一种基于ETC门架与卡口通行数据的高速公路拥堵发现方法技术

本发明专利技术公开一种基于ETC门架与卡口通行数据的高速公路拥堵发现方法，其包括如下步骤：获取ETC门架与卡口的所在道路编号、方向、设备桩号与设备编号信息；使用ETC门架与卡口的基础信息，以ETC门架与卡口为节点，建立节点之间通行关系的有向图；获取ETC门架与卡口的车辆通行数据，包括门架或者卡口的编号、经过车辆的车牌与车辆经过的时间；计算每个车辆通过有向图中每条边的行程时间，然后根据该边对应路段的长度获得每个车辆通过该路段的速度；根据车辆通过路段的速度，计算路段拥堵指数，发现高速公路拥堵路段。本发明专利技术可及时准确地发现高速公路路网拥堵情况，有效提升高速公路运营效率。

【技术实现步骤摘要】
一种基于ETC门架与卡口通行数据的高速公路拥堵发现方法
本专利技术涉及智能交通
，尤其涉及一种基于ETC门架与卡口通行数据的高速公路拥堵发现方法。
技术介绍
高速公路作为连接重要城市和地区的骨干公路，在公路运输中发挥着不可替代的重要作用。道路拥堵严重影响高速公路的通行能力，如何快速准确地检测高速公路的拥堵区域是一个亟待解决的问题。快速确定交通拥堵事件的能够实现交通拥堵疏解，并保障高速公路交通的畅通。当前，高速公路拥堵检测方式通常采用人工上报与视频检测两种。然而，人工上报存在时延较长与漏报现象。视频摄像头只覆盖高速公路少量路段同时视频检测也存在一定的误差,因此视频检测也不能有效解决高速公路拥堵区域的识别问题。目前，ETC系统已覆盖全国高速公路网络，成为高速公路计费的重要手段。ETC门架与卡口已经覆盖高速公路的几乎所有断面关键节点与高速公路收费站出入口。ETC门架与卡口通行数据包含经过车辆的车牌信息与通行时间信息，直接接入到高速公路交通控制管理中心的智能交通系统，可以达到秒级的延时。因此，使用ETC门架与卡口通行数据进行拥堵区域的识别能够满足实时性的需求。本专利技术提出一种基于ETC门架与卡口通行数据的高速公路拥堵发现方法，解决快速准确地检测高速公路拥堵区域的问题。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提出一种基于ETC门架与卡口通行数据的高速公路拥堵发现方法，旨在解决现有技术中交通拥堵检测一般通过人员上报与视频分析，交通拥堵检测结果不及时、不准确，而且不能实现全路段交通拥堵自动检测分析，交通拥堵检测效率低，高速公路通行效率下降的技术问题。本专利技术的目的通过如下的技术方案来实现：一种基于ETC门架与卡口通行数据的高速公路拥堵发现方法，该方法具体包括如下步骤：S1：获取ETC门架与卡口的基础信息，包括ETC门架与卡口的所在道路编号、方向、设备桩号与设备编号信息；S2：使用ETC门架与卡口的基础信息，以ETC门架与卡口为节点，建立节点之间通行关系的有向图；S3：获取所述的ETC门架与卡口的车辆通行数据，包括门架或者卡口的编号、经过车辆的车牌与车辆经过的时间；S4：计算每个车辆通过所述的有向图中每条边的行程时间，然后根据该边对应路段的长度获得每个车辆通过该路段的速度；S5：根据S4得到的车辆通过路段的速度，计算路段拥堵指数，发现高速公路拥堵路段。进一步地，所述的有向图为D=(V,A)，其中，V为有向图中节点的集合，包含ETC门架与卡口；A为有向图中边的集合，以节点u为起始节点、节点v为终止节点的边记为(u,v)，对于任意两个节点u、v，如果车辆可以从节点u行驶到节点v，并且不经过任何其他节点，则(u,v)∈A；边(u,v)的限速为v(u,v)，边的距离为d(u,v)；所述的S4具体通过以下子步骤来实现：S4.1：计算节点u的出邻集；计算出邻集非空的节点的集合U，；计算节点u的最长限速行程时间tmax(u)={max(d(u,v)/v(u,v)):(u,v)∈A}；记dmax(u)为d(u,v)/v(u,v)取最大值时的d(u,v)；S4.2：对每一个经过节点u的车牌p，如果u∈U，则将车牌放入节点u的待处理车牌列表S(u,p)；S4.3：对于节点u待处理车牌列表S(u,p)中的车牌p，如果车辆p经过节点u任何一个相邻的下游节点，计算车牌p经过节点u与相邻下游节点之间的时间差，记为∆t，计算车牌p通过路段的速度为vp(u,v)=d(u,v)/∆t；如果p未经过任何一个相邻的下游节点，且当前时刻与车牌p经过节点u的时刻的时间差∆t'大于tmax(u)，则计算车牌p通过路段的最大速度，并将其作为车牌p通过路段的速度，即vp(u,v)=vmax=dmax(u)/∆t'。进一步地，所述的S5通过以下子步骤来实现：S5.1：计算节点u的最近一分钟内的通行车辆的速度的集合L，L为S4.3中得到的两种情况下的速度vp(u,v)的并集；S5.2：根据下式计算车牌p的拥堵程度如下：S5.3：根据下式计算路段(u,v)的拥堵程度J(u,v)和其方差S，然后根据表1给出的拥堵指数范围，即可得到拥堵级别；其中，n为边(u,v)上最近一分钟计算获得的速度值的数量；表1拥堵级别表S5.4:根据J(u,v)的值获得路段的拥堵级别，根据抽样定理，路段平均速度的分布满足：其中μ为速度分布的均值，t(n-1)为t分布，即学生氏分布；S5.5：计算边(u,v)在该拥堵级别的置信度其中，,，x0与x1为当前拥堵级别对应的拥堵指数范围的上限与下限；S5.6：如果边(u,v)的拥堵级别大于等于设定的拥堵级别，则将边(u,v)所在的路段标记为拥堵路段，并提供拥堵路段的拥堵指数与拥堵置信度。本专利技术的有益效果如下：本专利技术的方法基于现有的高速公路的ETC门架、卡口以及其对应的车辆通行数据，无需安装新的设备，实现及时准确地发现高速公路路网拥堵情况，为交通状态采集提供新的技术手段，使有限的投入能充分发挥出更大社会效益，有效地提升ETC门架与卡口系统运营效率。附图说明图1为本专利技术方法的总体流程图。图2为本专利技术涉及的ETC门架和卡口示意图。具体实施方式下面根据附图和优选实施例详细描述本专利技术，本专利技术的目的和效果将变得更加明白，应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术的基于ETC门架与卡口通行数据的高速公路拥堵发现方法，如图1所示，该方法具体包括如下步骤：S1：获取ETC门架与卡口的基础信息，包括ETC门架与卡口的所在道路编号、方向、设备桩号与设备编号信息；S2：使用ETC门架与卡口的基础信息，以ETC门架与卡口为节点，建立节点之间的通行关系的有向图；所述的有向图为D=(V,A)，其中，V为有向图中节点的集合，包含ETC门架与卡口。A为有向图中边的集合，以节点u为起始节点，节点v为终止节点的边记为(u,v)，对于任意两个节点u、v，如果车辆可以从节点u行驶到节点v，并且不经过任何其他节点，则(u,v)∈A；边(u,v)的限速为v(u,v)，边的距离为d(u,v)。以图2作为一个实施例，D=(V,A)，V={A1,A2,B1,B2,C1,C2}，A={(A1,B1),(A1,C1),(B2,C1),(B2,A2),(C2,A2),(C2,B1)}；S3：获取所述的ETC门架与卡口的车辆通行数据，包括门架或者卡口的编号、经过车辆的车牌与车辆经过的时间；S4：计算每个车辆通过所述的有向图中每条边的行程时间，然后根据该边对应的路段的长度获得每个车辆通过该路段的速度；所述的S4具体通过以下子步骤来实现：S4.1：计算节点u的出邻集；计算出邻集非空的节点的集合U，；计算本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于ETC门架与卡口通行数据的高速公路拥堵发现方法，其特征在于，该方法具体包括如下步骤：/nS1：获取ETC门架与卡口的基础信息，包括ETC门架与卡口的所在道路编号、方向、设备桩号与设备编号信息；/nS2：使用ETC门架与卡口的基础信息，以ETC门架与卡口为节点，建立节点之间通行关系的有向图；/nS3：获取所述的ETC门架与卡口的车辆通行数据，包括门架或者卡口的编号、经过车辆的车牌与车辆经过的时间；/nS4：计算每个车辆通过所述的有向图中每条边的行程时间，然后根据该边对应路段的长度获得每个车辆通过该路段的速度；/nS5：根据S4得到的车辆通过路段的速度，计算路段拥堵指数，发现高速公路拥堵路段。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于ETC门架与卡口通行数据的高速公路拥堵发现方法，其特征在于，该方法具体包括如下步骤：
S1：获取ETC门架与卡口的基础信息，包括ETC门架与卡口的所在道路编号、方向、设备桩号与设备编号信息；
S2：使用ETC门架与卡口的基础信息，以ETC门架与卡口为节点，建立节点之间通行关系的有向图；
S3：获取所述的ETC门架与卡口的车辆通行数据，包括门架或者卡口的编号、经过车辆的车牌与车辆经过的时间；
S4：计算每个车辆通过所述的有向图中每条边的行程时间，然后根据该边对应路段的长度获得每个车辆通过该路段的速度；
S5：根据S4得到的车辆通过路段的速度，计算路段拥堵指数，发现高速公路拥堵路段。


2.根据权利要求1所述的基于ETC门架与卡口通行数据的高速公路拥堵发现方法，其特征在于，所述的有向图为D=(V,A)，其中，V为有向图中节点的集合，包含ETC门架与卡口；A为有向图中边的集合，以节点u为起始节点、节点v为终止节点的边记为(u,v)，对于任意两个节点u、v，如果车辆可以从节点u行驶到节点v，并且不经过任何其他节点，则(u,v)∈A；边(u,v)的限速为v(u,v)，边的距离为d(u,v)；
所述的S4具体通过以下子步骤来实现：
S4.1：计算节点u的出邻集；
计算出邻集非空的节点的集合U，；
计算节点u的最长限速行程时间tmax(u)={max(d(u,v)/v(u,v)):(u,v)∈A}；
记dmax(u)为d(u,v)/v(u,v)取最大值时的d(u,v)；
S4.2：对每一个经过节点u的车牌p，如果u∈U，则将车牌放入节点u的待处理车牌列表S(u,p)；
S4.3：对于节点u待处理车牌列表S(u,p...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋晓峰，李道勋，季欣凯，吴戡，季玮，黄倩，
申请(专利权)人：之江实验室，
类型：发明
国别省市：浙江;33