基于卡口数据的城市道路饱和度实时监测方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及数据挖掘技术和图像识别技术领域，尤其涉及一种基于卡口数据的城 市道路饱和度实时监测方法。
【背景技术】
[0002] 随着经济的快速发展，我国人口数量和机动车数量也随之剧增，而交通量的快速 增长以及城市道路建设的不完善带来了许多交通问题。道路服务水平的不同等级能够反 映出道路使用者在不同的交通流状况下，所能得到的速度、经济性、舒适性等方面的服务程 度，而道路饱和度又是反映道路服务水平的重要指标之一。目前已有的道路饱和度的研宄 是人工调查或观测获取后通过折算得到交通量数据（交通量是指在单位时间内，通过道路 上的某一断面实际参与交通的车辆数量；道路饱和度是交通量与道路通行能力的比值。）， 且以道路的平均速度作为实时路况的一个重要参数，根据速度的大小设置不同的道路拥堵 级别，但这种设置会因为参数过于单一而导致实时路况信息的准确性降低。传统的道路饱 和度研宄主要存在两个问题：1)交通量数据是通过人工调查或观测后通过折算获得，数据 的精确性不高，会影响到实际计算结果；2)交通量数据不是实时数据，不能及时更新道路 饱和度的值，这样会影响道路饱和度的实时性。因此，目前迫切需要一种能够实时且精确地 计算出道路饱和度的方法，让车主能够选择出行时间和避开高峰路段，最大程度地保证道 路的畅通，同时也为车主节省宝贵的时间。
【发明内容】
[0003] 为了解决上述问题，本发明提出了一种基于卡口数据的城市道路饱和度实时监测 方法，该方法是从海量交通流信息中实时监测城市道路饱和度的变化情况。
[0004] 本发明技术方案的主要构思是：以过车信息为单位，监测每辆车的行车轨迹。构建 过车信息集合来存放该车在设定的时间范围内按时间的先后顺序经过的一系列的卡口编 号，对每个相邻卡口对的值加1。通过海量交通流中的所有过车信息集合，计算出每个相邻 卡口对的值，相邻卡口对的值与设定时间差的比值得出该道路的交通量，道路交通量与道 路通行能力的比值为道路饱和度，从而完成了基于卡口数据的城市道路饱和度实时监测。
[0005] 本发明方法包括以下步骤：
[0006] 步骤（1).通过交通治安卡口监控设备和电子警察设备采集过车车牌图像。
[0007] 步骤（2).根据图像识别算法得出车辆信息，所述的车辆信息主要是车辆的车牌 号。
[0008] 步骤（3).各个卡口监控设备和电子警察设备获得的过车车牌信息发送至中央数 据库，同时记录过车时间、过车车牌号和过车卡口编号信息。
[0009] 步骤（4).对中央数据库中的过车数据进行预处理，主要是把车牌图像不能被识 别的和车牌号无效的数据从中央数据库中删除。
[0010] 步骤（5).根据数据挖掘算法，对获得的车牌信息进行分析处理；路网上的卡口每 两两配对，若两个卡口之间的实际距离不超过5千米，则构成一个相邻卡口对；寻找在设定 时间段内每辆车按照时间先后顺序经过的所有卡口，如果一辆车先后经过卡口 Kn和卡口 Km，判断卡口对{Kn，KJ是否是相邻卡口对，若是则相邻卡口对{Kn，KJ的值加1，相邻卡口对 的值表示经过这对卡口的车流量；在海量的交通数据中对所有相邻卡口对的值进行计算， 每个相邻卡口对的值与设定的时间差的比值作为卡口对之间的道路交通量，道路交通量与 道路通行能力的比值为道路饱和度，具体包括以下步骤：
[0011] 5-1.通过以下公式构建过车信息集合：
[0012]
【主权项】
1. 基于卡口数据的城市道路饱和度实时监测方法，其特征在于该方法包括如下步骤： 步骤（1).通过交通治安卡口监控设备和电子警察设备采集过车车牌图像； 步骤（2).根据图像识别算法得出车辆信息，所述的车辆信息主要是车辆的车牌号； 步骤（3).各个卡口监控设备和电子警察设备获得的过车车牌信息发送至中央数据 库，同时记录过车时间、过车车牌号和过车卡口编号信息； 步骤（4).对中央数据库中的过车数据进行预处理，主要是把车牌图像不能被识别的 和车牌号无效的数据从中央数据库中删除； 步骤（5).根据数据挖掘算法，对获得的车牌信息进行分析处理；路网上的卡口每两两 配对，若两个卡口之间的实际距离不超过5千米，则构成一个相邻卡口对；寻找在设定时间 段内每辆车按照时间先后顺序经过的所有卡口，如果一辆车先后经过卡口 Kn和卡口 Km，判 断卡口对{Kn，KJ是否是相邻卡口对，若是则相邻卡口对{Kn，KJ的值加1，相邻卡口对的值 表示经过这对卡口的车流量；在海量的交通数据中对所有相邻卡口对的值进行计算，每个 相邻卡口对的值与设定的时间差的比值作为卡口对之间的道路交通量，道路交通量与道路 通行能力的比值为道路饱和度。
2. 根据权利要求1所述的基于卡口数据的城市道路饱和度实时监测方法，其特征在 于：步骤（5)具体包括以下步骤： 5-1.通过以下公式构建过车信息集合： 仝..印([7；人.··)}，，· = 1,2,...， 其中E表示车辆信息集合，Hi表示第i辆车的车牌号码，N为总的车辆个数，K表示卡 口编号，T表示该车辆经过卡口的时间，1；表示设定时间的下限、Tb表示设定时间的上限，Tn 和Tn+1表示在TgT b之间的某个时间，\表示在时间Tn处经过的卡口编号、表示在 时间Tn+1处经过的卡口编号，这两个卡口是该车先后经过的卡口； 5-2.通过以下公式构建符合条件的相邻卡口对： {Kn, Km, C, t}, l<n<L, l<m<L, n ^ m 其中KjP 1^表示卡口编号，C表示相邻卡口对之间的道路通行能力，t表示设定时间 的上限与设定时间的下限的差值，L表示路网上的卡口总数，相邻卡口对的值用P{Kn，KJ表 示；如果一辆车先后经过卡口心和K m，则P {Kn，KJ加1 ; 5-3.读取过车信息集合…该车在设定的时间段内先 后经过的卡口编号依次为;依次判断{1?；，…， 是否为相邻卡口对，若是则对该相邻卡口对的值加1 ; 5-4.对海量交通流中所有车辆的过车信息集合重复执行步骤5-3,获得在设定的 时间内所有相邻卡口对的值P {Kn，KJ ;通过以下公式来计算每条道路的交通量
5-5.通过以下公式计算出相邻卡口对在设定时间范围内的道路饱和度S :
其中C为相邻卡口对之间的道路通行能力；然后将所有道路的道路饱和度数据输出到 中央数据库，接着计算下一个设定时间段内的道路饱和度。
【专利摘要】本发明公开了一种基于卡口数据的城市道路饱和度实时监测方法。本发明以过车信息为单位，监测每辆车的行车轨迹。构建过车信息集合来存放该车在设定的时间范围内按时间的先后顺序经过的一系列的卡口编号，对每个相邻卡口对的值加1。通过海量交通流中的所有过车信息集合，计算出每个相邻卡口对的值，相邻卡口对的值与设定时间差的比值得出该道路的交通量，道路交通量与道路通行能力的比值为道路饱和度，从而完成了基于卡口数据的城市道路饱和度实时监测。本发明通过获取中央数据库中的卡口数据，能够精确地计算出道路饱和度的值。通过实时的卡口过车数据计算出实时的城市道路饱和度，所以计算结果更具有实时性。
【IPC分类】G08G1-017, G08G1-01
【公开号】CN104732765
【申请号】CN201510144147
【发明人】袁友伟, 贺淋亮, 李万清, 俞东进, 鄢腊梅, 廖赛, 方炜, 王瑞婷
【申请人】杭州电子科技大学
【公开日】2015年6月24日
【申请日】2015年3月30日