一种动态OD交通流推算补全方法、电子设备及存储介质技术

本发明专利技术提出一种动态OD交通流推算补全方法、电子设备及存储介质，属于交通流推算补全技术领域。包括以下步骤：S1.根据车辆的路径信息计算路段的车辆通行速度和路段的车辆流量，将车辆流量作为路段下限流量；S2.根据车辆的路径信息计算OD对最短K条路径，构建多时段路径选择概率矩阵；S3.构建多时段动态分配比矩阵；S4.计算多时段路段link预估流量；S5.根据S4所述多时段路段link预估流量构建BPR约束，将BPR约束作为路段上限流量；S6.根据路段下限流量、路径选择概率矩阵、动态分配比矩阵、link预估流量和路段上限流量创建线性优化目标函数。解决现有技术中存在的推算的流量不准确的技术问题。技术问题。技术问题。

【技术实现步骤摘要】
一种动态OD交通流推算补全方法、电子设备及存储介质


[0001]本专利技术涉及一种交通流推算补全方法，尤其涉及一种动态OD交通流推算补全方法、电子设备及存储介质，属于交通流推算补全


技术介绍

[0002]随着时代发展、工业进步，各类流量监测器被布设在道路上用于监测重要路段的实时流量信息，如视频检测器、地磁监测器、红外监测器等，能够给交管部门、环境监测部门提供较为准确的流量信息，但是某些特定的应用场景下，如环境局计算车辆排放物，需要监测街区尺度所有路段的实时流量，由于该类流量监测设备的布设在空间上是稀疏的，且该类设备布设成本高，不易于维护，通过加大精密设备的布设密度是一件不切实际的事情。
[0003]为了解决“基于稀疏的路段实际流量推测全网路段流量”，路段流量推算技术应运而生，不少学者结合其他稀疏的多源大数据，建立不同的流量分配模型来对未知流量路段进行流量推算。包括基于BPR函数的流量反推方法和基于OD反推技术的流量推算技术；基于BPR函数的流量反推方法：基于路段的GPS数据，计算路段的速度，从而计算路段的行驶时间，使用BPR公式对路段实际流量进行反推，得到流量Q。
[0004]基于OD反推技术的流量推算技术：基于基础的OD矩阵，在模型路网上执行多方式、多类型的交通分配，将分配流量和观测断面流量进行对比，然后依据对比结果更新基础OD矩阵，再次进行迭代分配，直到OD矩阵的分配流量和与实际断面的观测流量的误差小于指定精度，便认为该次OD分配的流量在所有路段上都较为接近实际流量。
[0005]现有的路段流量推算方法主要的不足为：（1）基于BPR函数的流量反推法，该方法使用的BPR函数常用于四阶段模型中的路阻计算，本身就是作为路阻的一种近似，使用其反推流量，没有充分考虑流量、密度、速度的关系，导致推算的流量与实际流量相差甚远。
[0006]（2）基于OD反推的技术方法，其没有充分利用多源稀疏大数据对路段流量进行表征，仅仅用到了OD矩阵、部分观测断面数据，若观测断面较少，其推算精度较低，与实际相差甚远。

技术实现思路

[0007]在下文中给出了关于本专利技术的简要概述，以便提供关于本专利技术的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本专利技术的穷举性概述。它并不是意图确定本专利技术的关键或重要部分，也不是意图限定本专利技术的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。
[0008]鉴于此，为解决现有技术中存在的推算的流量不准确的技术问题，本专利技术提供一种动态OD交通流推算补全方法、电子设备及存储介质。
[0009]方案一、一种动态OD交通流推算补全方法，包括以下步骤：S1.根据车辆的路径信息计算路段的车辆通行速度和路段的车辆流量，将车辆流
量作为路段下限流量；S2.根据车辆的路径信息计算OD对最短K条路径，构建多时段路径选择概率矩阵；S3.构建多时段动态分配比矩阵；S4.计算多时段路段link预估流量；S5.根据S4所述多时段路段link预估流量构建BPR约束，将BPR约束作为路段上限流量；S6.创建线性优化目标函数。
[0010]优选的，S2具体是：根据最短K路算法计算OD对(r，s)最短的K条路径：设OD对r至s，在时间片内，可选路径有K条，第k条路径的时间开销为，设选择第k条路径的概率为：其中，表示起点r至终点s在时间片内选择路径k的概率，表示自然数为2.718。
[0011]由此可得，路径选择概率矩阵P为一个系数矩阵，其表示形式为：由此可得，路径选择概率矩阵P为一个系数矩阵，其表示形式为：其中，表示时段内第j个OD对选择第i条路径的概率，N表示时段数量，表示所有OD对的路径数量，表示od对数量；优选的，S3具体是：优选的，S3具体是：其中，R表示动态分配比矩阵，表示的是针对第j条路径，在时段从该路径的起点出发的车辆，能够在时段内到达第j条link的占比。
[0012]优选的，S4具体是：其中，表示h
n
时间片路段a的预估流量，表示在所有路径序列的第k条路径上，在时间片h
i
内离开该路径第一条link，在时间片h
n
内离开link_id为a的link的流量占比值，表示第i个时间片，表示第n个时间片，表示全局路径集合中第k条路径所属的OD对在时间片h
n
内选择该路径的概率，表示OD集中第k个OD对在时间片h
n
内预估出行量；将观测到的路段通行流量，如基于摄像头的传感器等，加入约束：其中，表示路段在h
n
时段观测到的流量值，表示a路段在h
n
时段推断值和观测值的正偏差，表示a路段在h
n
时段推断值和观测值的负偏差，表示路段编码和时段编码的组合值；依据已知静态OD加入约束：其中，是已知静态OD需求的索引，是已知的静态OD需求量，是估计误差，同样会进行惩罚，表示OD对（r，s）在时间片h内的预估出行量。
[0013]优选的，S5具体是：其中，表示路段a的通行能力，表示a路段的BPR参数，表示路段a在h
n
时段的通行时间（依据GPS数据推算而来），表示路段a的自由流通行时间，表示允许推断误差。
[0014]优选的，S6具体是：根据路段下限流量、路径选择概率矩阵、动态分配比矩阵、link预估流量和路段上限流量创建线性优化目标函数：
其中，表示未知的流量预估代价超参数，表示OD需求预估代价超参数，表示正偏差代价超参数，表示负偏差代价超参数，表示BPR偏差代价超参数，表示OD需求预估偏差代价超参数，表示OD集中OD对(r,s)在时间片h
n
内出行量，表示OD集中OD对(r，s)的OD估计误差。
[0015]方案二、一种电子设备，包括存储器和处理器，存储器存储有计算机程序，所述的处理器执行所述计算机程序时实现方案一所述一种动态OD交通流推算补全方法的步骤。
[0016]方案三、一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现方案一所述的一种动态OD交通流推算补全方法。
[0017]本专利技术的有益效果如下：本专利技术的兼顾了准确性和计算效率，解决了现有技术中存在的推算的流量不准确的技术问题，充分融合了道路运行多源大数据，可求解在实际观测值限制下的最优推算结果；整合了路网构建、路径选择矩阵构建、动态分配矩阵构建、流量预估线性目标函数求解等全流程技术路线，支持考虑时间范围内的不同时间窗口。
附图说明
[0018]此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本专利技术的一部分，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1为本专利技术一种动态OD交通流推算补全方法流程示意图；图2为本专利技术最短的K条路径示意图；图3为本专利技术推算结果示意图。
具体实施方式
[0019]为了使本专利技术实施例中的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本专利技术的示例性实本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种动态OD交通流推算补全方法，其特征在于，包括以下步骤：S1.根据车辆的路径信息计算路段的车辆通行速度和路段的车辆流量，将车辆流量作为路段下限流量；S2.根据车辆的路径信息计算OD对最短K条路径，构建多时段路径选择概率矩阵；S3.构建多时段动态分配比矩阵；S4.计算多时段路段link预估流量；S5.根据S4所述多时段路段link预估流量构建BPR约束，将BPR约束作为路段上限流量；S6.创建线性优化目标函数。2.根据权利要求1所述的一种动态OD交通流推算补全方法，其特征在于，S2具体是：根据最短K路算法计算OD对(r，s)最短的K条路径：设OD对r至s，在时间片内，可选路径有K条，第k条路径的时间开销为，设选择第k条路径的概率为：其中，表示起点r至终点s在时间片内选择路径k的概率，表示自然数为2.718；由此可得，路径选择概率矩阵P为一个系数矩阵，其表示形式为：由此可得，路径选择概率矩阵P为一个系数矩阵，其表示形式为：其中，表示时段内第j个OD对选择第i条路径的概率，N表示时段数量，表示所有OD对的路径数量，表示od对数量。3.根据权利要求2所述的一种动态OD交通流推算补全方法，其特征在于，S3具体是：3.根据权利要求2所述的一种动态OD交通流推算补全方法，其特征在于，S3具体是：其中，R表示动态分配比矩阵，表示的是针对第j条路径，在时段从该路径的起点出发的车辆，能够在时段内到达第j条link的占比。
4.根据权利要求3所述的一种动态OD交通流推算补全方法,其特征在于，S4具体是：其中，表示h
n
时间片路段a的预估流量，表示在所有路径序列的第k条路径上，在时间片h
i
内离开该路径第一条link，在时间片h
n
内离开link_id为a的link的流量占比值，表示第i个时间片，表示第n个时间片，表示全局路径集合中第k条路径所属的OD对在时间片h
n
内选...

【专利技术属性】
技术研发人员：丘建栋，唐铠，刘恒，郑又伦，张凯，刘星，庄蔚群，
申请(专利权)人：深圳市城市交通规划设计研究中心股份有限公司，
类型：发明
国别省市：