城市路网行程时间可靠性实时估计方法技术

本发明专利技术公开了一种城市路网行程时间可靠性实时估计方法，包括以下步骤：实时采集断面交通检测数据，算出每个路段的延误时间和行程时间；根据每个路段的延误时间和行程时间算出整个路段的延误行程时间比；根据城市规模、路网结构、高峰时段或调查，设定延误行程时间比阈值；根据延误行程时间比阈值算出行程时间可靠性。本发明专利技术提出了一种基于交通断面检测数据的延误行程时间比阈值确定方法以及一套车辆延误行程时间比概率分布期望与方差的实时估计方法，减少了数据量与数据种类的约束条件，更适用于城市道路网，应用范围更广；考虑了城市道路网中交叉口信号控制对路网可靠性估计的影响，提高了路网可靠性估计的准确度。提高了路网可靠性估计的准确度。提高了路网可靠性估计的准确度。

【技术实现步骤摘要】
城市路网行程时间可靠性实时估计方法


[0001]本专利技术涉及交通管理
，尤其是涉及一种城市路网行程时间可靠性实时估计方法。

技术介绍

[0002]交通网络是特大城市稳定运转的关键系统。然而，城市交通网络常常受周期性或随机扰动影响，导致诸如供应链受阻、个人出行成本增加等交通问题。交通网络可靠性作为系统风险的概率表达，被定义为交通网络在随机扰动下提供满意服务水平的概率。其中，行程时间可靠性是衡量路网可靠性的重要指标，可采用车辆的行程时间分布来表示。实时估计交通网络的行程时间可靠性，可以支撑交通网络的动态控制与管理优化，从而进一步提高城市交通网络的服务水平。
[0003]行程时间可靠性的测量主要分为数学解析法与统计测量法两类：数学解析法基于用户均衡等交通分配模型计算得出结果；统计测量法则通过测量路网行程时间的平均值、标准差对可靠性进行量化。数学解析法的建立了考虑随机交通过程、交通需求变化、信号控制方案等诸多影响，具有广泛的适用性，但其建模过程复杂且参数标定困难。近年来，交通数据采集硬件设施的不断完善，使得日益丰富的交通检测数据赋能于行程时间可靠性的估计，统计测量法有了新的发展。
[0004]基于交通检测技术可以解决目前行程时间可靠性估计中存在的一些问题，例如增加OD数据信号控制数据输入提高可靠性估计精度，简化路网模型提高可靠性估计计算效率等。然而，现有统计测量法研究仍然多采用交通历史数据作为输入条件，尚不能较好利用实时交通数据分析行程时间可靠性的动态变化。因此，找出一种实时估计行程时间可靠性的方法，对支撑动态路网控制与管理具有重要的意义和价值。
[0005]《一种基于延迟时间系数的高速公路行程时间可靠性计算方法》(CN106960572B)基于高速公路交通数据检测，通过其采集、处理并发布各种信息来进行高速公路行程时间可靠性的监控与发布，诱导、控制高速公路上车辆的运行，以此来提高高速公路上的行程时间可靠性。该方法虽然也能实时估计交通网络的行程时间可靠性，但是存在以下缺点：
[0006](1)应用场景是高速公路，运用的数据检测手段为雷达检测器和卡口检测器，而这些检测手段在城市道路网并不完全得到应用，城市道路网装备的检测设备并不是全覆盖的；
[0007](2)没有考虑城市道路网中交叉口信号控制对路网可靠性估计的影响，极大影响了路网可靠性估计的准确度。

技术实现思路

[0008]针对现有技术存在的上述问题，本申请提供了一种城市路网行程时间可靠性实时估计方法，利用断面交通检测器来实时估计交通路网的行程时间可靠性。
[0009]本专利技术的技术方案如下：
[0010]城市路网行程时间可靠性实时估计方法，包括以下步骤：
[0011]S1、将全部路段定义为一个集合U，其中包括n个路段；实时采集断面交通检测器的数据，得到路段u的交通量x
u
，其中：u＝a,b,c
…
n；u∈U；
[0012]S2、计算路段u的延误时间d
u
(x
u
)和行程时间t
u
(x
u
)；
[0013]S3、重复执行步骤S2，直至集合U中每个路段的延误时间和行程时间都计算完毕；
[0014]S4、计算全部路段的延误行程时间比：
[0015][0016]S5、延误行程时间比服从正态分布X～N(μ,σ2)，该正态分布的期望值μ即为步骤S4的延误行程时间比；计算延误行程时间比的方差σ2；
[0017]S6、根据城市规模、路网结构、高峰时段或调查，选定延误行程时间比概率分布百分位数ω，并据此算出延误行程时间比阈值pc0，方法如下：
[0018]由于总体X～N(μ,σ2)，对于总体X与给定的ω(0＜ω≤1)，若存在x
ω
，使P{X≥x
ω
}＝ω，则pc0＝x
ω
；
[0019]S7、根据延误行程时间比阈值pc0计算路网在dt期间的行程时间可靠性：
[0020][0021]其中：R代表路网的行程时间可靠性，P代表路网中所有车辆的延误行程时间比小于可靠性阈值的概率，x代表延误行程时间比，μ代表延误行程时间比的期望值，σ2代表延误行程时间比的方差。
[0022]进一步的，步骤S2中，行程时间t
u
(x
u
)的计算公式如下：
[0023][0024]延误时间d
u
(x
u
)的计算公式如下：
[0025][0026]其中：代表路段u的自由流行程时间，x
u
代表路段u的交通量，C
u
代表路段u的通行能力，α、β是给定参数。
[0027]进一步的，步骤S5中计算延误行程时间比的方差σ2的步骤如下：
[0028]S51、根据断面交通检测数据计算车辆总行程时间TTS和车辆总行驶距离TTD；所述车辆总行程时间TTS是指全部车辆在路网内行驶的总时间，所述车辆总行驶距离TTD是指全部车辆在一定时间内行驶的总距离；
[0029]S52、根据车辆总行程时间TTS和车辆总行驶距离TTD计算延误行程时间比的方差σ2。
[0030]进一步的，步骤S51中，车辆总行程时间TTS的计算公式如下：
[0031][0032]车辆总行驶距离TTD的计算公式如下：
[0033][0034]其中：T代表可靠性分析总时间范围，为各时间窗之和；代表dt期间路段a上行驶的总车辆数；代表dt期间路段a的流量；L
a
代表路段a的长度。
[0035]进一步的，步骤S52所述延误行程时间比的方差σ2的计算公式如下：
[0036][0037]其中δ为调整系数。
[0038]本专利技术的原理如下：
[0039]出行者希望在预期的时间到达目的地，减少出行者的行程时间波动比减少出行者的期望行程时间给出行者带来的效益更高。出行者的行程时间主要由自由流下的行驶时间和延误组成，延误波动会导致出行者的出行时间产生明显变化。本专利技术定义出行者完成一次出行目的，其延误和行程时间的比值小于等于某一给定值时，出行者的出行是可靠的；其延误和行程时间的比值大于某一给定值时，出行者的出行不可靠。
[0040]系统可靠性是指在预定时间内，系统完成规定功能的能力(或概率)。针对一个实时的道路网络系统，在任意一时间窗内，根据离开路网的所有车辆的延误和行程时间的比值(延误行程时间比)，可以得到延误和行程时间比的累积概率分布曲线。
[0041]在给定延误行程时间比阈值pc0的情况下，能够计算出在该时间段内，离开路网车辆的行程可靠的概率，将这一指标作为路网在该时间段内的行程时间可靠性，如式(1)所示：
[0042][0043]其中：R代表路网的行程时间可靠性，F代表路网中所有车辆的一次行程可靠的概率，P代表路网中所有车辆的延误行程时间比小于可靠性阈值的概率，n代表在t时本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.城市路网行程时间可靠性实时估计方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、将全部路段定义为一个集合U，其中包括n个路段；实时采集断面交通检测器的数据，得到路段u的交通量x
u
，其中：u＝a，b，c
…
n；u∈U；S2、计算路段u的延误时间d
u
(x
u
)和行程时间t
u
(x
u
)；S3、重复执行步骤S2，直至集合U中每个路段的延误时间和行程时间都计算完毕；S4、计算全部路段的延误行程时间比：S5、延误行程时间比服从正态分布X～N(μ，σ2)，该正态分布的期望值μ即为步骤S4的延误行程时间比；计算延误行程时间比的方差σ2；S6、根据城市规模、路网结构、高峰时段或调查，选定延误行程时间比概率分布百分位数ω，并据此算出延误行程时间比阈值pc0，方法如下：由于总体X～N(μ，σ2)，对于总体X与给定的ω(0≤ω≤1)，若存在x
ω
，使P{X≥x
ω
}＝ω，则pc0＝x
ω
；S7、根据延误行程时间比阈值pc0计算路网在dt期间的行程时间可靠性：其中：R代表路网的行程时间可靠性，P代表路网中所有车辆的延误行程时间比小于可靠性阈值的概率，x代表延误行程时间比，μ代表延误行程时间比的期望值，σ2代表延误行程时间比的方差。2.根据权利要求1所述的城市路网行...

【专利技术属性】
技术研发人员：王嘉文，邹林志，程敏茜，母雪艺，赵靖，姚佼，韩印，
申请(专利权)人：上海旷途科技有限公司，
类型：发明
国别省市：