基于通行能力的区域交通运行状态指数计算及可视化方法技术

技术编号:20005953 阅读:39 留言:0更新日期:2019-01-05 18:08
一种基于通行能力的区域交通运行状态指数计算及可视化方法,包括以下步骤:S1、通过开发道路传感器接口数据解析程序,获取传感器实时交通数据;S2、基于路网交通信息系统,获取道路基础信息和区域对象基础信息;S3、基于道路基础信息和道路传感器实时交通数据,计算车道实时通行能力,进而计算路段通行能力及运行状态指数;S4、基于区域对象基础信息和路段通行能力相关计算结果,计算路网中各区域对象的通行能力及运行状态;S5、路网区域对象通行能力可视化。本发明专利技术基于道路传感器交通数据,采用多粒度时空聚合方法对交叉口、路线、交通子区等区域对象进行通行能力和运行状态指数的计算和可视化显示。

Calculation and Visualization of Regional Traffic Operation State Index Based on Traffic Capacity

A method of calculating and visualizing regional traffic operation state index based on traffic capacity includes the following steps: S1, acquiring real-time traffic data of sensors by developing data analysis program of road sensor interface; S2, acquiring basic road information and regional object information based on road network traffic information system; S3, real-time traffic based on road basic information and road sensor The real-time traffic capacity of lanes is calculated, and then the section capacity and operation state index are calculated. S4. Based on the basic information of the area object and the related calculation results of the section capacity, the traffic capacity and operation status of each area object in the road network are calculated. S5. Visualization of the section capacity of the area object in the road network. Based on the traffic data of road sensor, the method of multi-granularity space-time aggregation is used to calculate and visualize the carrying capacity and the running state index of regional objects such as intersections, routes and traffic sub-areas.

【技术实现步骤摘要】
基于通行能力的区域交通运行状态指数计算及可视化方法
本专利技术涉及智能交通工程领域,具体是指一种基于通行能力的区域交通运行状态指数计算及可视化方法。
技术介绍
随着我国机动车保有量的逐年增长,城市日益严重的交通拥堵给居民的工作和生活造成了极大的不便。因为拥堵而额外消耗的燃料,不但加剧了环境的污染,也给居民造成了一定的经济损失。分析交通拥堵产生的原因,其根本在于交通供需之间的不平衡。因此,掌握路网中各区域对象的实时运行状态,分析其供需关系,是提升城市路网通行效率、降低环境污染的关键。造成交通供需关系不平衡的原因通常是交通设施提供的通行能力无法满足车辆的通行需求。通行能力是指在一定的道路和交通条件下,单位时间内通过路段某一断面的最大车辆数,单位为辆/小时(veh/h),在城市路网中一般以停车线为指定断面。道路的交通供给能力,可以理解为在当前交通条件下,单位时间内能够通过道路停车线的最大车辆数,定义为最大通行能力;交通需求,可以理解为在当前的交通条件和饱和度下,单位时间内通过道路停车线的最大车辆数,定义为实际通行能力。因此通行能力的计算是分析交通对象供需关系,评价路网交通运行状态的关键。
技术实现思路
本专利技术的目的是提出一种能够实现多时空粒度的路段、交叉口、路线、交通子区等交通区域对象的通行能力计算及可视化方法。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是:一种基于通行能力的区域交通运行状态指数计算及可视化方法,包括以下步骤:S1、通过开发道路传感器接口数据解析程序,获取传感器实时交通数据;S2、基于路网交通信息系统,获取道路基础信息和区域对象基础信息;S3、基于道路基础信息和道路传感器实时交通数据,计算车道实时通行能力,进而计算路段通行能力及运行状态指数;S4、基于区域对象基础信息和路段通行能力相关计算结果,所述的区域对象是指路网中的交叉口、路线和交通子区,计算路网中各区域对象的通行能力及运行状态;S5、路网区域对象交通供需关系可视化。进一步,所述的步骤S3的过程如下:S3.1、拟合车道流率模型关系曲线与车道流率匹配;S3.2、车道实时通行能力与车道运行状态指数计算;S3.3、车道通行能力及流量数据聚合及修复;S3.4、计算路段通行能力;S3.5、计算路段的运行状态指数。优选的,所述S3.1中,拟合车道流率模型关系曲线,具体包括:数据预处理,提取饱和度和流量数据,并将流量等效转换为小时流率,采用最小二乘法拟合流率和饱和度的数据分布关系,构建流率模型函数表达为:其中,F代表流率;DS为饱和度;DSc为模型分段点处的饱和度,定义为临界饱和度;K1为饱和度不高于临界饱和度时的线段斜率;K2为饱和度高于临界饱和度时的线段斜率;根据路段等级、车道功能确定车道流率模型参数的置信区间,建立车道标准流率模型;根据车道流率模型参数的置信区间,对拟合结果进行评价,并将拟合结果在置信区间内的车道流率模型存入数据库;针对数据缺失、拟合结果整体异常或局部异常的车道,从历史车道流率模型库中匹配正常的流率模型,若匹配成功,调取历史流率模型替换当前流率模型;若匹配失败,则采用标准流率模型替换拟合异常的部分。优选的,所述S3.1中,车道流率匹配,具体包括:基于实时饱和度数据和车道流率模型,匹配车道的饱和流率SFR、最大流率MFR以及实际流率OFR,其中,饱和流率为车道在理想的交通条件下能够连续通过停车线的最大车辆数,即流率模型临界点处的流率值;最大流率和实际流率为车道在实际的道路条件和交通条件下,单位时间内能够连续通过停车线的最大车辆数和实际的车辆数。优选的,所述S3.2中,车道通行能力包括车道最优通行能力、车道实际通行能力和车道最大通行能力,分别对应车道饱和流率、车道实际流率和车道最大流率,三类通行能力的计算公式为:BLC=SFR*λ;OLC=OFR*λ;MLC=MFR*λ;其中,BLC,OLC,MLC分别代表车道最优通行能力、实际通行能力和最大通行能力;λ为车道对应相位的绿信比;所述的车道运行状态指数包括通行能力利用率、损失率以及交通压力指数,其中所述通行能力利用率是指车道实际利用的通行能力占车道最大通行能力的比率,所述通行能力损失率是指过饱和情况下最大通行能力相较最优通行能力的损失占最优通行能力的比率,所述交通压力指数是指车道通行能力利用率和损失率之和,具体公式为:CUR=OLC/MLC*100%;CLR=(BLC-MLC)/BLC*100%;SL=CUR+CLR;其中,CUR,CLR分别为通行能力利用率和损失率,SL为车道的交通压力指数。优选的,所述S3.3中,在计算路段通行能力之前需要对缺数数据的车道进行数据修复;数据修复的流程为:首先,统计所有车道的功能和数量,然后根据车道功能统计同路段不同功能车道的通行能力和流量之间的平均比例系数,作为后续车道数据修复的重要参数;下一步,统计缺失数据的车道并匹配所属路段。由于同路段同功能的车道具有相似的交通运行状况,对于数据缺失的车道,首先搜索是否存在同路段数据完好的同功能车道;若存在,则复制同功能车道的数据到数据缺失车道;若不存在则进入下一步判断;如果搜索不到同路段同功能数据完好的车道,则判断是否有其他功能车道数据完好,并根据不同功能车道间的比例系数对数据缺失车道进行数据修复。优选的,所述S3.4中,基于车道组的定义对属于同一路段的车道通行能力进行求和,得到路段的通行能力,其计算公式为:其中,BRCm,ORCm,MRCm分别为m路段的最优通行能力,实际通行能力和最大通行能力;BLCi,OLCi,MLCi分别为m路段i车道的最优通行能力,实际通行能力和最大通行能力;n为m路段的车道数;所述S3.5中,在评价路段的运行状态时,计算关键功能车道的平均运行状态指数作为路段的运行状态指数,其计算公式为:其中,RCURm,RCLRm,RSLm分别为m号路段的通行能力利用率,通行能力损失率和交通压力指数,CURi,CLRi,SLi分别为m号路段i车道的通行能力利用率,通行能力损失率和交通压力指数;k为m号路段关键车道的编号集合;nk为m号路段关键车道的数量。再进一步,所述步骤S4的过程如下:S4.1、计算路段服务的交通需求量,通过单位时间内通过路段的车辆数和车辆在该路段上行驶路程的乘积计算;S4.2、计算区域对象服务的总交通需求量,区域对象服务的总交通需求量为该区域对象包含路段服务的交通需求量之和;S4.3、计算路段在区域对象中的权值,权值为路段服务交通需求量占区域对象服务交通需求总量的百分比,计算公式为:其中,Wm为m号路段的权重;qm,lm分别为单位时间内m号路段的总流量和路段长度;N为计算区域内的路段编号集合;S4.4、基于路段计算结果以及路段权值,计算区域对象的通行能力及运行状态指数;对路段计算结果进行加权求和,其计算公式为:其中,BNC,ONC,MNC分别为区域对象的最优通行能力,实际通行能力和最大通行能力;NCUR,NCLR,NSL分别为区域对象的通行能力利用率,通行能力损失率和交通压力指数。更进一步,所述步骤S5中,路网区域对象交通供需关系可视化的过程如下:S5.1以折线图的形式,展示BNC,ONC,MNC的变化趋势;S5.2以堆积柱状图的形式,展示NCUR,NCLR,NSL的变化趋势。所本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于通行能力的区域交通运行状态指数计算及可视化方法,其特征在于,包括以下步骤:S1、通过开发道路传感器接口数据解析程序,获取传感器实时交通数据;S2、基于路网交通信息系统,获取道路基础信息和区域对象基础信息;S3、基于道路基础信息和道路传感器实时交通数据,计算车道实时通行能力,进而计算路段通行能力及运行状态指数;S4、基于区域对象基础信息和路段通行能力相关计算结果,所述的区域对象是指路网中的交叉口、路线和交通子区,计算路网中各区域对象的通行能力及运行状态;S5、路网区域对象交通供需关系可视化。

【技术特征摘要】
1.一种基于通行能力的区域交通运行状态指数计算及可视化方法,其特征在于,包括以下步骤:S1、通过开发道路传感器接口数据解析程序,获取传感器实时交通数据;S2、基于路网交通信息系统,获取道路基础信息和区域对象基础信息;S3、基于道路基础信息和道路传感器实时交通数据,计算车道实时通行能力,进而计算路段通行能力及运行状态指数;S4、基于区域对象基础信息和路段通行能力相关计算结果,所述的区域对象是指路网中的交叉口、路线和交通子区,计算路网中各区域对象的通行能力及运行状态;S5、路网区域对象交通供需关系可视化。2.如权利要求1所述的基于通行能力的区域交通运行状态指数计算及可视化方法,其特征在于,所述的步骤S3的过程如下:S3.1、拟合车道流率模型关系曲线与车道流率匹配;S3.2、车道实时通行能力与车道运行状态指数计算;S3.3、车道通行能力及流量数据聚合及修复;S3.4、计算路段通行能力;S3.5、计算路段的运行状态指数。3.如权利要求2所述的基于通行能力的区域交通运行状态指数计算及可视化方法,其特征在于,所述S3.1中,拟合车道流率模型关系曲线,具体包括:数据预处理,提取饱和度和流量数据,并将流量等效转换为小时流率,采用最小二乘法拟合流率和饱和度的数据分布关系,构建车道流率模型函数表达为:其中,F代表流率;DS为饱和度;DSc为模型分段点处的饱和度,定义为临界饱和度;K1为饱和度不高于临界饱和度时的线段斜率;K2为饱和度高于临界饱和度时的线段斜率;根据路段等级、车道功能确定车道流率模型参数的置信区间,建立车道标准流率模型;根据车道流率模型参数的置信区间,对拟合结果进行评价,并将拟合结果在置信区间内的车道流率模型存入数据库;针对数据缺失、拟合结果整体异常或局部异常的车道,从历史车道流率模型库中匹配正常的流率模型,若匹配成功,调取历史流率模型替换当前流率模型;若匹配失败,则采用标准流率模型替换拟合异常的部分。4.如权利要求2所述的基于通行能力的区域交通运行状态指数计算及可视化方法,其特征在于,所述S3.1中,车道流率匹配,具体包括:基于实时饱和度数据和车道流率模型,匹配车道的饱和流率SFR、最大流率MFR以及实际流率OFR,其中,饱和流率为车道在理想的交通条件下能够连续通过停车线的最大车辆数,即流率模型临界点处的流率值;最大流率和实际流率为车道在实际的道路条件和交通条件下,单位时间内能够连续通过停车线的最大车辆数和实际的车辆数。5.如权利要求2所述的基于通行能力的区域交通运行状态指数计算及可视化方法,其特征在于,所述S3.2中,车道通行能力包括车道最优通行能力、车道实际通行能力和车道最大通行能力,分别对应车道饱和流率、车道实际流率和车道最大流率,三类通行能力的计算公式为:BLC=SFR*λ;OLC=OFR*λ;MLC=MFR*λ;其中,BLC,OLC,MLC分别代表车道最优通行能力、实际通行能力和最大通行能力;λ为车道对应相位的绿信比;所述的车道运行状态指数包括通行能力利用率、损失率以及交通压力指数,其中所述通行能力利用率是指车道实际利用的通行能力占车道最大通行能力的比率,所述通行能力损失率是指过饱和情况下最大通行能力相较最优通行能力的损失占最优通行能力的比率,所述交通压力指数是指车道通行能力利用率和损失率之和,具体公式为:CUR=OLC/MLC*100%;CLR=(BLC-MLC)/BLC*100%;SL=CUR+CLR;其中,CUR,CLR分别为通行能力利用率和损失率,SL为车道的交通压力指数。6.如权利要求2所述的基于通行能力的区域交通运行状态指数计算及可视化方法,其特征在于,所...

【专利技术属性】
技术研发人员:丁楚吟郭海锋徐甲谢竞诚袁鑫良
申请(专利权)人:银江股份有限公司
类型:发明
国别省市:浙江,33

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