本發(fā)明涉及交通技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于浮動(dòng)車(chē)GPS數(shù)據(jù)的干線停車(chē)分析方法。

背景技術(shù)：

在城市路網(wǎng)中，對(duì)于交通需求較大的城市干道通常會(huì)根據(jù)交通管控需求對(duì)其實(shí)施交通信號(hào)干線協(xié)調(diào)控制方法，通過(guò)“綠波”減少車(chē)輛停車(chē)次數(shù)，提高干線道路交通運(yùn)行效率，保障干線道路交通流的平穩(wěn)通行。但在實(shí)際應(yīng)用中，受到交叉口間距、道路沿線出入口、非機(jī)動(dòng)車(chē)及行人干擾等多種因素影響，能夠按干線綠波設(shè)計(jì)速度行駛并保持在綠波帶中行駛的車(chē)輛比例不高。

當(dāng)前對(duì)于干線協(xié)調(diào)控制的實(shí)施效果的評(píng)估主要根據(jù)HCM等經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ陀?jì)算行駛延誤、停車(chē)次數(shù)等宏觀性能指標(biāo)，受各種不確定性因素影響實(shí)際車(chē)輛運(yùn)行情況與經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ蜆?biāo)定的參數(shù)可能存在一定程度偏差。另一類采用跟車(chē)法的干線效果評(píng)估方法需要進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)，耗時(shí)耗力。隨著交通管理信息化建設(shè)的深入，海量的交通大數(shù)據(jù)能夠?yàn)樯钊氲慕煌ㄐ袨榉治鎏峁┯辛Φ闹?，就干線車(chē)輛運(yùn)行特性而言，交叉口的卡口檢測(cè)數(shù)據(jù)、出租車(chē)等車(chē)輛GPS定位數(shù)據(jù)等均能夠?qū)崿F(xiàn)微觀化、精細(xì)化的個(gè)體分析，通過(guò)海量個(gè)體的信息匯聚使研究人員掌握其中的規(guī)律與特性，進(jìn)而為交通管控、誘導(dǎo)提供有效的支撐。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明目的：為了解決現(xiàn)有的停車(chē)分析方法容易受不確定性因素影響的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種基于浮動(dòng)車(chē)GPS數(shù)據(jù)的干線停車(chē)分析方法，能夠利用交通大數(shù)據(jù)為交通管控、誘導(dǎo)提供有效的支撐。

技術(shù)方案：為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明中基于浮動(dòng)車(chē)GPS數(shù)據(jù)的干線停車(chē)分析方法，包括以下步驟：

(1)設(shè)定分析時(shí)段，獲取該分析時(shí)段路網(wǎng)內(nèi)浮動(dòng)車(chē)的GPS定位數(shù)據(jù)；根據(jù)干線協(xié)同控制范圍，將所述GPS定位數(shù)據(jù)進(jìn)行地圖匹配，從中篩選出在協(xié)調(diào)控制干線上行駛的浮動(dòng)車(chē)的GPS定位數(shù)據(jù)作為分析樣本；

(2)對(duì)于某一干線交叉口信號(hào)控制方案，根據(jù)該信號(hào)控制方案的信號(hào)控制周期和干線長(zhǎng)度建立時(shí)間-距離坐標(biāo)系；

(3)在所述分析時(shí)段內(nèi)，獲取在該信號(hào)控制方案的執(zhí)行時(shí)段內(nèi)各分析樣本在所述時(shí)間-距離坐標(biāo)系中的坐標(biāo)并進(jìn)行標(biāo)示，得到分析樣本在干線的時(shí)間-距離散點(diǎn)圖；

(4)根據(jù)所述時(shí)間-距離散點(diǎn)圖獲取車(chē)輛行駛特性，得到車(chē)輛停車(chē)概率與到達(dá)交叉口時(shí)間之間的關(guān)系。

具體地，步驟(2)中所述時(shí)間-距離坐標(biāo)系的時(shí)間坐標(biāo)范圍為[0，C]，距離坐標(biāo)范圍為[0，L]，其中，C為該信號(hào)控制方案的控制周期長(zhǎng)度，L為干線長(zhǎng)度。

其中，步驟(3)中獲取分析樣本的坐標(biāo)包括以下步驟：

(31)在分析時(shí)段內(nèi)，對(duì)某一分析樣本，將該分析樣本距離分析時(shí)段開(kāi)始時(shí)刻的絕對(duì)時(shí)間T_i折算轉(zhuǎn)換為相對(duì)于信號(hào)控制周期的相對(duì)時(shí)間t_i，將該相對(duì)時(shí)間t_i作為該分析樣本的時(shí)間坐標(biāo)轉(zhuǎn)換公式如下：

t_i＝{T_i/C}·C

式中，

(32)將分析樣本數(shù)據(jù)定位的二維經(jīng)緯度坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為分析樣本距離干線最上游交叉口的長(zhǎng)度，將該長(zhǎng)度作為該分析樣本的距離坐標(biāo)。

其中，步驟(4)中獲取車(chē)輛行駛特性，具體為：

(41)通過(guò)設(shè)置速度-顏色映射表將散點(diǎn)著色，將浮動(dòng)車(chē)的速度信息疊加在時(shí)間-距離散點(diǎn)圖中；

(42)根據(jù)可視化的散點(diǎn)著色及分布情況直觀分析干線各交叉口的綠燈放行時(shí)間區(qū)間，即由散點(diǎn)顏色分析車(chē)輛停車(chē)或通行狀態(tài)，將處于通行狀態(tài)的散點(diǎn)集中分布區(qū)域判定為綠燈放行時(shí)間區(qū)間；

(43)計(jì)算各交叉口綠燈時(shí)間的過(guò)車(chē)在下游的停車(chē)概率。

具體地，步驟(43)中計(jì)算某一交叉口綠燈時(shí)間的過(guò)車(chē)在下游的停車(chē)概率，包括以下步驟：

(431)對(duì)于在某一交叉口綠燈時(shí)段到達(dá)的車(chē)輛，計(jì)算其到下游交叉口的置信時(shí)間段，并將置信時(shí)間段轉(zhuǎn)換為相對(duì)置信時(shí)間段；

(432)統(tǒng)計(jì)該相對(duì)置信時(shí)間段內(nèi)的樣本散點(diǎn)總數(shù)以及速度值為0的散點(diǎn)數(shù)，計(jì)算車(chē)輛到達(dá)下游交叉口的停車(chē)概率以及停車(chē)次數(shù)概率。

有益效果：本發(fā)明中基于浮動(dòng)車(chē)GPS數(shù)據(jù)的干線停車(chē)分析方法，以數(shù)據(jù)可視化方式對(duì)浮動(dòng)車(chē)定位數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)間匯集，直觀分析浮動(dòng)車(chē)在干線的通行情況；在此基礎(chǔ)上，對(duì)車(chē)輛到達(dá)交叉口的相對(duì)時(shí)間與其在下游的停車(chē)概率進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，定量分析干線停車(chē)情況；本發(fā)明方法從海量GPS定位數(shù)據(jù)中分析探究干線交通流實(shí)際運(yùn)行模式，并以定性與定量相結(jié)合的方式實(shí)現(xiàn)對(duì)干線停車(chē)情況的分析，為干線綠波誘導(dǎo)提供可靠、精細(xì)的數(shù)據(jù)支撐。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例基于浮動(dòng)車(chē)GPS數(shù)據(jù)的干線停車(chē)分析方法的流程示意圖；

圖2是實(shí)施例中疊加浮動(dòng)車(chē)的速度信息后的時(shí)間-距離散點(diǎn)圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。

實(shí)施例

實(shí)施例通過(guò)對(duì)干線過(guò)車(chē)GPS定位數(shù)據(jù)的時(shí)間匯集，以可視化輔助方式，對(duì)采取協(xié)調(diào)控制的干線通行的車(chē)輛停車(chē)概率進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，進(jìn)而為干線綠波評(píng)估、交通誘導(dǎo)、信息發(fā)布提供數(shù)據(jù)支撐。

一種基于浮動(dòng)車(chē)GPS數(shù)據(jù)的干線停車(chē)分析方法，通過(guò)數(shù)據(jù)抽樣以及坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，生成可視化的時(shí)空散點(diǎn)圖實(shí)現(xiàn)浮動(dòng)車(chē)通行數(shù)據(jù)的時(shí)間匯集，進(jìn)而分析車(chē)輛的行駛特性，并進(jìn)行停車(chē)概率與停車(chē)次數(shù)的統(tǒng)計(jì)分析。如圖1所示，具體包括以下步驟：

步驟S1：設(shè)定分析時(shí)段(一般時(shí)長(zhǎng)不低于一周)，獲取該分析時(shí)段內(nèi)路網(wǎng)內(nèi)出租車(chē)等浮動(dòng)車(chē)的GPS定位數(shù)據(jù)，包括定位經(jīng)緯度坐標(biāo)、實(shí)時(shí)行駛速度；根據(jù)干線協(xié)同控制范圍，將GPS定位數(shù)據(jù)進(jìn)行地圖匹配，從中篩選出在協(xié)調(diào)控制干線上行駛且經(jīng)過(guò)沿線各交叉口的浮動(dòng)車(chē)定位記錄，作為分析樣本。

步驟S2：針對(duì)某一干線交叉口信號(hào)控制方案，根據(jù)該信號(hào)控制方案的信號(hào)控制周期和干線長(zhǎng)度建立時(shí)間-距離坐標(biāo)系。

步驟S3：在所述分析時(shí)段內(nèi)，獲取在該信號(hào)控制方案的執(zhí)行時(shí)段內(nèi)各分析樣本在所述時(shí)間-距離坐標(biāo)系中的坐標(biāo)并進(jìn)行標(biāo)示，得到分析樣本在干線的時(shí)間-距離散點(diǎn)圖；具體的坐標(biāo)獲取方法為：

步驟31：將分析樣本距離分析時(shí)段開(kāi)始時(shí)刻的絕對(duì)時(shí)間T_i折算轉(zhuǎn)換為相對(duì)于信號(hào)控制周期的相對(duì)時(shí)間t_i，轉(zhuǎn)換公式如下：

t_i＝{T_i/C}·C

式中，

步驟32：將樣本數(shù)據(jù)定位的二維經(jīng)緯度坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為樣本點(diǎn)距離干線最上游交叉口的長(zhǎng)度一維坐標(biāo)。

步驟S4：根據(jù)浮動(dòng)車(chē)GPS數(shù)據(jù)的時(shí)間-距離散點(diǎn)圖獲取車(chē)輛行駛特性，得到車(chē)輛停車(chē)概率與到達(dá)交叉口時(shí)間之間的關(guān)系；具體地，

步驟41：設(shè)置速度-顏色映射表將散點(diǎn)著色，將浮動(dòng)車(chē)的速度信息也疊加在時(shí)間-距離散點(diǎn)圖中，本發(fā)明中速度-顏色映射表的設(shè)置根據(jù)干線車(chē)輛平均行駛速度v劃分四個(gè)區(qū)間[0,20)、[20,40)、[40,60)以及{v|v≥60}；設(shè)置速度節(jié)點(diǎn)的RGB值：0對(duì)應(yīng)RGB(255,0,0)，20km/h對(duì)應(yīng)RGB(255,255,0)，40km/h對(duì)應(yīng)RGB(0,255,0)，60km/h對(duì)應(yīng)RGB(0,128,0)；速度位于[0,20)、[20,40)[40,60)區(qū)間內(nèi)的速度值則按比例設(shè)置RGB值，{v|v≥60}的速度值均取RGB(0,128,0)；例如，速度值為15km/h對(duì)應(yīng)區(qū)間為[0,20)，根據(jù)區(qū)間端點(diǎn)的RGB值：(255,0,0)、(255,255,0)，R值與B值保持相同，將G值按比例設(shè)定：由此獲得15km/h對(duì)應(yīng)的RGB值為(255,191,0)；速度值為30km/h對(duì)應(yīng)區(qū)間為[20,40)，根據(jù)區(qū)間端點(diǎn)的RGB值：(255,255,0)、(0,255,0)，G值與B值保持相同，將R值按比例設(shè)定：由此獲得30km/h對(duì)應(yīng)的RGB值為(127,255,0)；速度值為55km/h對(duì)應(yīng)區(qū)間為[40,60)，根據(jù)區(qū)間端點(diǎn)的RGB值：(0,255,0)、(0,128,0)，R值與B值保持相同，將G值按比例設(shè)定：由此獲得55km/h對(duì)應(yīng)的RGB值為(0,159,0)；如圖2所示。

步驟42：根據(jù)可視化的散點(diǎn)著色及分布情況直觀分析干線各交叉口的綠燈放行時(shí)間區(qū)間，即由散點(diǎn)顏色分析車(chē)輛停車(chē)或通行狀態(tài)，將處于通行狀態(tài)的散點(diǎn)集中分布區(qū)域判定為綠燈放行時(shí)間區(qū)間；

步驟43：計(jì)算各交叉口綠燈時(shí)間的過(guò)車(chē)在下游的停車(chē)概率，具體為：

步驟431：對(duì)于在各交叉口綠燈時(shí)段到達(dá)的車(chē)輛，根據(jù)浮動(dòng)車(chē)速度，對(duì)各路段的平均行駛速度及其置信區(qū)間進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，對(duì)各個(gè)時(shí)間點(diǎn)位通過(guò)最上游交叉口的車(chē)輛在下游各交叉口的到達(dá)時(shí)間區(qū)間進(jìn)行分析；對(duì)于交叉口j到達(dá)時(shí)刻為的車(chē)輛，在平均行駛速度以及置信波動(dòng)區(qū)間下，路段行程時(shí)間區(qū)間為到達(dá)下游交叉口j+1的時(shí)間區(qū)間為將其轉(zhuǎn)換為相對(duì)時(shí)間區(qū)間，其中分別為置信區(qū)間上下限，l_j為交叉口j與下游交叉口j+1間路段長(zhǎng)度；

步驟432：根據(jù)置信水平下車(chē)輛到達(dá)下游交叉口的時(shí)間區(qū)間，統(tǒng)計(jì)該區(qū)間內(nèi)的樣本散點(diǎn)總數(shù)m以及速度值為0的散點(diǎn)數(shù)m₀，計(jì)算車(chē)輛到達(dá)下游交叉口的停車(chē)概率

步驟433：根據(jù)步驟S522計(jì)算的下游交叉口停車(chē)概率計(jì)算車(chē)輛在下游停車(chē)次數(shù)概率其中x＝1,2,…,n-j，n為干線交叉口數(shù)量；車(chē)輛到達(dá)下游相鄰交叉口的時(shí)刻通過(guò)平均浮動(dòng)車(chē)速度確定。以包含三個(gè)交叉口的干線為例，車(chē)輛在最上游交叉口1的到達(dá)時(shí)刻為到達(dá)下游交叉口2停車(chē)概率為交叉口1、2間平均行駛速度為v¹，路段長(zhǎng)度為l₁，車(chē)輛到達(dá)交叉口3的停車(chē)概率該車(chē)輛在干線不停車(chē)的概率停車(chē)1次的概率停車(chē)2次的概率

步驟S5：根據(jù)步驟S4分析的停車(chē)概率，為干線綠波誘導(dǎo)提供數(shù)據(jù)支撐，根據(jù)車(chē)輛到達(dá)時(shí)刻，向其發(fā)布在下游停車(chē)概率。

以上僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出以上實(shí)施列對(duì)本發(fā)明不構(gòu)成限定，相關(guān)工作人員在不偏離本發(fā)明技術(shù)思想的范圍內(nèi)，所進(jìn)行的多樣變化和修改，均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。