一种基于浮动车的交叉口交通拥堵指数计算方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及浮动车数据处理技术领域，具体来说是一种基于浮动车的交叉口交通 拥堵指数计算方法。
【背景技术】
[0002] 浮动车技术是根据道路运行车辆动态位置信息获取道路通行状况的一种技术，利 用带有GPS信息的浮动车（出租车或公交车）可以实时采集车辆的位移信息，将时间序列 的车辆位置坐标与地图进行匹配，可以得到浮动车辆的速度数据，取路段所有样本车辆速 度的空间平均值可以得到交叉口各个相关路段的实时平均速度，将一定周期内的路段实时 速度进行算术平均可以得到道路的周期平均旅行速度，在此基础上计算相应交叉口的饱和 度，从而得到交叉口的拥堵指数。
[0003] 交叉口拥堵指数ICI(IntersectionCongestionIndex)是一个用来衡量交叉口 运行状态和拥堵水平的指标，与交叉口饱和度相关。计算交叉口饱和度主要是各进口道饱 和度以进口道流量为权的加权平均值。传统的各个进口道饱和度和进口道流量主要是通过 线圈检测器得到，如果想要大范围的获取交叉口饱和度数据的话，需要各个交叉口铺设线 圈，此法成本高、实施难度大、后期较难维护。浮动车技术是一种移动式采集手段，投入少， 覆盖面积广，而且不需要破坏路面、运维简单，通过浮动车技术进行交叉口饱和度估计，从 而得到交叉口拥堵指数，有利于评估路网环境下交叉口运行服务水平、为交叉口信号优化 提供决策支持，提高交叉口交通流运行效率，实现效益最大化。
[0004] 目前城市常规的交通拥堵主要发生在交叉口，路段上的拥堵是由交叉口拥堵蔓延 导致的。但是如何实时准确的评估交叉口的拥堵水平呢？传统线圈检测器成本高、实施难 度大且较难维护，为了能够实时获取的交叉口拥堵信息，有效的评估交叉口拥堵水平，提出 了基于浮动车技术的交叉口拥堵指数计算方法。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是利用浮动车技术获取的路段平均速度，通过交叉口道饱和度的计 算，实现对交叉口拥堵指数的计算，实现了对交叉口的运行服务水平估计，可以满足信号控 制、交叉口渠化、交叉口规划等需求，成本低且效果高。
[0006] 为了实现上述目的，本发明的技术方案如下。一种基于浮动车的交叉口交通拥堵 指数计算方法，包括以下步骤：
[0007] (1)利用浮动车GPS数据计算路段单车样本速度；
[0008] (2)提取路段平均行程速度；
[0009] (3)计算交叉口各个进口道的饱和度；
[0010] (4)计算交叉口的饱和度；
[0011] (5)计算交叉口的拥堵指数；
[0012] (6)交叉口运行服务水平估计。
[0013] 利用浮动车数据计算路段单车样本速是计算一个统计周期内单车样本平均旅行 速度。在得到样本车辆j所经过的前后相邻两点的路径信息（P1,i= 1，2,L，n}后，通过路 径长度和时间差得到此次路径的平均旅行速度^ = a当途径路段数只有一个（不跨 越路口）或公里/小时（畅通状态）时，将[赋给路段P1;否则，按以下原则，结合起 点的瞬时速度V1和终点的瞬时速度V2，分四种交通状态对途径的每个路段速度分别赋值：
[0014] ①减速状态（满足V) 2V2V::)时
[0015]起始路段速度值赋为+4/2，其它路段速度值根据出行时间一致原则计算，即 用总的出行时间A减去起始路段的出行时间，然后通过距离除以该时间得到速度。
[0016] ②加速状态（满足K 6)时
[0017] 终止路段速度值赋为(A +4/2，其它路段速度值根据出行时间一致原则计算。
[0018] ③先减速后加速时
[0019] 起始路段速度值赋为V1，终止路段速度值赋为V2，中间路段（如果存在）速度值根 据出行时间一致原则计算。
[0020] ④先加速后减速时
[0021] 车辆处于走走停停状态，途径路段速度值赋为；。
[0022] 所述提取路段平均行程速度，是根据一个统计周期内路段的多车样本平均行程速 度。计算公式如下：
[0024]式中V1为弧段Pi的平均速度，Ii为弧段P^勺长度，tu为第j辆车在路径中弧段 P1上的出行时间，ni为弧段P 参与计算的车辆数目。这里，当ni等于0,即该路段上没有 数据覆盖时，我们用历史积累的一周不同时间段的历史平均速度进行补充；当Ii1不等于0 时，路段旅行速度是多个样本的调和平均速度。
[0025] 所述的单个进口道路段饱和度计算，步骤如下：
[0026] (31)以路段平均行程速度作为度量标准，确定进口道路段交通状态划分阈值标 准。将进口道路段交通状态划分为5级：自由流、畅通、缓行、拥挤、拥堵，对应的阈值标准区 间为（s0,si]、（sl，s2]、（s2,s3]、（s3,s4]、（s4,s5]。
[0027] (32)根据《道路通行能力手册》和《城市道路交叉口规划设计规范》相关规定，确 定各个进口道交通状态、速度与饱和度的对应关系。见下表：
[0028] 表进口道交通状态、速度与饱和度的对应关系表
[0029]
[0033] 其中：
[0034] s:路段平均行程速度的值；
[0035] n:相应的交通状态级别，n的取值是1、2、3、4、5 ;
[0036] sn:交通状态n级别对应的速度阈值上限；
[0037] Sni:交通状态n级别对应的速度阈值下限；
[0038] rn:交通状态n级别对应的饱和度阈值上限；
[0039] rni:交通状态n级别对应的饱和度阈值下限。
[0040] 所述的交叉口饱和度ISV计算，交叉口饱和度为所有进口方向上饱和度的加权和 值。步骤如下：
[0041] (41)交叉口饱和度计算，公式如下：
[0042] ISV=R1* 〇JR2* 〇 2+. ?? +Rj* 〇j
[0043] 其中：
[0044] O1Q=l，...，n):第i个进口方向的加权系数交叉口饱和度为所有进口方向上 饱和度的加权和值。
[0045] R1Q= 1，. . .，n):第i个进口方向的饱和度。
[0046] (42)权重计算方法
[0047] 交叉口进口方向的加权系数与道路等级有关。见表2 :
[0048] 表2道路等级与权重值对应关系表
[0051] 则交叉口某一个进口方向的权重值计算公式如下：
[0058] 所述的交叉口运行服务水平估计，是以交叉口拥堵指数为基础，估计交叉口拥堵 水平。见表。
[0059] 表基于交叉口拥堵指数的交叉口拥堵水平分析表
[0060]
【附图说明】
[0061] 图1为本发明的方法流程图。
[0062] 图2为速度一饱和度对应关系图。
【具体实施方式】
[0063] -种基于浮动车的交叉口交通拥堵指数计算方法，包括以下步骤：
[0064] (1)利用浮动车GPS数据计算路段单车样本速度；
[0065] (2)提取路段平均行程速度；
[0066] (3)计算交叉口各个进口道的饱和度；
[0067] (4)计算交叉口的饱和度；
[0068] (5)计算交叉口的拥堵指数；
[0069] (6)交叉口运行服务水平估计。
[0070] 利用浮动车数据计算路段单车样本速是计算一个统计周期内单车样本平均旅行 速度。在得到样本车辆j所经过的前后相邻两点的路径信息（P1,i= 1，2,L，n}后，通过路 径长度和时间差得到此次路径的平均旅行速度C= 当途径路段数只有一个（不跨 越路口）或卩>30公里/小时（畅通状态）时，将i赋给路段P1;否则，按以下原则，结合起 点的瞬时速度V1和终点的瞬时速度V2，分四种交通状态对途径的每个路段速度分别赋值： [0071]①减速状态（满足％:之)时
[0072] 起始路段速度值赋为+4/2其它路段速度值根据出行时间一致原则计算，即 用总的出行时间A减去起始路段的出行时间，然后通过距离除以该时间得到速度。
[0073] ②加速状态（满足A<vA2 )时
[0074]终止路段速度值赋为(A +4/2，其它路段速度值根据出行时间一致原则计算。
[0075] ③先减速后加速时
[0076] 起始路段速度值赋为V1，终止路段速度值赋为V2，中间路段（