一种交通拥堵传播路径的研究方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及的是一种交通拥堵传播路径的研究方法，属于智能交通系统研究领域。
【背景技术】
[0002]近年来，由于交通拥堵而产生的环境污染、道路拥挤和安全事故等问题已经影响人们的日常生活，并逐渐成为整个社会的关注热点。我国政府试图通过引进在国外行之有效的交通管理办法和控制措施来缓解国内交通拥堵，包括收取道路拥堵费、车牌错峰限行、限制异地车辆进入拥挤地区等。例如，2009年，广州颁布《广州市城市交通改善实施方案》，在交通拥挤时段对进入城市最繁忙、最拥挤地区的车辆实行收费。2011年杭州市政府制定机关公交班车方案，鼓励政府工作人员集中乘车上、下班，少开私家车，缓解交通“两难”。然而，单纯依靠行政手段限制并不能从根本上解决拥堵问题。由于人们对交通拥堵传播路径缺乏足够的、准确的认识，导致实际缓解交通拥堵过程中存在一定的盲目性，缺乏有效的控制手段。因而，深入研究交通拥堵传播路径对于缓解交通拥堵具有重大意义。
[0003]通过调查发现，现有方法均通过模拟道路及拥堵信息来研究交通拥堵传播路径。例如尚华艳、黄海军和高自友撰写的《基于元胞传输模型的实时交通信息设计》，利用元胞传输模型和LOGIT路径选择原则研究由信息可变信息标志(VMS，Variable Message Signs)提供的实时交通信息对交通流的影响，给出了一种基于CTM的路径行驶时间计算方法。经研究发现，当发生重复性拥挤时，路径越长，VMS的信息越不能真实地反映当时的交通状况，出行者越不容易做出正确的路径抉择。又如HANG Ao-mu-han, GAO Z1-you所撰写的《突发事故下交通信息策略研究》，通过研究基于元胞传输模型的仿真描述出行者在ATIS信息下的动态路径选择行为，而对于没有装备ATIS设备的出行者，其在出行过程中不能进行路径选择和变更，只能按照平时出行的固定路径到达迄点，事实上ATIS设备的装备率很低导致ATIS信息不充足，从而模型模拟得到的数据具有了不可靠性。又如李树彬等提出的基于事件的交通拥堵模拟与消散策略研究，其仿真环境中模拟所得数据真实性不高，存在一定误差。
[0004]浮动车GPS能记录真实的交通数据，通过对数据进行有效的处理和分析，可以得到相应的道路速度，进一步了解交通拥堵路径。运用真实的数据，具有可靠性和准确性，能够更有针对性地采取措施来解决交通拥堵问题，如:一、发布信息使用户了解易拥堵路段及其时间段；二、加强拥堵路段道路设施建设，增加红绿灯及交警数量，以缓解拥堵状态；三、对城市新建、扩建和改建部分进行合理规划，使道路设施建设更有针对性，以减少甚至消除由于规划不合理而导致的交通拥堵隐患等。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于克服现有技术的不足，通过对浮动车GPS采集的真实数据进行处理和分析，充分发挥所得数据的准确性，提供了城市道路真实准确的交通拥堵传播信息。本发明的技术构思为首先将浮动车GPS采集得到的历史交通数据运用正交投影算法进行道路匹配；然后对数据进行有效处理和分析，得到各路段的瞬时速度；再取某时间段的速度平均值作为路段平均速度，低于该速度的时间段为该路段的拥堵时间段；最后以时间为单位，将拥堵的路段标注在网络地图上提供给用户。
[0006]为了解决上述技术问题，本发明提供的技术步骤如下:
[0007](I)车辆与道路匹配
[0008]首先运用正交投影算法计算与所选车辆相邻的所有路段距离，然后从中选择值最小的路段，最后将车辆信息匹配到该路段上。
[0009](2)计算路段平均速度
[0010]以η(—般选取15分钟)为一个时间间隔，将各时间间隔内采集的车辆速度信息分别运用平均法计算，得到各路段在各个时间段的平均速度；统计各个时间段的大小值，选取其中的最大速度和最小速度，计算两者平均值作为该路段一天的平均速度。
[0011](3)统计道路拥堵时间段
[0012]运用平均速度拥堵趋势算法，将一天平均速度作为标准，统计各个时间段的路段速度与平均速度的关系，低于此速度的时间段记为0，反之记为1，数据缺失则记为-1，连续三个O或者以上即为该路段在这时间段内具有拥堵趋势；观察统计结果，提取出每条道路的拥堵时间段。
[0013](4)标注拥堵路段
[0014]根据得到的道路拥堵时间段，以15分钟为一个间隔，分别在地图上标注不同道路的交通状况，最后按时间顺序，动态显示用户自定义的任意时段交通拥堵传播路径。
[0015]本发明的有益效果为:本发明解决了现有研究解决了模拟道路及模拟拥堵的数据不可靠性问题，充分发挥了所得数据的准确性，并且动态显示，真实准确提供给用户城市道路拥堵信息，方便用户出行。
【附图说明】
[0016]图1是道路拥堵传播路径流程图；
[0017]图2是举例路段拥堵的时间计算图；
[0018]图3是2012年7月21日上午六点到七点每隔十五分钟西湖区某区域内的道路拥堵传情况标注图(红色为最先开始拥堵的道路，黑色为第二时间段拥堵的道路，蓝色次之，最后引起绿色路段的道路拥堵)。
【具体实施方式】
[0019](I)车辆与道路匹配:
[0020]浮动车GPS采集到的速度信息作为实验的主要数据来源，首先运用正交投影算法计算与所选车辆相邻的所有路段距离，然后从中选择数值最小的路段，最后将数据匹配到该路段上。
[0021](2)计算路段瞬时速度:
[0022]选取上午六点到十二点这一时段，以十五分钟为单位，运用平均法对浮动车GPS数据进行处理，得到该路段在各时间段的平均速度。下列数据为2012年7月21日杭州道路ID为0000000001401的道路速度:
[0023]33.6 32.57 26.83 32 18.5 41.4 28.5 31.63 32.88 23.7 25.45 33.37 34.1428.5 30.98 2725.26 25.34 24.38 32.55 34.8 19.67 27.3 19
[0024]从六点到十二点每隔十五分钟的道路速度，共计24个时间点。若存在0，则为该时间点数据缺失。
[0025](3)计算路段平均速度:
[0026]对该路段，以时间为横坐标，路段速度为纵坐标，将所得数据绘制在平面直角坐标系中。运用平均速度拥堵趋势算法，获取某一时间段的最大速度和最小速度，取其平均值作为该路段在这一时间段的平均速度，低于此速度的时间点记为0，反之记为1，数据缺失则记为-1，连续三个O则为拥堵时间段。
[0027]2012年7月21日杭州道路ID为0000000001401的道路速度计算结果如图2所示，红色框则为拥堵的时间段，起点为早上六点，每隔十五分钟一个数据，因此可以计算出该路段拥堵的时间。
[0028](4)拥堵路段标注:
[0029]从第一时刻开始，将这一时刻拥堵的路段挑出，将地图上的这些路段绘制为红色。以此类推，将第二时刻、第三时刻等等拥堵的路段分别绘制好，最终用户指定起止时间，按照时间顺序以动态形式呈现给用户准确可靠的交通状态信息。2012年7月21日上午六点到十二点西湖区某区域内的道路拥堵传情况，如图3。
[0030](5)分析数据:
[0031]通过对大量的历史数据研究分析，得到城市交通的拥堵瓶颈。再通过针对的手段方法来缓解道路交通的压力，方便居民出行。
【主权项】
1.一种交通拥堵传播路径的研究方法，其特征在于包括以下步骤: (1)运用正交投影算法计算与所选车辆相邻的所有路段距离，然后从中选择值最小的路段，最后将车辆信息匹配到该路段上。 (2)以η(—般选取十五分钟)为一个时间间隔，将各时间间隔内采集的车辆速度信息分别运用平均法计算，得到各路段在各个时间段的平均速度；统计各个时间段的大小值，选取其中的最大速度和最小速度，计算两者平均值作为该路段一天的平均速度。 (3)运用平均速度拥堵趋势算法，将一天平均速度作为标准，统计各个时间段的路段速度与平均速度的关系，低于此速度的时间段记为O，反之记为1，数据缺失则记为-1，连续三个O或者以上即为该路段在这时间段内具有拥堵趋势；观察统计结果，提取出每条道路的拥堵时间段。 (4)根据得到的道路拥堵时间段，以15分钟为一个间隔，分别在地图上标注不同道路的交通状况，最后按时间顺序，动态显示用户自定义的任意时段交通拥堵传播路径。2.根据权利要求1所述的平均速度拥堵趋势算法，其特征在于，所述的平均速度拥堵趋势以一天的平均速度为标准，用各时段的路段速度与平均速度作比较，低于此速度的时间段记为O，反之记为1，数据缺失则记为-1，连续三个O或者以上即为该路段在这时间段内具有拥堵趋势；观察统计结果，提取出每条道路的拥堵时间段。3.根据权利要求1所述的动态显示方法，其特征在于，所述的动态显示方法以15分钟为一个间隔，分别在地图上标注不同道路的交通状况，最后按时间顺序，动态显示用户自定义的任意时段交通拥堵传播路径。
【专利摘要】本发明涉及一种交通拥堵传播路径的研究方法，包括：a.车辆与道路匹配；b.计算路段平均速度；c.统计道路拥堵时间段；d.标注拥堵路段。本方法通过对浮动车GPS的真实数据数据处理和分析，充分发挥所得数据的准确性，克服了现有研究为模拟道路及模拟拥堵的数据不可靠性问题，并且动态显示，提供给用户真实可靠的道路拥堵信息。
【IPC分类】G08G1/0969
【公开号】CN105006167
【申请号】CN201410165502
【发明人】夏莹杰, 陈勇, 王梦芫, 朱倩倩
【申请人】杭州远眺科技有限公司
【公开日】2015年10月28日
【申请日】2014年4月18日