一種基于gps的交通運(yùn)行趨勢(shì)推測(cè)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及GPS數(shù)據(jù)處理技術(shù)領(lǐng)域，具體來說是一種基于GPS的交通運(yùn)行趨勢(shì)推 測(cè)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 車輛GPS裝置能夠獲取車輛瞬時(shí)速度、位置信息（經(jīng)緯度）、方向角等實(shí)時(shí)信息，通 過地圖匹配方法將計(jì)算周期內(nèi)裝載有GPS設(shè)備的車輛的信息分配到城市路網(wǎng)中相應(yīng)的路 段上，通過一系列的處理分析得到周期路網(wǎng)交通運(yùn)行指數(shù)，通過對(duì)交通運(yùn)行指數(shù)的變化，來 推測(cè)路網(wǎng)的交通運(yùn)行趨勢(shì)。
[0003] 路網(wǎng)的交通運(yùn)行趨勢(shì)可以描述一個(gè)路網(wǎng)交通流運(yùn)行平穩(wěn)狀態(tài)，是衡量路網(wǎng)交通流 變化的重要標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)今城市道路交通擁堵問題非常嚴(yán)峻，如何能夠推測(cè)交通運(yùn)行變化趨勢(shì) 是亟待解決的重點(diǎn)難題。北京交通研究中心曾提出一個(gè)類似交通擁堵指數(shù)的計(jì)算方法，但 是其關(guān)鍵性的參數(shù)車公里數(shù)是一個(gè)常量，屬于專家法確定，只是根據(jù)北京當(dāng)?shù)氐慕煌ㄌ匦?確定的，在一定程度不具備適用性，此外針對(duì)交通運(yùn)行趨勢(shì)的推測(cè)方法沒有涉及。而本發(fā)明 主要是利用GPS裝置，全面獲得路網(wǎng)交通速度信息和交通擁堵指數(shù)，，在此基礎(chǔ)上推測(cè)交通 運(yùn)行趨勢(shì)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中缺乏利用GPS數(shù)據(jù)來分析路網(wǎng)交通運(yùn)行趨 勢(shì)的缺陷，提供一種利用GPS裝置推測(cè)交通運(yùn)行趨勢(shì)的方法來解決上述問題。
[0005] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下，包括以下步驟：
[0006] (1)利用GPS數(shù)據(jù)計(jì)算路段的周期平均速度；
[0007] (2)判斷單個(gè)路段的交通擁堵狀態(tài)；
[0008] (3)計(jì)算周期路網(wǎng)交通運(yùn)行指數(shù)；
[0009] (4)計(jì)算交通運(yùn)行指數(shù)變化系列中間參數(shù)；
[0010] (5)確定交通運(yùn)行趨勢(shì)的狀態(tài)；
[0011] (6)推測(cè)交通運(yùn)行趨勢(shì)。
[0012] 所述的利用GPS數(shù)據(jù)計(jì)算路段的周期平均速度，首先將采樣周期內(nèi)GPS數(shù)據(jù)通過 經(jīng)緯度匹配到路網(wǎng)各個(gè)路段上，采取周期內(nèi)的路段上各個(gè)樣本車輛平均速度代表路段的總 體平均速度，反應(yīng)路段的交通狀態(tài)。
[0014] η--采樣周期內(nèi)經(jīng)過路段的車輛總數(shù)，單位：輛；
[0015] Vi-每個(gè)樣本車的周期內(nèi)平均速度，單位：km/h ;
[0016] P -采樣周期內(nèi)路段平均速度，單位km/h ;
[0017] 所述判斷單個(gè)路段的交通擁堵狀態(tài)采用閾值法進(jìn)行交通狀態(tài)判別，將路段平均行 程速度與預(yù)先設(shè)定的閾值進(jìn)行比較，進(jìn)而判斷其是否擁堵，以及確定其對(duì)應(yīng)的交通狀態(tài)。
[0018] 所述的計(jì)算周期路網(wǎng)交通運(yùn)行指數(shù)包括以下步驟：
[0019] (41)計(jì)算路段擁堵里程比例RCR，分別計(jì)算快速路擁堵里程比例RCRf、主干路擁 堵里程比例RCRa、次干路擁堵里程比例RCRm和支路擁堵里程比例RCRl，計(jì)算公式如下：
[0024] RCR = RCRf* ω ARCRa* ω 2+RCRm* ω 3+RCR1* ω 4;
[0025] 其中，
[0026] L⑴為路段i的長(zhǎng)度，Lc⑴為發(fā)生擁堵的路段i的長(zhǎng)度，
[0027] nf-快速路路段總個(gè)數(shù)，
[0028] 1\一主干路路段總個(gè)數(shù)，
[0029] Iini -次干路路段總個(gè)數(shù)，
[0030] Ii1 一支路路段總個(gè)數(shù)，
[0031] Wi，》3, W4分別代表各個(gè)等級(jí)道路的權(quán)重，
[0033] (42)計(jì)算路網(wǎng)交通擁堵指數(shù)TCI，計(jì)算公式如下： CN 105185107 A 說明書 3/10 頁(yè)
[0035] 其中：a = RCR*100。
[0036] 所述的計(jì)算交通運(yùn)行指數(shù)變化系列中間參數(shù)，公式如下：
[0041] 其中：
[0042] TCI廠當(dāng)前周期的交通運(yùn)行指數(shù)；
[0043] TCI, i一前一個(gè)周期的交通運(yùn)行指數(shù)；
[0044] TCI, 2-前兩個(gè)周期的交通運(yùn)行指數(shù)；
[0045] ?0? 一當(dāng)前周期的交通運(yùn)行指數(shù)與過去的兩個(gè)周期交通運(yùn)行指數(shù)的平均值；
[0046] 〇 -當(dāng)前周期的交通運(yùn)行指數(shù)與過去的兩個(gè)周期交通運(yùn)行指數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)方差；
[0047] kp k2-當(dāng)前周期的交通運(yùn)行指數(shù)與過去的兩個(gè)周期交通運(yùn)行指數(shù)的一階差分；
[0048] W-當(dāng)前周期的交通運(yùn)行指數(shù)與過去的兩個(gè)周期交通運(yùn)行指數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)方差均值 比。
[0049] 所述的確定交通運(yùn)行趨勢(shì)的狀態(tài)，包括：穩(wěn)定性上升、急劇性上升；穩(wěn)定性下降、 急劇性下降；穩(wěn)定性波動(dòng)、急劇性波動(dòng)。
[0050] 所述的推測(cè)交通運(yùn)行趨急劇性下降趨勢(shì)具體規(guī)則如下：
[0051] (71)若4> 0，k2> 0,則發(fā)展趨勢(shì)為上升：
[0052] (71A)若W彡W1，則發(fā)展趨勢(shì)為穩(wěn)定性上升；
[0053] (71B)若W > W1，則發(fā)展趨勢(shì)為急劇性上升；
[0054] (72)若0, k 2< 0,則發(fā)展趨勢(shì)為上升：
[0055] (72A)若W < W2,則發(fā)展趨勢(shì)為穩(wěn)定性下降；
[0056] (72B)若W > W2，則發(fā)展趨勢(shì)為急劇性下降；
[0057] (73)若I^k2S 0,則發(fā)展趨勢(shì)為波動(dòng)：
[0058] (73A)若W < W3,則發(fā)展趨勢(shì)為穩(wěn)定性波動(dòng)；
[0059] (73B)若W > W3，則發(fā)展趨勢(shì)為急劇性波動(dòng)；
[0060] 其中參數(shù)H ^根據(jù)具體數(shù)據(jù)來確定。
【附圖說明】
[0061] 圖1為本發(fā)明的方法流程圖。
[0062] 圖2路段交通運(yùn)行等級(jí)劃分圖。（說明：根據(jù)交通工程學(xué)相關(guān)理論，對(duì)不同等級(jí) 道路車輛行程速度進(jìn)行分布頻率統(tǒng)計(jì)，分別按照85 %位、50 %位、30 %位和15 %位車速進(jìn) 行確定。）
【具體實(shí)施方式】
[0063] 一種基于GPS的交通運(yùn)行趨勢(shì)推測(cè)方法，包括以下步驟：
[0064] S1、利用GPS數(shù)據(jù)計(jì)算路段的周期平均速度。首先將采樣周期內(nèi)GPS數(shù)據(jù)通過經(jīng) 緯度匹配到路網(wǎng)各個(gè)路段上，取周期內(nèi)的路段上各個(gè)樣本車輛平均速度代表路段的總體平 均速度，反應(yīng)路段的交通狀態(tài)。
[0066] 其中，η-采樣周期內(nèi)經(jīng)過路段的車輛總數(shù)，單位：輛；
[0067] Vi-每個(gè)樣本車的周期內(nèi)平均速度，單位：km/h ;
[0068] Γ -采樣周期內(nèi)路段平均速度，單位km/h ;
[0069] S2、判斷單個(gè)路段的交通擁堵狀態(tài)。采用閾值法進(jìn)行交通狀態(tài)判別，將路段平均行 程速度與預(yù)先設(shè)定的閾值進(jìn)行比較，進(jìn)而判斷其是否擁堵，以及確定其對(duì)應(yīng)的交通狀態(tài)。
[0070] 閾值見表1。表1來源：廣州地方技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)--城市道路交通運(yùn)行評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。
[0071] S3、計(jì)算周期路網(wǎng)交通運(yùn)行指數(shù)。包括以下步驟：
[0072] S31、計(jì)算路段擁堵里程比例RCR，分別計(jì)算快速路擁堵里程比例RCRf、主干路擁 堵里程比例RCRa、次干路擁堵里程比例RCRm和支路擁堵里程比例RCRl，計(jì)算公式如下：
CN 105185107 A 說明書 5/10 頁(yè)
[0077] RCR = RCRf* ω JRCRa* ω 2+RCRm* ω 3+RCRl* ω 4;
[0078] 其中，
[0079] L (i)為路段i的長(zhǎng)度，Lc (i)為發(fā)生擁堵的路段i的長(zhǎng)度，
[0080] nf:快速路路段總個(gè)數(shù)，
[0081] na:主干路路段總個(gè)數(shù)，
[0082] IV次干路路段總個(gè)數(shù)，
[0083] Ii1:支路路段總個(gè)數(shù)，
[0084] wf, wa, wm, ?^分別代表各個(gè)等級(jí)道路的權(quán)重，其計(jì)算公式如下：
[0089]其中：
[0090] Lf是區(qū)域路網(wǎng)中快速路的總長(zhǎng)度；
[0091] La是區(qū)域路網(wǎng)中主干路的總長(zhǎng)度；
[0092] Lni是區(qū)域路網(wǎng)中次干路的總長(zhǎng)度；
[0093] 1^是區(qū)域路網(wǎng)中支路的總長(zhǎng)度。
[0094] S32、計(jì)算路網(wǎng)交通擁堵指數(shù)TCI，計(jì)算公式如下：
[0096] 其中：a = RCR*100。
[0097] S4、計(jì)算交通運(yùn)行指數(shù)變化系列中間參數(shù) CN 105185107 A 說明書 6/10 頁(yè)
[0102] 其中：
[0103] TCI廠當(dāng)前周期的交通運(yùn)行指數(shù)；
[0104] TCI, i-前一個(gè)周期的交通運(yùn)行指數(shù)；
[0105] TCI, 2-前兩個(gè)周期的交通運(yùn)行指數(shù)；
[0106] .一當(dāng)前周期的交通運(yùn)行指數(shù)與過去的兩個(gè)周期交通運(yùn)行指數(shù)的平均值；
[0107] 〇 -當(dāng)前周期的交通運(yùn)行指數(shù)與過去的兩個(gè)周期交通運(yùn)行指數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)方差；
[0108] kp k2-當(dāng)前周期的交通運(yùn)行指數(shù)與過去的兩個(gè)周期交通運(yùn)行指數(shù)的一階差分；
[0109] W-當(dāng)前周期的交通運(yùn)行指數(shù)與過去的兩個(gè)周期交通運(yùn)行指數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)方差均值 比。
[0110] S5、確定交通運(yùn)行趨勢(shì)的狀態(tài)
[0111] ①穩(wěn)定性上升、②急劇性上升；
[0112] ③穩(wěn)定性下降、④急劇性下降；
[0113] ⑤穩(wěn)定性波動(dòng)、⑥急劇性波動(dòng)。
[0114] S6、推測(cè)交通運(yùn)行趨勢(shì)
[0115] 1)若4> 0，k2> 0,則發(fā)展趨勢(shì)為上升：
[0116] (1)若W1，則發(fā)展趨勢(shì)為①；
[0117] ⑵若W> W1，則發(fā)展趨勢(shì)為②；
[0118] 2)若4< 0，k2< 0,則發(fā)展趨勢(shì)為上升：
[0119] (1)若W2，則發(fā)展趨勢(shì)為③；
[0120] (2)若W > W2，則發(fā)展趨勢(shì)為④；
[0121] 3)若Ic1^k2S 0,則發(fā)展趨勢(shì)為波動(dòng)：
[0122] (1)若W彡W3,則發(fā)展趨勢(shì)為⑤；
[0123] (2)若W> W3,則發(fā)展趨勢(shì)為⑥；
[0124] 其中參數(shù)H胃3根據(jù)具體數(shù)據(jù)來確定。
[0125] 建議 W1, W2, W3E [0.08,0. 1]。
[0126] 以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù) 人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述的只是本發(fā)明 的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和 改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明的范圍內(nèi)。本發(fā)明要求的保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其 等同物界定。
【附圖說明】
[0127]
[0128] 圖1為本發(fā)明的方法流