一种基于拥堵传播的城市路段通行关键瓶颈识别方法技术

本发明专利技术公开了一种基于拥堵传播的城市路段通行关键瓶颈识别方法，融合出租车GPS轨迹数据和网约车GPS轨迹数据，通过提取拥堵事件和拥堵激活事件，找到拥堵传播链路；通过定义一个拥堵代价函数，量化评价路段拥堵造成的影响，依据影响程度找到关键拥堵瓶颈。整个方法流程步骤明晰，操作方便，具有良好的应用价值。具有良好的应用价值。具有良好的应用价值。

【技术实现步骤摘要】
一种基于拥堵传播的城市路段通行关键瓶颈识别方法


[0001]本专利技术涉及城市交通管理领域，具体涉及基于拥堵传播的城市路段通行关键瓶颈识别方法。

技术介绍

[0002]随着城市的不断建设发展，城市道路的负荷愈发严重，为了提升道路运行效率，拥堵的问题亟需解决。路网畅通程度直接受路段通行瓶颈的制约，严重的通行瓶颈会造成路网通行效率急剧下降，识别关键的瓶颈路段对于支撑交通拥堵管理决策制定、提升整个城市的道路运行效率十分重要。不同于传统的仅考虑拥堵路段局部的研究思路，该方法通过定义拥堵事件和拥堵激活事件，提取完整的传播链路进行分析；此外，现有的研究方法缺乏对拥堵链路造成路网运行损失代价的量化评价方法，该方法定义了拥堵代价函数，量化拥堵链路形成的总代价，作为判定拥堵链路的关键性的重要依据；最后分析提取的拥堵传播链路结果，找到最为关键的拥堵链路的起始路段，识别为路段通行瓶颈。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本专利技术的目的之一是提供一种基于拥堵传播的城市路段通行关键瓶颈识别方法。
[0004]本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：。
[0005]一种基于拥堵传播的城市路段通行关键瓶颈识别方法，包括以下步骤：
[0006]步骤S1：数据采集：采集车辆GPS轨迹数据，包括出租车轨迹数据和网约车GPS轨迹数据，用于表征道路路况，以及采集路网数据；
[0007]步骤S2：数据融合：对采集的网约车GPS轨迹和出租车GPS轨迹数据进行融合，统一数据维度；
[0008]步骤S3：地图匹配：即将GPS轨迹匹配到路段上；
[0009]步骤S4：路段拥堵状态判定：计算路段的通行速度，分析路段的速度
‑
时间分布规律，确定路段的饱和临界速度，即路段发生拥堵时的速度判定阈值；
[0010]步骤S5：提取拥堵事件：计算每个路段在每个时间片的平均速度，将一个路段从拥堵形成到拥堵消散的连续N个时间片的集合称为一个拥堵事件；
[0011]步骤S6：提取拥堵激活事件：倘若两个相邻路段先后进入拥堵状态，且下游路段的拥堵状态持续到上游路段的拥堵形成之后，则判定拥堵由下游路段传播到上游路段；
[0012]步骤S7：形成拥堵传播链路：将拥堵事件与拥堵激活事件结合，完整的传播链路是将拥堵事件通过拥堵激活事件不断地连接形成的；
[0013]步骤S8:量化评价拥堵传播链路的拥堵代价：
[0014]步骤S9：识别路段通行关键瓶颈：分析得到的拥堵链路
‑
拥堵代价分布图，提取大于拥堵代价阈值的拥堵链路，对这些拥堵链路的时间分布进行分析，提取关键的瓶颈路段。
[0015]进一步，步骤S2中，采用隐马尔科夫模型地图匹配方法对原始GPS轨迹点进行处
理。
[0016]进一步，所述步骤S8中，为了量化地体现拥堵传播链路对于路网运行造成的损失程度，将拥堵路段的长度、拥堵路段的车道数以及拥堵持续时长作为考虑因素，拥堵链路的总代价计算公式如下：
[0017][0018]其中Cost
k
是第k个拥堵传播链路的拥堵代价，D
k
是第k个拥堵传播链路对应的拥堵事件的集合，Len
r
是拥堵事件p对应的路段r的长度，CDS
r
是拥堵事件p对应的路段r的车道数，T
p
是拥堵事件p对应的路段r的拥堵持续时长。
[0019]本专利技术的目的之二是提供一种计算机装置，包括存储器、处理器及储存在存储器上并能够在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如前所述的方法。
[0020]本专利技术的目的之三是提供一种计算机可读存储介质，其上储存有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如前所述的方法。
[0021]本专利技术的有益效果是：本专利技术提出一种易于操作的识别通行关键瓶颈的方法，融合出租车GPS轨迹数据和网约车GPS轨迹数据，通过提取拥堵事件和拥堵激活事件，找到拥堵传播链路；通过定义一个拥堵代价函数，量化评价路段拥堵造成的影响，依据影响程度找到关键拥堵瓶颈。整个方法流程步骤明晰，操作方便，具有良好的应用价值。
[0022]本专利技术的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本专利技术的实践中得到教导。本专利技术的目标和其他优点可以通过下面的说明书和前述的权利要求书来实现和获得。
附图说明
[0023]为了使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术作进一步的详细描述，其中：
[0024]图1是本专利技术实施的识别城市路段通行关键瓶颈的流程图
[0025]图2本专利技术实施实例选取的部分区域路段的路段路网数据；
[0026]图3是本专利技术参考的《城市道路交通运行评价标准》道路运行水平等级划分；
[0027]图4是本专利技术实施实例的拥堵链路的拥堵代价分布图；
[0028]图5是本专利技术实施实例的2个典型时段拥堵瓶颈在一周内的频数直方图；
[0029]图6是本专利技术实施实例中的6到10点关键瓶颈路段的分布示意图。
[0030]图7是本专利技术实施实例中的14到17点关键瓶颈路段的分布示意图。
具体实施方式
[0031]以下将参照附图，对本专利技术的优选实施例进行详细的描述。应当理解，优选实施例仅为了说明本专利技术，而不是为了限制本专利技术的保护范围。
[0032]如图1所示，本专利技术的一种基于拥堵传播的城市路段通行关键瓶颈识别方法，包括以下步骤：
[0033]步骤S1：数据采集：采集车辆GPS轨迹数据，包括出租车轨迹数据和网约车GPS轨迹数据，用于表征道路路况，以及采集路网数据；考虑到出租车和网约车作为营运车辆，具有运行时间长、运行时间规律、位置分布广泛，更能反映城市道路状况，故而本方法采集出租车GPS轨迹和网约车GPS轨迹作为研究数据；
[0034]步骤S2：数据融合：对采集的网约车GPS轨迹和出租车GPS轨迹数据进行融合，统一数据维度；
[0035]步骤S3：地图匹配：即将GPS轨迹匹配到路段上；
[0036]步骤S4：路段拥堵状态判定：计算路段的通行速度，分析路段的速度
‑
时间分布规律，确定路段的饱和临界速度，即路段发生拥堵时的速度判定阈值；
[0037]步骤S5：提取拥堵事件：计算每个路段在每个时间片的平均速度，将一个路段从拥堵形成到拥堵消散的连续N个时间片的集合称为一个拥堵事件；
[0038]步骤S6：提取拥堵激活事件：倘若两个相邻路段先后进入拥堵状态，且下游路段的拥堵状态持续到上游路段的拥堵形成之后，则判定拥堵由下游路段传播到上游路段；
[0039]步骤S7：形成拥堵传播链路：将拥堵事件与拥堵激活事件结合，完整的传播链路是将拥堵事件通过拥堵激活事件不断地连接形成的；
[0040]步骤S8:量化评价拥本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于拥堵传播的城市路段通行关键瓶颈识别方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：步骤S1：数据采集：采集车辆GPS轨迹数据，包括出租车轨迹数据和网约车GPS轨迹数据，用于表征道路路况，以及采集路网数据；步骤S2：数据融合：对采集的网约车GPS轨迹和出租车GPS轨迹数据进行融合，统一数据维度；步骤S3：地图匹配：即将GPS轨迹匹配到路段上；步骤S4：路段拥堵状态判定：计算路段的通行速度，分析路段的速度
‑
时间分布规律，确定路段的饱和临界速度，即路段发生拥堵时的速度判定阈值；步骤S5：提取拥堵事件：计算每个路段在每个时间片的平均速度，将一个路段从拥堵形成到拥堵消散的连续N个时间片的集合称为一个拥堵事件；步骤S6：提取拥堵激活事件：倘若两个相邻路段先后进入拥堵状态，且下游路段的拥堵状态持续到上游路段的拥堵形成之后，则判定拥堵由下游路段传播到上游路段；步骤S7：形成拥堵传播链路：将拥堵事件与拥堵激活事件结合，完整的传播链路是将拥堵事件通过拥堵激活事件不断地连接形成的；步骤S8:量化评价拥堵传播链路的拥堵代价：步骤S9：识别路段通行关键瓶颈：分析得到的拥堵链路
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拥堵代价分布图，提取大于拥堵代价阈值的拥堵链路，对这些拥堵链路的时间分布进行分析，提取关键的瓶颈路段。...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑林江，廖隆权，刘晏霖，唐小勇，高志刚，
申请(专利权)人：重庆市交通规划研究院，
类型：发明
国别省市：