此，本发明未详尽说明的，均按本领域常规技术。
[0047]
实施例1：
[0048]
一种城市快速路拥堵原因分析的方法，如图1所示，包括以下步骤：
[0049]
一、前置条件：
[0050]
(1)使用link或link组合对快速路进行精细化建模和分组，获取匝道与桥上桥下道路的交汇位置，该交汇位置是快速路与出口匝道或入口匝道的连接点；
[0051]
本实施例1的精细化建模即采用道路最小单元link表达路网，地图数据本身就是通过link来进行表达的，属于常用方法；
[0052]
分组是将快速路、以及与该快速路对应的匝道、辅路分为一组，如快速路出口或入口前方和后方1000m内的所有link，加上匝道link、出口或入口对应的辅路前方或后方500m内所有的link，分组可通过人工的方式在地图上进行标注。
[0053]
(2)通过卡口过车流量数据获取卡口对应路段的实时通行流量及理论通行能力；
[0054]
二、实时计算：
[0055]
(3)基于实时交通流数据获取拥堵信息，包括拥堵link，实时速度，基于link的拓扑关系，判断是否有多条连续拥堵link，获取完整的拥堵路段，通行方向下游终点即为拥堵路段的拥堵源头；
[0056]
本步骤中，link的拓扑关系源自于地图数据中路网数据的关系，link是道路表述的最小单位，link之间在地图数据采集生成的过程中就自带拓扑关系；
[0057]
(4)基于精细化建模的分组数据，寻找拥堵源头上下游出入口；
[0058]
(5)若拥堵周边只有出口匝道，出口匝道位于拥堵路段下游或末段，则进行以下判断：
[0059]
(5-1)若出口匝道拥堵，则追溯下游路段，若下游路段拥堵，得到拥堵原因为：快速路桥下道路或快速路辅路拥堵导致匝道通行能力下降造成拥堵；
[0060]
(5-2)若出口匝道拥堵，则追溯下游路段，若下游路段不拥堵，只出口匝道拥堵，则初步判断拥堵原因为出口匝道车流量超过匝道理论通行能力，然后验证近5分钟内出口匝道卡口流量是否超过匝道理论通行能力的90％，若是，则确认拥堵原因为匝道车流量较大，匝道拥堵导致快速路拥堵；
[0061]
(5-3)若出口匝道拥堵，则追溯下游路段，若下游路段不拥堵，只出口匝道拥堵，验证近5分钟内出口匝道卡口流量是否超过匝道理论通行能力的90％，若不是，则拥堵原因为：出口匝道事故，出口匝道拥堵，导致快速路拥堵；
[0062]
(5-4)若出口匝道不拥堵，则验证近5分钟内快速路卡口流量是否超过匝道理论通行能力的90％，若是，则确认拥堵原因为：快速路车流量较大，导致快速路拥堵；
[0063]
(5-5)若出口匝道不拥堵，则验证近5分钟内快速路卡口流量是否超过匝道理论通行能的90％力，若不是，判断拥堵原因为：快速路事故；
[0064]
(6)若拥堵周边包含入口匝道和出口匝道，出口匝道位于拥堵路段下游或末段，则先依照步骤(5-1)、(5-2)、(5-3)判断，若均不满足，则：
[0065]
(6-1)判断入口匝道卡口流量，验证近5分钟内入口匝道卡口流量是否超过匝道理论通行能力的90％，若是，判断拥堵原因为：入口车流量较大，导致快速路拥堵；
[0066]
(6-2)判断入口匝道卡口流量，则验证近5分钟内入口匝道卡口流量是否超过匝道理论通行能力的90％，若不是，则转至步骤(5-4)、(5-5)；
[0067]
(7)若拥堵周边包含入口匝道和出口匝道，出口匝道位于拥堵中段或上游，则依照步骤(6-1)、(6-2)判断；
[0068]
(8)若拥堵周边只包含入口匝道，则依照步骤(6-1)、(6-2)判断。
[0069]
实施例2：
[0070]
一种城市快速路拥堵原因分析的方法，如实施例1所述，所不同的是，不同道路类
型对拥堵速度的定义不同，对于城市快速路的拥堵可查看下表1，本实施例中，拥堵主要是指中度拥堵和严重拥堵，即平均速度为[0，30)。
[0071]
表1：城市快速路拥堵分级表
[0072][0073]
路段的上游、下游的定义方式是依照车流通行方向，路段的前方为下游，后方为上游，上游、下游以路段中心为界。
[0074]
实施例3：
[0075]
一种城市快速路拥堵原因分析的方法，如实施例1所述，所不同的是，拥堵周边是指拥堵前后300m范围内。
[0076]
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。