基于etc收費(fèi)數(shù)據(jù)的高速公路路段行程速度計(jì)算方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種基于ETC收費(fèi)數(shù)據(jù)的高速公路路段行程速度計(jì)算方法，包括：ETC原始交易數(shù)據(jù)預(yù)處理；基于ETC交易數(shù)據(jù)的路段行程速度計(jì)算。根據(jù)計(jì)算時(shí)間周期內(nèi)路段ETC數(shù)據(jù)量大小，分兩種情形給出了不同樣本量水平下速度的計(jì)算方法。本發(fā)明以數(shù)據(jù)庫(kù)分析和數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)為依托，對(duì)ETC原始數(shù)據(jù)進(jìn)行提取、刪除和篩選、劃分計(jì)算時(shí)段等預(yù)處理，提高了數(shù)據(jù)質(zhì)量。建立了基于多OD對(duì)的路段行程速度計(jì)算模型。為保證數(shù)據(jù)量充足，利用包含計(jì)算路段的多個(gè)OD對(duì)ETC交易數(shù)據(jù)計(jì)算路段的行程速度，對(duì)OD速度和路段所占OD對(duì)里程比例進(jìn)行復(fù)合加權(quán)，得到路段的行程速度。本發(fā)明解決了高速公路速度監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)質(zhì)量差、準(zhǔn)確度低的問(wèn)題。
【專利說(shuō)明】基于ETC收費(fèi)數(shù)據(jù)的高速公路路段行程速度計(jì)算方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種根據(jù)ETC (電子不停車(chē)收費(fèi))交易數(shù)據(jù)計(jì)算高速公路路段行程速度的方法，屬于ETC數(shù)據(jù)挖掘和應(yīng)用領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著機(jī)動(dòng)車(chē)保有量的大幅提升和居民出行距離的不斷增加，高速公路的通行壓力也逐步加大，特別是在節(jié)假日小汽車(chē)免費(fèi)通行政策實(shí)施后，如何實(shí)現(xiàn)高速公路行程速度和流量的監(jiān)測(cè)，如何實(shí)現(xiàn)高速公路運(yùn)行狀態(tài)準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)的發(fā)布已成為影響提升高速公路運(yùn)營(yíng)管理和信息服務(wù)水平的重要問(wèn)題。
[0003]由于我國(guó)高速公路監(jiān)測(cè)基礎(chǔ)設(shè)施嚴(yán)重不足，高速公路速度監(jiān)測(cè)方法較為單一且覆蓋有限。目前，車(chē)輛行程速度監(jiān)測(cè)方法主要有雷達(dá)、激光、地感線圈測(cè)速等，但這幾種方法都存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、造價(jià)高、安裝維護(hù)不便等缺點(diǎn)。申請(qǐng)?zhí)枮?00610021463.1的中國(guó)發(fā)明專利公開(kāi)了一種高速公路射頻車(chē)輛速度監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)由固定設(shè)置在公路上的信號(hào)機(jī)、無(wú)線車(chē)牌和計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)組成，由于該發(fā)明中的信號(hào)機(jī)是固定設(shè)置在高速公路上的，因此只能監(jiān)測(cè)設(shè)有信號(hào)機(jī)位置的實(shí)現(xiàn)測(cè)速，不能實(shí)現(xiàn)全程無(wú)間隙的車(chē)速監(jiān)測(cè)。而且以上方法都注重監(jiān)測(cè)單個(gè)車(chē)輛的交通流參數(shù)，不能獲取高速公路特定路段整體交通流的運(yùn)行狀況。申請(qǐng)?zhí)枮?00910306882.3的中國(guó)發(fā)明專利公開(kāi)了一種基于視頻的高速公路交通擁堵?tīng)顟B(tài)檢測(cè)方法，該發(fā)明利用視頻中車(chē)流的光流場(chǎng)計(jì)算方法，計(jì)算出車(chē)流的光場(chǎng)矢量，從而能夠得到宏觀車(chē)流速度，但這種方法只能用于交通狀態(tài)的判別，不能準(zhǔn)確計(jì)算路段車(chē)流的行程速度值，且受視頻采集技術(shù)的限制，在惡劣條件下不能較準(zhǔn)確的計(jì)算出路段車(chē)流的行程速度。
[0004]隨著ETC系統(tǒng)用戶規(guī)模的不斷擴(kuò)大和交易量的增長(zhǎng)，ETC收費(fèi)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)作為一種新型的交通數(shù)據(jù)源，能夠全天候記錄車(chē)輛進(jìn)出高速公路收費(fèi)站的OD(Origin-Destination,出發(fā)地和目的地)和進(jìn)出時(shí)間信息，這些信息獲取簡(jiǎn)便，內(nèi)容完整，時(shí)效性強(qiáng)，格式統(tǒng)一，準(zhǔn)確度高，并且基本實(shí)現(xiàn)了全路網(wǎng)交易數(shù)據(jù)的集中式存儲(chǔ)。將搭載ETC終端的車(chē)輛視為高速公路速度采集的樣本車(chē)輛，利用ETC交易數(shù)據(jù)能夠較為準(zhǔn)確地計(jì)算車(chē)輛在高速公路的行程速度。而且ETC數(shù)據(jù)具有數(shù)據(jù)量充足、規(guī)模不斷增長(zhǎng)等特點(diǎn)，因此，通過(guò)對(duì)ETC數(shù)據(jù)的建模與挖掘，能準(zhǔn)確地獲取高速公路路段的行程速度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明目的在于提出一種基于ETC交易數(shù)據(jù)的高速公路路段速度的計(jì)算方法，用于獲取高速公路分路段分時(shí)段的行程速度，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)高速公路路段運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測(cè)，為高速公路信息發(fā)布策略制定提供數(shù)據(jù)支撐。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案。
[0007]一種基于ETC收費(fèi)數(shù)據(jù)的高速公路路段速度計(jì)算方法，其特征在于包括以下步驟:
[0008]步驟1，進(jìn)行ETC原始交易數(shù)據(jù)預(yù)處理；[0009]步驟1.1，提取ETC原始數(shù)據(jù)中主要字段內(nèi)容；
[0010]ETC原始交易數(shù)據(jù)表共有74個(gè)字段內(nèi)容，記錄了大量的交易信息，同時(shí)也蘊(yùn)藏著重要的交通信息。ETC交易數(shù)據(jù)主要可分為兩方面內(nèi)容:一方面是交易金額相關(guān)內(nèi)容，主要包括發(fā)行方定義的卡類(lèi)、付款類(lèi)和應(yīng)收金額等字段；另一方面是交通出行相關(guān)信息，主要包括交易記錄號(hào)，入口廣場(chǎng)編號(hào)，出口廣場(chǎng)編號(hào)，入口時(shí)間，出口時(shí)間等字段，這些字段是本發(fā)明中主要用到的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，如表1所示。提取ETC原始交易數(shù)據(jù)表主要字段包括:消息ID(MID)；.廣場(chǎng)編號(hào)(PLAZAID);交易在車(chē)道創(chuàng)建的時(shí)間(IC_TRANS_HME);出入口類(lèi)型(ENTRY_EXIT);正常交易記錄及特殊事件(W0RK_M0DE);過(guò)車(chē)類(lèi)型(PASSED_TYPE);入口廣場(chǎng)號(hào)(EN_PLAZAID);入口時(shí)間(ΕΝ_--ΜΕ);入口廣場(chǎng)編號(hào)。
[0011 ] 表1ETC原始交易數(shù)據(jù)表[0012]
【權(quán)利要求】
1.一種基于ETC收費(fèi)數(shù)據(jù)的高速公路路段行程速度計(jì)算方法，其特征在于包括以下步驟: 步驟1，進(jìn)行ETC原始交易數(shù)據(jù)預(yù)處理； 步驟1.1，提取ETC原始數(shù)據(jù)中主要字段內(nèi)容； 步驟1.2，刪除錯(cuò)誤數(shù)據(jù)和篩選有效數(shù)據(jù)； 步驟1.3，劃分計(jì)算時(shí)段； 早06:00~23:00，以10分鐘為時(shí)間周期對(duì)交易記錄進(jìn)行時(shí)段劃分；23:00~次日06:00,以I小時(shí)為時(shí)間周期對(duì)交易記錄進(jìn)行時(shí)段劃分； 步驟1.4，根據(jù)單條記錄計(jì)算車(chē)輛的行程時(shí)間與速度； (1)計(jì)算行程時(shí)間 單條記錄車(chē)輛在高速公路上的行駛時(shí)間為:
T=T1-T2 式中，T為 車(chē)輛在OD上的行程時(shí)間，T1為出口時(shí)間，T2為入口時(shí)間，單位均為秒； (2)計(jì)算速度 以O(shè)D對(duì)進(jìn)出口收費(fèi)站為關(guān)聯(lián)條件，從ETC系統(tǒng)的費(fèi)率表中得到車(chē)輛OD對(duì)的里程，此里程與車(chē)輛行程時(shí)間之比即為單數(shù)據(jù)在高速公路上的行程速度； 步驟2，根據(jù)ETC交易數(shù)據(jù)計(jì)算高速公路路段速度； 步驟2.1，判斷在計(jì)算時(shí)段內(nèi)通過(guò)計(jì)算路段的ETC車(chē)輛是否滿足最小樣本量要求；所述的路段為高速公路同方向相鄰收費(fèi)站之間的道路，OD對(duì)為高速公路上任意入口收費(fèi)站和出口收費(fèi)站之間的道路；規(guī)定10分鐘內(nèi)通過(guò)計(jì)算路段的最小ETC車(chē)輛數(shù)為14輛；步驟2.2，根據(jù)ETC交易數(shù)據(jù)計(jì)算路段的行程速度； 計(jì)算分為兩類(lèi)情形:單位監(jiān)測(cè)周期內(nèi)通過(guò)的ETC車(chē)輛數(shù)大于等于最小樣本量和小于最小樣本量；計(jì)算公式為:
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于ETC收費(fèi)數(shù)據(jù)的高速公路路段行程速度計(jì)算方法，其特征在于，所述步驟1.1提取的ETC原始交易數(shù)據(jù)主要字段包括:消息，廣場(chǎng)編號(hào)，交易在車(chē)道創(chuàng)建的時(shí)間，出入口類(lèi)型，正常交易記錄及特殊事件，過(guò)車(chē)類(lèi)型，入口廣場(chǎng)號(hào)，入口時(shí)間，入口廣場(chǎng)編號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于ETC收費(fèi)數(shù)據(jù)的高速公路路段行程速度計(jì)算方法，其特征在于，所述步驟1.2刪除錯(cuò)誤數(shù)據(jù)和篩選有效數(shù)據(jù)的規(guī)則如下: (1)刪除出口時(shí)間和入口時(shí)間不在同一天的交易數(shù)據(jù)； (2)刪除出口時(shí)間早于入口時(shí)間的交易數(shù)據(jù)； (3)刪除收費(fèi)數(shù)據(jù)記錄中入口站點(diǎn)和出口站點(diǎn)相同的記錄； (4)刪除采用開(kāi)放式收費(fèi)的高速公路數(shù)據(jù)； (5)篩選出正常交易記錄及特殊事件中正常交易記錄的數(shù)據(jù)； (6)篩選出交易狀態(tài)是從ETC車(chē)道入并且從ETC車(chē)道出的數(shù)據(jù)； (7)篩選出交易數(shù)據(jù)為出口記錄的數(shù)據(jù)； (8)在數(shù)據(jù)預(yù)處理后，刪除車(chē)輛行程速度低于5km/h高于120km/h的數(shù)據(jù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于ETC收費(fèi)數(shù)據(jù)的高速公路路段行程速度計(jì)算方法，其特征在于，當(dāng)單位監(jiān)測(cè)周期內(nèi)通過(guò)的ETC車(chē)輛數(shù)達(dá)到最小樣本量時(shí)，直接用所有ETC車(chē)輛的平均行程速度作為該路段的行程速度，計(jì)算公式見(jiàn)式(I )，ETC車(chē)輛的平均行程時(shí)間由所述步驟1.4得到。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于ETC收費(fèi)數(shù)據(jù)的高速公路路段行程速度計(jì)算方法，其特征在于，當(dāng)單位監(jiān)測(cè)周期內(nèi)通過(guò)的ETC車(chē)輛數(shù)小于最小樣本量時(shí)，速度計(jì)算方法如下: (1)確定影響計(jì)算路段的主要OD對(duì)； 利用經(jīng)過(guò)計(jì)算路段的多個(gè)OD對(duì)的ETC數(shù)據(jù)綜合計(jì)算路段的行程速度；通過(guò)對(duì)相關(guān)聯(lián)路段和OD對(duì)歷史數(shù)據(jù)及其相關(guān)關(guān)系的分析，選取與計(jì)算路段屬于相同入口的收費(fèi)站但包含計(jì)算路段的數(shù)據(jù)量較大的OD對(duì)，使用利用途徑計(jì)算路段的OD對(duì)數(shù)據(jù)來(lái)間接計(jì)算路段的行程速度； (2)確定各OD對(duì)速度在計(jì)算路段速度時(shí)的折減系數(shù)a； 基于大量的歷史數(shù)據(jù)，分別針對(duì)交通平峰期和高峰期，使用計(jì)算路段的歷史速度與OD對(duì)的歷史速度作比值，得出交通平峰期和高峰期OD對(duì)速度在計(jì)算路段速度時(shí)的折減系數(shù)a ； (3)確定路段所占OD對(duì)里程比例在計(jì)算路段速度時(shí)的權(quán)重系數(shù)Θ； 權(quán)重系數(shù)Θ與路段所占OD對(duì)里程百分比的對(duì)應(yīng)關(guān)系為:百分比的范圍為小于20%、20% ~50%,50% ~70%、大于 70% 時(shí)，Θ 值分別為 0.3,0.5,0.8,1.0 ； (4)計(jì)算路段行程速度； 將步驟(1)~(3)所得數(shù)據(jù)公式(2)計(jì)算路段的行程速度。
【文檔編號(hào)】G08G1/052GK103700264SQ201310660011
【公開(kāi)日】2014年4月2日 申請(qǐng)日期:2013年12月9日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月9日
【發(fā)明者】翁劍成, 袁榮亮, 王茹, 王昌, 榮建 申請(qǐng)人:北京工業(yè)大學(xué)