一种基于车辆拥堵状态判别的微观仿真拥堵信息统计方法与流程

本发明涉及交通工程中的交通仿真领域，具体是一种基于车辆拥堵状态判别的微观仿真拥堵信息统计方法。

背景技术：

1、交通环境感知是交通运营体系中必不可少的部分，交通环境感知可以为交通的运营和管理提供数据支持。车辆拥堵检测是交通环境感知中重要的组成部分，车辆拥堵检测可以及时发现拥堵路段，交通运营管理部门根据拥堵情况制定可行的解决措施来疏通车辆拥堵。

2、由于交通系统的特殊性，考虑成本及可操作性，大量的实验和评估无法在真实交通环境中进行，因此交通仿真是评估交通运行状况的常用手段，其中微观交通仿真将车辆的微观行为进行了刻画，常用于精细化的仿真评估任务中。在众多仿真软件中，sumo(simulation of urban mobility)是一款具有代表性的开源微观交通仿真软件，具有良好的二次开发接口，同时具有高计算速度。

3、现有的交通仿真工具如sumo中也提供了拥堵检测的相关功能，但其大多缺少对拥堵结构的持续追踪，常常只能输出宏观层面参数的统计性结果，如平均长度、最大长度等，而不能输出具体某一处拥堵开始和结束的具体时间和位置。且仿真环境中的检测器常常需要手段设置，同时检测结果受限于单个检测器的尺度，检测的输出结果较为零散，缺少对整体拥堵情况的统计，从而造成拥堵检测结果的精细度不高，无法满足精细化管控的需求。

技术实现思路

1、本发明的目的是克服上述背景技术中的不足，提供一种基于车辆拥堵状态判别的微观仿真拥堵信息统计方法，以实现仿真环境中拥堵检测的精细化管控。

2、本发明的技术方案是：

3、一种基于车辆拥堵状态判别的微观仿真拥堵信息统计方法，包括以下步骤：

4、s1、仿真运行前，收集检测区域配置参数，基于微观仿真软件，在基础仿真环境中，对检测区域进行自动化配置，得到若干拥堵检测单元；

5、s2、仿真运行过程中，在每个仿真时间步对步骤s1的各拥堵检测单元内的车辆拥堵状态进行判定，得到每个拥堵检测单元对应的拥堵车辆列表；

6、s3、依次检查步骤s2得到的各拥堵车辆列表中的车辆，识别出拥堵车辆队列，构建各拥堵检测单元的单元拥堵结构；

7、s4、对步骤s3构建的单元拥堵结构进行集合和筛选处理，最终在仿真结束后输出拥堵信息。

8、所述步骤s1中，检测区域配置参数包含检测区域起终点地理信息参数和拥堵检测阈值信息参数；

9、所述检测区域起终点地理信息参数包括经纬度坐标、道路方向、道路类型；所述拥堵检测阈值信息参数包括速度阈值、时间阈值、距离阈值、拥堵持续时间阈值、车辆数阈值。

10、所述步骤s1中，检测区域的自动化配置包括：

11、s1.1、检测区域起终点匹配

12、首先读入仿真路网，再将经纬度转化为xy坐标，之后以一定的搜索半径，得到搜索半径内路网上的边，将与起终点距离最近的边作为匹配结果；

13、s1.2、检测区域路径提取

14、依据匹配结果，得到需要布设检测器区段内所有的边；

15、s1.3、拥堵检测单元构建

16、利用拥堵检测阈值信息参数，以车道为单位，在所有需要布设检测器的边上构建拥堵检测单元。

17、所述步骤s2包括：

18、采用阈值判定法对各拥堵检测单元内的车辆拥堵状态进行判定：遍历所有拥堵检测单元，首先基于速度阈值，筛选出拥堵检测单元内行驶速度低于阈值的低速行驶车辆，之后基于时间阈值，将低速行驶时间超过阈值的车辆判定为拥堵状态，加入拥堵车辆列表；

19、所述拥堵车辆列表包括车辆id、位置、速度。

20、所述步骤s3包括：

21、s3.1：拥堵车辆列表排序

22、将各拥堵检测单元的拥堵车辆列表内的车辆按从车道下游到车道上游的方向进行排序；

23、s3.2：拥堵车辆队列识别

24、按顺序检查拥堵车辆列表中的车辆；

25、若车辆位于拥堵检测单元的某一拥堵车辆队列中，则更新该拥堵车辆队列中该车辆的位置和速度，若车辆不在拥堵检测单元的任何拥堵车辆队列中，则基于距离阈值寻找可加入的拥堵车辆队列；

26、若该车辆处于同一拥堵车辆队列的头部和尾部之间，或者，该车辆与某一拥堵车辆队列的头部或尾部的距离小于距离阈值，则加入该拥堵车辆队列；

27、若没有找到该车辆可加入的拥堵车辆队列，则新建一个拥堵车辆队列，该车辆为拥堵车辆队列的第一辆车，将当前仿真时刻作为该拥堵车辆队列的开始时间；

28、s3.3：拥堵车辆队列更新

29、每个仿真步结束后，对拥堵车辆队列的信息进行更新，若车辆已离开该拥堵检测单元，或者，车辆的速度恢复到速度阈值以上，则从拥堵车辆队列中移除该车辆；

30、当拥堵车辆队列不为空时，更新拥堵车辆队列的头部和尾部，将当前仿真时刻作为拥堵车辆队列的结束时间，计算当前仿真时刻中所有车辆的平均速度，更新拥堵车辆队列的运行速度信息的统计列表；

31、同一拥堵检测单元中的各拥堵车辆队列均为一个单元拥堵结构。

32、所述步骤s4包括：

33、s4.1：拥堵结构聚合

34、首先以边为单位，集计检测器的拥堵结构信息，若属于同条边的单元拥堵结构在时间和空间上均存在交集，则将其进行聚合得到聚合拥堵结构，聚合拥堵结构的头部为所有单元拥堵结构中最下游的头部位置，尾部为所有单元拥堵结构中最上游的尾部位置，聚合拥堵结构的车辆列表为所有单元拥堵结构的拥堵车辆列表的并集，聚合拥堵结构的运行速度为所有单元拥堵结构的队列运行速度的平均值；

35、按拥堵开始时间从早到晚的顺序以及车辆在道路上沿着下游往上游的顺序，对相邻边在空间距离上小于距离阈值，同时在时间上存在交集的聚合拥堵结构进行连接聚合，得到连接聚合拥堵结构，连接聚合拥堵结构的头部为所有单元拥堵结构中最下游的头部位置，尾部为所有单元拥堵结构中最上游的尾部位置，连接聚合拥堵结构的车辆列表为所有单元拥堵结构的拥堵车辆列表的并集，连接聚合拥堵结构的运行速度为所有单元拥堵结构的队列运行速度的平均值；

36、s4.2：拥堵结构筛选

37、对连接聚合拥堵结构进行筛选，将各处的连接聚合拥堵结构的信息总汇成表进行输出。

38、输出的信息包括：

39、拥堵影响区域起始位置所在的边、拥堵影响区域结束位置所在的边、拥堵影响区域起始位置所在边上的位置、拥堵影响区域结束位置所在边上的位置、拥堵开始时间、拥堵结束时间、参与拥堵的车辆总数、拥堵队列的平均速度、拥堵所在的检测路段编号、拥堵影响区域起始位置在检测路段整体上的位置、拥堵影响区域结束位置在检测路段整体上的位置、拥堵持续时间、拥堵影响区域的长度。

40、所述步骤s4.2的筛选包括筛除持续时间过短的连接聚合拥堵结构，或者，筛除参与车辆数过少的连接聚合拥堵结构。

41、本发明的有益效果是：

42、本发明基于sumo仿真平台的二次开发，提出了一种基于车辆拥堵状态判别的微观仿真拥堵信息统计方法，可以通过检测区域配置参数在基础仿真环境中自动化配置检测单元，通过在仿真过程中实时收集车辆的运行状态信息，追踪拥堵车辆队列，并在仿真结束后对拥堵队列进行聚合和筛选，得到可以反映道路整体拥堵状况的精细化拥堵信息，准确记录各处拥堵的持续时间，精确定位拥堵的影响区域，满足后续的精细化管控需求。