一种面向城市交通的交通指数计算方法技术

本发明专利技术涉及一种面向城市交通的交通指数计算方法，本计算方法是以流量和车速为定义，其计算方法是以城市交通中普遍使用的微波数据和浮动车数据为依据，通过数据融合、统计建模、数学建模等方法求取路网历史或实时交通指数。本发明专利技术具有计算结果准确性高、自适应性强、成本低、可行性强、计算过程简便、时间复杂度低、运算速度快的特点。

【技术实现步骤摘要】
一种面向城市交通的交通指数计算方法
本专利技术涉及智能交通领域，尤其涉及一种面向城市交通的交通指数计算方法。
技术介绍
伴随着微电子技术、计算机技术、数字通信技术、网络技术以及人工智能等各种高新技术的不断发展，传统的交通服务信息提供的拥堵、缓行和畅通三种交通态势信息已无法满足交通管理者和出行者对交通态势的直观性感知。交通指数集交通拥堵空间范围、持续时间、严重程度为一体，是对路网交通总体运行状况进行定量化评估的综合性指标。与传统的车速、流量等参数相比，具有直观、简单的特点。交通指数让人们不仅模糊地知道堵或不堵，更能清楚地了解堵到何种程度，从而对全路网或区域路网交通运行情况有一个直观量化的了解。交通管理者根据交通指数采取有效的交通管措以保障路网的通行能力，减少拥堵的发生；交通参与者则可根据交通指数制定出行计划和时间安排等。目前，交通指数在国内外已经有成功应用的经验。例如，美国每年发布《城市畅通性报告》，选择交通拥堵指数等指标，定期评估并向公众发布。随着我国交通信息化的不断推进，北京、上海、深圳等国内城市研究了不同定义、不同算法的交通指数，发布后取得了良好的效果。由于交通指数是根据所在城市的实际特点进行定义和计算的，不同城市的交通指数之间并不具有可比性。与交通指数相关的专利大多数的是基于现有交通指数计算计算方法而提供的信息服务发布技术，比如专利《基于分布式框架的大规模实时交通指数服务方法与系统》、《路况拥堵提示装置》。专利《基于无人机测量的路段交通指数估算系统》提供了一种基于无人机测量的路段交通该指数估算系统，根据关键路段的GPS定位数据自动将无人机引入关键路段区域，使用航空摄像机和图像处理器对关键路段场景执行图像拍摄和图像处理，通过车辆目标识别的技术手段，估算关键路段的交通指数，但该方法在实现上存在耗资大等问题，目前还不存在应用场景。由于微波雷达传感器和浮动GPS传感器车在当今城市交通中使用最为广泛，因此本专利技术尝试以微波、浮动车数据为依据建立实用、可靠的交通指数计算，从而在当前条件下为城市交通进行量化评估。
技术实现思路
本专利技术为克服上述的不足之处，目的在于提供一种面向城市交通的交通指数计算方法，该计算方法是以流量和车速为定义，其计算方法是以城市交通中普遍使用的微波数据和浮动车数据为依据，通过数据融合、统计建模、数学建模等方法求取路网历史或实时交通指数。本专利技术是通过以下技术方案达到上述目的：一种面向城市交通的交通指数计算方法，包括如下步骤：(1)从数据库读取微波数据和浮动车数据并进行预处理；(2)分别建立微波数据与路段信息的对应和浮动车数据与路段信息的对应关系；(3)基于步骤(1)处理结果和步骤(2)的对应关系分别求得微波数据与浮动车数据场景下的路段自由速度与路段速度阈值；(4)划分建立路段交通指数的对应关系，并结合路段速度阈值分别求得微波数据场景下的路段交通指数xwave与浮动车数据场景下的路段交通指数xfloat；(5)根据步骤(4)结果与路段包含的数据种类综合得到路段的交通指数；(6)根据微波数据、浮动车数据、路段交通指数计算求得路网交通指数。作为优选，所述微波数据和浮动车数据包括速度、流量、日期、占有率信息。作为优选，所述步骤(1)进行预处理包括微波数据清洗、浮动车数据清洗、缺失数据补充三个步骤。作为优选，所述步骤(2)分别建立微波数据与路段信息的对应和浮动车数据与路段信息的对应关系的方法如下：(a)建立微波数据与路段信息对应本专利技术采用的微波雷达检测的是一个截面，即对微波雷达所处截面上的所有车道进行检测，并且按照时间顺序分别记录截面上各车道交通数据；在计算交通指数时，需要排除公交车道等速度干扰，因此对于每个路段不同车道上的数据，我们可以按照如下规则整合成该路段的一条数据信息；路段速度＝该路段的中间车道速度；路段总流量＝该路段各个车道流量之和；其中路段速度排除了公交车道等带来的影响，路段总流量可从一定程度上反映路段的繁忙程度；通过微波数据与路段信息的对应，我们可以获取的信息如下表1所示：日期时间路段名称路段速度路段总流量表1(2)建立浮动车数据与路段信息对应由于浮动车的道路行驶特征和数据特征，我们通过浮动车数据与路段信息的对应可以获取的信息如下表2所示：日期时间路段名称路段速度道路等级表2作为优选，所述步骤(3)的自由速度是路段畅通时间段内路段车辆的速度均值；路段速度阈值通过建立交通运行状态与出行时间的关系，再结合路段的自由速度计算得到。作为优选，所述步骤(4)划分建立路段交通指数的对应关系如下：设定交通指数取值为0-10，将交通状态根据交通指数划分为5个等级，[0,2)为畅通，[2,4)为基本畅通，[4,6)为轻度拥堵，[6,8)为中度拥堵，[8,10]为严重拥堵。作为优选，所述微波数据与浮动车数据场景下的路段交通指数的计算映射公式如下：其中，x为交通指数，v为路段的建立速度，V0为畅通路况下的速度阈值，V1为基本畅通路况下的速度阈值，V2为轻度拥堵路况下的速度阈值，V3为中度拥堵路况下的速度阈值，V4为严重拥堵路况下的速度阈值。作为优选，所述步骤(5)综合得到路段的交通指数的方法如下：A)若路段的数据种类只包含微波数据，则路段的交通指数xwave为步骤(4)计算得到的微波数据场景下的路段交通指数；B)若路段的数据种类只包含浮动车数据，则路段的交通指数xfloat为步骤(4)计算得到的浮动车数据场景下的路段交通指数；C)若路段的数据种类既包含微波数据又包含浮动车数据，则路段的交通指数x为xwave与xfloat的平均值。作为优选，所述步骤(6)根据微波数据、浮动车数据、路段交通指数计算求得路网交通指数的方法如下：I)对于存在微波数据的路段，利用微波总流量进行加权求取路网的交通指数Xwave，公式如下：其中，xi、flowi分别为路段i的交通指数和总流量；II)对于存在浮动车数据的路段，利用道路等级进行加权求取路网的交通指数Xfloat，公式如下：其中，xi、leveli分别为路段i的交通指数和道路等级；道路等级level的取值为1、2、3、4，分别代表快速路、主干路、次干路和支路；III)基于步骤I)和步骤II)，按照如下公式计算得到整个路网交通指数X；X＝(Xwave+Xfloat)/2。本专利技术的有益效果在于：(1)本方法所提供的交通指数是以流量和车速为定义，并为道路建立符合其自身交通规律的交通计算模型，计算结果准确性高、自适应性强；(2)由于当前微波数据和浮动车数据在许多城市的此埃及和管理技术已经比较成熟，因此该方法的成本低、可行性强；(3)本方法采用微波与浮动车两种数据源，可以减少单一数据源所带来的数据缺失问题，并可提高数据的可靠性与准确性；(4)本方法在计算路段的自由速度时根据路段在畅通时段的历史数据信息为每个路段分别求取自由速度值，更加符合实际道路的车辆运行速度情况；(5)在利用微波数据计算交通指数时采用流量加权方法，该方法能够根据道路的实际繁忙程度来确定道路的重要性，避免了对道路权重的固化，不仅自适应性强，而且能够更加符合实际交通运行状况；(6)本方法所提供的交通计算方法计算过程简便、时间复杂度低、运算速度快。附图说明图1是本专利技术所述交通指数计算方法流程图；图2是本专利技术实施例的原本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种面向城市交通的交通指数计算方法，其特征在于包括如下步骤：(1)从数据库读取微波数据和浮动车数据并进行预处理；(2)分别建立微波数据与路段信息的对应和浮动车数据与路段信息的对应关系；(3)基于步骤(1)处理结果和步骤(2)的对应关系分别求得微波数据与浮动车数据场景下的路段自由速度与路段速度阈值；(4)划分建立路段交通指数的对应关系，并结合路段速度阈值分别求得微波数据场景下的路段交通指数xwave与浮动车数据场景下的路段交通指数xfloat；(5)根据步骤(4)结果与路段包含的数据种类综合得到路段的交通指数；(6)根据微波数据、浮动车数据、路段交通指数计算求得路网交通指数。

【技术特征摘要】
1.一种面向城市交通的交通指数计算方法，其特征在于包括如下步骤：(1)从数据库读取微波数据和浮动车数据并进行预处理；(2)分别建立微波数据与路段信息的对应和浮动车数据与路段信息的对应关系；(3)基于步骤(1)处理结果和步骤(2)的对应关系分别求得微波数据与浮动车数据场景下的路段自由速度与路段速度阈值；(4)划分建立路段交通指数的对应关系，并结合路段速度阈值分别求得微波数据场景下的路段交通指数xwave与浮动车数据场景下的路段交通指数xfloat；其中微波数据场景下的路段交通指数xwave是利用微波总流量进行加权求取，浮动车数据场景下的路段交通指数xfloat是利用道路等级进行加权求取；(5)根据步骤(4)结果与路段包含的数据种类综合得到路段的交通指数；(6)根据微波数据、浮动车数据、路段交通指数计算求得路网交通指数。2.根据权利要求1所述的一种面向城市交通的交通指数计算方法，其特征在于，所述微波数据和浮动车数据包括速度、流量、日期、占有率信息。3.根据权利要求1所述的一种面向城市交通的交通指数计算方法，其特征在于，所述步骤(1)进行预处理包括微波数据清洗、浮动车数据清洗、缺失数据补充三个步骤。4.根据权利要求1所述的一种面向城市交通的交通指数计算方法，其特征在于，所述步骤(3)的自由速度是路段畅通时间段内路段车辆的速度均值；路段速度阈值通过建立交通运行状态与出行时间的关系，再结合路段的自由速度计算得到。5.根据权利要求1所述的一种面向城市交通的交通指数计算方法，其特征在于，所述步骤(4)划分建立路段交通指数的对应关系如下：设定交通指数取值为0-10，将交通状态根据交通指数划分为5个等级，[0,2)为畅通，[2,4)为基本畅通，[4,6)为轻度拥堵，[6,8)为中度拥堵，[8,10]为严重拥堵。6.根据权利要求1所述的一种面向城市交通的交通指数计算方法，其特征在于，所述微波数据与浮动车数据场景下的路段交通指数的计算映射公式如下：

【专利技术属性】
技术研发人员：赵贝贝，李建元，张麒，李芳，陈涛，李丹，王浩，靳明豪，吴越，
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