專利名稱：基于公交車gps數(shù)據(jù)的交通流運(yùn)行狀態(tài)識別方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及智能交通領(lǐng)域中的交通信息采集與處理技術(shù)，具體是一種基于公交車GPS數(shù)據(jù)的交通流運(yùn)行狀態(tài)識別方法。
背景技術(shù)：
伴隨交通擁堵而來的出行延誤增加、燃油消耗增大、交通事故頻繁、環(huán)境質(zhì)量惡化等一系列問題，嚴(yán)重影響著城市的協(xié)調(diào)發(fā)展和人們的日常生活。獲得準(zhǔn)確、實(shí)時、充足的動態(tài)交通信息，并以此識別出路網(wǎng)當(dāng)中已經(jīng)發(fā)生或者即將發(fā)生的交通擁堵，同時給出交通擁堵的性質(zhì)，對于制定合理有效的擁堵疏導(dǎo)策略具有重要意義。由于公交車的運(yùn)營機(jī)制具有較強(qiáng)的時空穩(wěn)定性，從而便于發(fā)現(xiàn)交通流的異常運(yùn)行狀態(tài)，可以準(zhǔn)確地識別出交通擁堵。另外，近年GPS與GIS技術(shù)在公交車輛監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)中的應(yīng)用，已為基于公交車GPS數(shù)據(jù)的交通信息采集技術(shù)的實(shí)現(xiàn)奠定了良好的基礎(chǔ)。 目前，基于公交車GPS數(shù)據(jù)的交通流運(yùn)行狀態(tài)識別方法的研究現(xiàn)狀，以及存在的主要問題可以歸結(jié)如下我國《城市道路交通管理評價(jià)指標(biāo)體系》中只規(guī)定了利用行程速度評價(jià)城市主干路交通流運(yùn)行狀態(tài)的標(biāo)準(zhǔn)，而未涉及其它等級道路交通流運(yùn)行狀態(tài)的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)；通常認(rèn)為公交車的路段行程速度即為交通流的路段行程速度，沒有充分考慮不同類型車輛運(yùn)行特點(diǎn)的差異；通常采用公交線路相鄰交叉口位置或者相鄰公交站點(diǎn)位置作為邊界劃分路段，沒有考慮路段長度、道路線形變化、道路功能變化等因素；通常假設(shè)公交車輛勻速經(jīng)過路段邊界，從而估算單車路段行程速度，沒有考慮城市道路車輛運(yùn)行速度的非穩(wěn)定性；通常假設(shè)公交車輛連續(xù)經(jīng)過公交站點(diǎn)，從而估算路段行程速度，忽略了公交車輛停車服務(wù)時間對所得路段平均行程速度獲取結(jié)果的影響；通常只是輸出交通流運(yùn)行狀態(tài)的類型，而沒有對識別結(jié)果的可靠性進(jìn)行必要的分析。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種基于公交車GPS數(shù)據(jù)的交通流運(yùn)行狀態(tài)識別方法。 本發(fā)明利用全球定位系統(tǒng)(Global Position System, GPS)采集的GPS信息并從
地理信息系統(tǒng)(Geographic Information System, GIS)獲取路網(wǎng)空間信息，研究基于公交
車GPS數(shù)據(jù)的交通流運(yùn)行狀態(tài)識別方法，具體包括交通流運(yùn)行狀態(tài)識別標(biāo)準(zhǔn)確定方法、路
段劃分方法、路段行程速度估計(jì)方法以及交通流運(yùn)行狀態(tài)識別方法四個步驟。路段劃分方
法主要包括基本路段劃分方法和子路段劃分方法兩個內(nèi)容；路段行程速度估計(jì)方法主要包
括單車路段行程速度估計(jì)方法和路段平均行程速度估計(jì)方法兩個內(nèi)容；交通流運(yùn)行狀態(tài)識
別方法主要包括交通流運(yùn)行狀態(tài)識別流程和識別結(jié)果可靠性分析方法兩個內(nèi)容。 具體實(shí)現(xiàn)技術(shù)方案的步驟為 1、通過GIS將城市道路段進(jìn)行等級劃分； 2、確定各等級道路交通流運(yùn)行狀態(tài)的識別標(biāo)準(zhǔn)，確定各等級道路速度閾值&和1(2，保存于計(jì)算機(jī)處理器當(dāng)中，其中&是道路暢通與阻滯之間的臨界速度值，K2是道路阻滯與擁堵之間的臨界速度值； 3、再通過GIS將城市道路進(jìn)行子路段劃分； 4、獲得公交車輛車載GPS系統(tǒng)采集的一定時段所有公交車通過子路段速度的平均值，傳送至計(jì)算機(jī)處理器； 5、公交車通過子路段速度的平均值與該子路段的閾值I^和K2進(jìn)行比較，確定該子路段的交通流運(yùn)行狀態(tài)。 其中步驟1是通過相交道路的等級，以及承擔(dān)交通流量的大小，采用重要性較強(qiáng)的交叉口位置作為邊界劃分基本路段。 步驟2是按照我國城市規(guī)劃理論普遍采用的分級依據(jù)對城市道路進(jìn)行等級劃分，同時對不同等級城市道路的交通流運(yùn)行特性進(jìn)行分析；按照我國《城市道路交通管理評價(jià)指標(biāo)體系》(2007版)設(shè)置路段交通流運(yùn)行狀態(tài)的評價(jià)指標(biāo)及評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，并且結(jié)合各級城市道路的最高設(shè)計(jì)速度，遞推得到各個等級城市道路交通流運(yùn)行狀態(tài)的識別標(biāo)準(zhǔn)，即得到該等級道路速度閾值&和K2，從而為交通流運(yùn)行狀態(tài)識別方法的設(shè)計(jì)提供依據(jù)。
步驟3是根據(jù)道路特性(如車道數(shù)量、道路線形等)的變化，以及道路交通條件(如限制速度、公交站點(diǎn)等)的變化，選擇位置點(diǎn)進(jìn)行子路段劃分。 步驟4是當(dāng)公交車輛經(jīng)過子路段邊界，采用內(nèi)插的方法利用路段邊界兩側(cè)的GPS數(shù)據(jù)估計(jì)路段邊界時刻，從而獲取單車路段行程時間，進(jìn)而引入路段長度計(jì)算得到單車路段行程速度，通過一定時段子路段經(jīng)過公交車輛的數(shù)量，得到公交車通過子路段速度的平均值。 步驟5是將公交車通過子路段速度的平均值輸送至計(jì)算機(jī)處理器，與該子路段的閾值&和K2通過計(jì)算機(jī)處理器進(jìn)行比較，速度的平均值大于閾值&，則反應(yīng)出道路暢通，速度的平均值小于閾值&同時大于閾值K2，則道路阻滯，速度的平均值小于閾值K2，則道路擁堵，此結(jié)果可以傳送給交通指揮部門，報(bào)告此子路段交通流運(yùn)行狀態(tài)，便于交通指揮部門對交通狀況及時掌握，并進(jìn)行及時處理。 以下描述交通流運(yùn)行狀態(tài)識別閾值的確定，將城市道路分為快速路、主干路、次干路和支路四個等級，主干路的交通流運(yùn)行狀態(tài)識別閾值根據(jù)《城市道路交通管理評價(jià)指標(biāo)體系》中規(guī)定的五級速度選取主干路閾值&和K2，四個等級的道路在交通部門設(shè)計(jì)建設(shè)時都確定最高限速，通過各等級道路最高限速與主干路最高限速比值，再乘上主干路的暢通、擁堵臨界值，得到各等級道路的閾值I^和K2。 為了準(zhǔn)確地獲得子路段速度的平均值，應(yīng)當(dāng)剔除因故拋錨等非正常行駛的公交車的單車速度值，根據(jù)GPS序列的位置坐標(biāo)、瞬時速度與航向數(shù)據(jù)的特點(diǎn)進(jìn)行車輛運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行識別。 本發(fā)明的顯著效果在于本發(fā)明提供的基于公交車GPS數(shù)據(jù)的交通流運(yùn)行狀態(tài)識別方法克服了已有方法應(yīng)用效果不夠理想的問題，在降低系統(tǒng)成本的同時，能顯著提高交通流運(yùn)行狀態(tài)識別精度、減小時間延遲，同時提供交通擁堵的類型，從而可為出行者選擇更加便捷的出行路線提供依據(jù)，并為交通管理部門制定擁堵疏導(dǎo)方案提供更加有力的決策支持。


圖1是交通流運(yùn)行狀態(tài)識別方法流程圖示。
具體實(shí)施例方式
1)對于不同物理結(jié)構(gòu)、不同功能效用的道路，交通流運(yùn)行狀態(tài)識別的標(biāo)準(zhǔn)通常存在差別，因此，需要根據(jù)交通流運(yùn)行狀態(tài)識別技術(shù)的要求對城市道路進(jìn)行分級，同時對不同等級道路的交通運(yùn)行特性進(jìn)行分析。 按照我國城市規(guī)劃理論普遍采用的分級方法，以及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《城市道路設(shè)計(jì)規(guī)范》對城市道路級別劃分的有關(guān)規(guī)定，將城市道路分為快速路、主干路、次干路和支路四個等級。
(1)快速路 城市快速路又稱快速干道，其是城市道路交通的主動脈，也是城市與高速道路的聯(lián)系通道。我國1991年頒布施行的《城市道路設(shè)計(jì)規(guī)范》對于快速路的定義"快速路應(yīng)為城市中運(yùn)量大、距離長、速度要求高的交通服務(wù)。快速路對向車道之間應(yīng)設(shè)中間隔離帶，進(jìn)出口應(yīng)采用全控制或部分控制措施。"
(2)主干路 城市主干路又稱主干線道路，其與快速路共同構(gòu)成城市交通的主要骨架。為了不讓進(jìn)出功能影響道路的通行功能，主干路一般將普通車道與路側(cè)車道進(jìn)行分離，通常采用行車4車道、路側(cè)2車道的合計(jì)6車道的斷面形式。
(3)次干路 城市次干路是城市區(qū)域性的交通干路，主要為區(qū)域交通集散服務(wù)，配合主干路組成干道路網(wǎng)。次干路主要負(fù)擔(dān)城市中、短出行長度的交通任務(wù)，一般設(shè)有4個車道，還要設(shè)有足夠的停車空間。
(4)支路 城市支路又稱城市地方性道路，作為次干路和街坊路的連接線，負(fù)擔(dān)城市集散交通的任務(wù)負(fù)，以服務(wù)功能為主。 下面將從時間和空間兩個方面，分別對各個等級城市道路的交通流運(yùn)行特性進(jìn)行分析。
(1)時間范疇 對于存在信號交叉口的城市主干路、次干路路段，交通流的速度跟隨信號周期發(fā)生周期性變化。如果交通流運(yùn)行狀態(tài)識別的時間間隔小于信號周期，則獲取的交通數(shù)據(jù)具有較強(qiáng)的隨機(jī)性，難以準(zhǔn)確體現(xiàn)交通流運(yùn)行狀態(tài)變化的規(guī)律性。對于城市快速路以及沒有信號交叉口的城市支路路段，交通流運(yùn)行較為平穩(wěn)，分析時間間隔可以較短。
(2)空間范疇 快速路多以高架道路的形式建設(shè)，即使對于采用平面形式的情況，也需在與其它道路相交的路口采用立體交叉形式，而且受到信號控制措施的影響較小，以便保證車輛可以連續(xù)、高速行駛。因此，快速路路段的劃分相對簡單，采用均分法即可。對于沒有信號交叉口的支路路段也可以采用與快速路相似的劃分方法。 本發(fā)明將交通流狀態(tài)劃分為暢通狀態(tài)、阻滯狀態(tài)和擁堵狀態(tài)三種。
(1)暢通狀態(tài) 對于暢通狀態(tài)，車輛較少，車流密度較小，駕駛員能根據(jù)自己的駕駛特性(個人駕駛技巧、駕駛傾向性、身體狀況、情緒、出行的緊迫性等)、車輛條件、道路條件及環(huán)境條件進(jìn)行駕駛，基本不受或少受其它運(yùn)行車輛的影響，通常可以保持較高的車速。
(2)阻滯狀態(tài) 阻滯狀態(tài)是指車輛不能自由的任意行駛，車輛速度受到前車的制約，但是車輛行駛狀態(tài)比較穩(wěn)定。對于暢通狀態(tài)，交通流量可以達(dá)到通行能力，此時出現(xiàn)的干擾會使車流產(chǎn)生較大的波動，車流抗干擾能力明顯下降。
(3)擁堵狀態(tài) 對于擁堵狀態(tài)，車流密度很大，行駛自由度很小，速度受前車制約性很強(qiáng)，車速忽高忽低，穩(wěn)定性較差，車輛走走停停，駕駛員以及乘客的感覺極差。因此，擁堵狀態(tài)正是交通工程人員的研究重點(diǎn)。 我國《城市道路交通管理評價(jià)指標(biāo)體系》(2007版)設(shè)置了與路段交通流運(yùn)行狀態(tài)有關(guān)的基本指標(biāo)，指建成區(qū)早、晚交通流高峰時段主干路機(jī)動車的平均行程車速，即車輛通過某段道路的長度與通過道路所需的時間之比(包括中間停車時間和延誤時間)，平均行程車速是所測車輛樣本行程速度的算術(shù)平均值。 由于我國《城市道路交通管理評價(jià)指標(biāo)體系》已經(jīng)在城市道路交通管理評價(jià)中得到了廣泛應(yīng)用，結(jié)合其關(guān)于主干路平均車速分級指數(shù)的規(guī)定，本發(fā)明將高于第一級最高速度對應(yīng)的交通流運(yùn)行狀態(tài)定義為順暢，第一、第二級速度對應(yīng)的交通流運(yùn)行狀態(tài)定義為阻滯，第三、第四、第五級速度對應(yīng)的交通流運(yùn)行狀態(tài)定義為擁堵。 然而，《城市道路交通管理評價(jià)指標(biāo)體系》沒有規(guī)定城市主干路之外其它級別道路的交通流運(yùn)行狀態(tài)評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，本發(fā)明將根據(jù)主干路的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)給定其它類型道路交通擁堵的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。由于特定類型城市的各級道路設(shè)計(jì)速度是一個標(biāo)準(zhǔn)值，可取各級城市道路的最高設(shè)計(jì)速度，然后計(jì)算城市主干路路段交通流運(yùn)行狀態(tài)評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)與相應(yīng)的設(shè)計(jì)速度最高值之比，作為遞推其它等級道路交通流運(yùn)行狀態(tài)評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)。 2)對于城市快速路而言，由于快速路一般采用高架形式或是在交叉口處采用立交形式，車輛可以連續(xù)的行駛，受到控制信號措施的影響較小，同時城市快速路的出入口是城市快速路的重要組成部分，起著連接城市快速路網(wǎng)和其他等級道路的功能，因此可以采用快速路的出入口匝道之間的道路定義為快速路的基本路段。 按照快速路主路與輔路之間出入口的不同組合，可以將快速路基本路段分為四類，即入口 _出口、出口 _入口、入口 -入口和出口 -出口四種。快速路基本路段的長度是以匝道入口(或匝道出口)前的位置為起點(diǎn)到出口匝道(或入口匝道)前的位置為終點(diǎn)。
對于其它等級的城市道路，由于存在大量的交叉口 ，而且交叉口多為信號交叉口 ，導(dǎo)致到達(dá)的車輛在時間上容易出現(xiàn)分離，并且由于交叉口處的各種管制措施，使得車輛在經(jīng)過交叉口前發(fā)生頻繁的加減速、停車及換車道等行為。因此，可以采用交叉口區(qū)域作為基本路段劃分的分界點(diǎn)。 然而，僅對基本路段進(jìn)行劃分還不能滿足交通流運(yùn)行狀態(tài)識別技術(shù)的要求。 一方面，如果基本路段過長，當(dāng)交通處于擁堵狀態(tài)的時候，車輛的行駛速度很低，車輛從駛?cè)肼范蔚诫x開路段需要很長的時間，使得采集得到的數(shù)據(jù)產(chǎn)生延誤，無法滿足交通流運(yùn)行狀態(tài)識別實(shí)時性的要求；另一方面，交通管理部門不僅需要獲得路段的交通流運(yùn)行狀態(tài)，同時希望能得到發(fā)生交通擁堵的具體位置，以及擁堵的空間傳播過程。因此，需對基本路段繼續(xù)進(jìn)行分解，形成子路段。 對于子路段的劃分，不需考慮道路的等級，重點(diǎn)考慮特定路段的道路特性、交通條件以及交通流運(yùn)行狀態(tài)識別實(shí)時性的需要，子路段分界點(diǎn)的選擇主要包括如下三種情況
(1)從道路特性考慮車道數(shù)發(fā)生變化的地點(diǎn)；道路平縱線形變化顯著的地點(diǎn)。
(2)從交通條件考慮車道功能發(fā)生變化的地點(diǎn)(例如某條車道的部分作為公交專用車道等)；設(shè)置有公交車站的地點(diǎn)。 (3)從交通流運(yùn)行狀態(tài)識別實(shí)時性的需要考慮子路段不可過長，否則獲取的GPS數(shù)據(jù)時間延遲過大，會影響交通流運(yùn)行狀態(tài)識別的實(shí)時性。 3)傳統(tǒng)的單車路段行程速度獲取方法假設(shè)公交車輛勻速經(jīng)過路段邊界，從而估算單車路段行程速度，沒有考慮城市道路車輛運(yùn)行速度的非穩(wěn)定性。本發(fā)明假設(shè)公交車輛保持勻加(減)速經(jīng)過路段邊界，采用內(nèi)插的方法利用路段邊界兩側(cè)的GPS數(shù)據(jù)估算路段邊界時刻，進(jìn)而獲取單車路段行程速度。如果v(t) = v(t-l)，則路段邊界時刻按照公式(1)計(jì)算，否則按照公式(2)計(jì)算。
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<formula>formula see original document page 7</formula> (2) 式中t〃 (t)——路段終點(diǎn)邊界時刻； t〃 (t+l)——下游路段起點(diǎn)邊界時刻； t(t)、t(t-n4(t))——GPS與前一GPS數(shù)據(jù)的定位時刻； V(t)、V(t-n4(t))——GPS與前一GPS數(shù)據(jù)的瞬時速度； L' (t)——GPS與路段終點(diǎn)邊界的距離。 由于公交車的運(yùn)行特性，車輛會出現(xiàn)中途停車的情況，例如公交車在各個公交站點(diǎn)需要停車進(jìn)行乘客上下車服務(wù)等。然而，公交車站點(diǎn)停車服務(wù)耗費(fèi)的這一部分時間并不是由交通擁堵所引起，而是由公交車本身的運(yùn)行特性所決定，因此，這部分時間的存在導(dǎo)致公交車的運(yùn)行狀態(tài)不能很好的反映道路交通流的運(yùn)行特性，同時這部分時間的大小由個人習(xí)慣、上下客的數(shù)量等隨機(jī)因素密切相關(guān)，導(dǎo)致其是一個不確定的值，因此，有必要對公交車輛的停車進(jìn)行識別，以便剔除停車服務(wù)時間。 GPS接收設(shè)備采集的車輛空間狀態(tài)數(shù)據(jù)主要包括位置坐標(biāo)、瞬時速度、航向。同時，根據(jù)GPS序列的位置坐標(biāo)、瞬時速度與航向數(shù)據(jù)的特點(diǎn)能夠進(jìn)行車輛運(yùn)行狀態(tài)識別。對于車輛停車狀態(tài)，GPS序列通常表現(xiàn)為位置坐標(biāo)集中分布，或者瞬時速度持續(xù)偏低，或者航向變化幅度較大。另外，為了避免停車狀態(tài)誤判情況的發(fā)生，進(jìn)行方法設(shè)計(jì)的過程中應(yīng)引入持續(xù)檢驗(yàn)環(huán)節(jié)。本發(fā)明依據(jù)GPS序列的位置坐標(biāo)、瞬時速度以及航向數(shù)據(jù)分別設(shè)計(jì)車輛停車狀態(tài)判斷方法。不同的道路環(huán)境(路網(wǎng)結(jié)構(gòu)、周圍建筑特點(diǎn)、氣候情況等)，以及不同型號的GPS接收設(shè)備，GPS數(shù)據(jù)的特點(diǎn)(數(shù)據(jù)精度、缺失情況、GPS數(shù)據(jù)采樣時間間隔等等)通常有所差別，此時應(yīng)該根據(jù)實(shí)際條件確定更加有效的車輛停車狀態(tài)判斷方法。例如，對于中小城市，由于周圍建筑設(shè)施規(guī)模較小，使得GPS位置數(shù)據(jù)的精度較高，同時數(shù)據(jù)缺失情況較少，因此一般適于采用基于位置坐標(biāo)的停車狀態(tài)判斷方法。除此以外，如果經(jīng)過實(shí)驗(yàn)證明，GPS位置坐標(biāo)、瞬時速度以及航向不止一項(xiàng)數(shù)據(jù)精度滿足要求，此時上述多種方法可以融合使用。得到停車持續(xù)時間以后，然后將停車持續(xù)時間與最大紅燈時長比較，經(jīng)驗(yàn)值可取120s。
本發(fā)明利用按照公式(3)進(jìn)行路段平均行程速度的估算。
<formula>formula see original document page 8</formula>
式中n表示單車路段行程速度數(shù)據(jù)個數(shù)A表示第i個單車路段行程速度數(shù)據(jù)；L表示路段長度。 4)對于多數(shù)城市，由于公交車輛數(shù)量較大，基本可以覆蓋整個城市路網(wǎng)，并且分布較為均勻；城市公交車輛行駛過程中與出租車、私人車輛相比，靈活性小，公交車輛是按照固定線路運(yùn)行，沿線設(shè)有固定的站點(diǎn)，而且公交車發(fā)車時間、發(fā)車間隔相對固定，所以采集的數(shù)據(jù)適于和歷史趨勢數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析，從而容易發(fā)現(xiàn)異常的交通流運(yùn)行狀態(tài)。交通流運(yùn)行狀態(tài)識別方法流程如圖1所示。 (1)如果基于公交車的路段平均行程速度、(t)大于閾值Kn則可認(rèn)為路段i順暢；如果Vi(t)大于閾值K2，小于閾值K"則可認(rèn)為路段i阻滯；如果Vi(t)小于閾值1(2，則可認(rèn)為路段i發(fā)生擁堵，其中&和K2根據(jù)實(shí)施方式1)中的交通流運(yùn)行狀態(tài)識別標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行確定； (2)如果路段處在擁堵狀態(tài)，則輸入不同星期同一日期(周一、周二、…、周日)同一時段的歷史趨勢數(shù)據(jù)，然后按照公式(4)計(jì)算路段平均行程速度實(shí)測數(shù)據(jù)與歷史趨勢數(shù)據(jù)的差值A(chǔ)、(t)。<formula>formula see original document page 8</formula> 式中Vi(t)表示路段平均行程速度的實(shí)測數(shù)據(jù)；V' t (t)表示路段平均行程速度
的歷史趨勢數(shù)據(jù)。 (3)按照公式(5)進(jìn)行判斷，如果公式成立則可認(rèn)為路段i發(fā)生了偶發(fā)性擁堵，否則發(fā)生了常發(fā)性擁堵。
<formula>formula see original document page 8</formula> 式中AVi(t-T)表示當(dāng)天前一時段路段平均行程速度實(shí)測數(shù)據(jù)與歷史趨勢數(shù)據(jù)的差值，K3需要通過分析實(shí)測數(shù)據(jù)進(jìn)行確定。 當(dāng)路段上公交車的數(shù)量大于最小樣本量時，可以滿足交通流運(yùn)行狀態(tài)識別的精度要求。然而，由于許多路段的公交車數(shù)量達(dá)不到最小樣本量的要求，導(dǎo)致行程速度數(shù)據(jù)的精度降低，使得交通流運(yùn)行狀態(tài)識別結(jié)果的可靠性降低。公交車的樣本量不足時的交通流運(yùn)行狀態(tài)識別的結(jié)果不是完全不可靠，因此，除了需要給出交通流運(yùn)行狀態(tài)識別結(jié)果以外，還應(yīng)給出識別結(jié)果的可靠度。 浮動車最小樣本量的確定是一件非常復(fù)雜的工作，受到路段長度、路段劃分方式、信號控制方式、道路線形變化等多種因素的影響。如果綜合考慮各種因素對每條路段逐一進(jìn)行確定，則工作量之大、成本之高導(dǎo)致研究工作難以接受。因此，本發(fā)明利用統(tǒng)計(jì)分析手
& (5)段采用行程時間相對誤差作為評價(jià)指標(biāo)，同時區(qū)分不同道路等級進(jìn)行浮動車最小樣本量的確定。本發(fā)明采用路段平均行程速度作為劃分交通流運(yùn)行狀態(tài)的依據(jù)。 如果浮動車樣本數(shù)量滿足最小樣本數(shù)量的要求，則可認(rèn)為交通流運(yùn)行狀態(tài)識別結(jié)果比較可靠，否則獲取結(jié)果的可靠程度有所降低。 —些學(xué)者認(rèn)為浮動車樣本數(shù)量N近似服從均勻分布，并且依此計(jì)算交通流運(yùn)行狀態(tài)識別結(jié)果的可靠度，顯然這種假設(shè)不夠合理。本發(fā)明假設(shè)每周同一日期同一時段的N近似服從正態(tài)分布，并且按照公式(6)計(jì)算交通流運(yùn)行狀態(tài)識別結(jié)果的可靠度。
<formula>formula see original document page 9</formula>
式中1表示當(dāng)交通流運(yùn)行狀態(tài)識別結(jié)果的可靠度；f (X)表示隨機(jī)變量N的正態(tài)分布概率密度函數(shù)。
權(quán)利要求
一種基于公交車GPS數(shù)據(jù)的交通流運(yùn)行狀態(tài)識別方法，其特征在于包括如下步驟(1)通過GIS將城市道路段進(jìn)行等級劃分；(2)確定各等級道路交通流運(yùn)行狀態(tài)的識別標(biāo)準(zhǔn)，確定各等級道路速度閾值K1和K2，保存于計(jì)算機(jī)處理器當(dāng)中，其中K1是道路暢通與阻滯之間的臨界速度值，K2是道路阻滯與擁堵之間的臨界速度值；(3)再通過GIS將城市道路進(jìn)行子路段劃分；(4)獲得公交車輛車載GPS系統(tǒng)采集的一定時段所有公交車通過子路段速度的平均值，傳送至計(jì)算機(jī)處理器；(5)公交車通過子路段速度的平均值與該子路段的閾值K1和K2進(jìn)行比較，確定該子路段的交通流運(yùn)行狀態(tài)；其中步驟(1)是通過相交道路的等級，以及承擔(dān)交通流量的大小，采用重要性較強(qiáng)的交叉口位置作為邊界劃分基本路段；步驟(2)是按照我國城市規(guī)劃理論普遍采用的分級依據(jù)對城市道路進(jìn)行等級劃分，同時對不同等級城市道路的交通流運(yùn)行特性進(jìn)行分析；按照我國設(shè)置路段交通流運(yùn)行狀態(tài)的評價(jià)指標(biāo)及評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，并且結(jié)合各級城市道路的最高設(shè)計(jì)速度，遞推得到各個等級城市道路交通流運(yùn)行狀態(tài)的識別標(biāo)準(zhǔn)，即得到該等級道路速度閾值K1和K2；步驟(3)是根據(jù)道路特性的變化，以及道路交通條件的變化，選擇位置點(diǎn)進(jìn)行子路段劃分；步驟(4)是當(dāng)公交車輛經(jīng)過子路段邊界，采用內(nèi)插的方法利用路段邊界兩側(cè)的GPS數(shù)據(jù)估計(jì)路段邊界時刻，從而獲取單車路段行程時間，進(jìn)而引入路段長度計(jì)算得到單車路段行程速度，通過一定時段子路段經(jīng)過公交車輛的數(shù)量，得到公交車通過子路段速度的平均值；步驟(5)是將公交車通過子路段速度的平均值輸送至計(jì)算機(jī)處理器，與該子路段的閾值K1和K2通過計(jì)算機(jī)處理器進(jìn)行比較，速度的平均值大于閾值K1，則反應(yīng)出道路暢通，速度的平均值小于閾值K1同時大于閾值K2，則道路阻滯，速度的平均值小于閾值K2，則道路擁堵。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的交通流運(yùn)行狀態(tài)識別方法，其特征在于各等級道路閾值I^ 和&的確定方法是將城市道路分為快速路、主干路、次干路和支路四個等級，主干路的交通 流運(yùn)行狀態(tài)識別閾值根據(jù)《城市道路交通管理評價(jià)指標(biāo)體系》中規(guī)定的五級速度選取主干 路閾值&和K2，四個等級的道路在交通部門設(shè)計(jì)建設(shè)時都確定最高限速，通過各等級道路 最高限速與主干路最高限速比值，再乘上主干路的暢通、擁堵臨界速度值，得到各等級道路 的閾值Ki和K2。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的交通流運(yùn)行狀態(tài)識別方法，其特征在于根據(jù)GPS序列的位 置坐標(biāo)、瞬時速度與航向數(shù)據(jù)的特點(diǎn)進(jìn)行車輛運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行識別，剔除非正常行駛公交車 的單車速度值。
全文摘要
一種基于公交車GPS數(shù)據(jù)的交通流運(yùn)行狀態(tài)識別方法，涉及智能交通領(lǐng)域中的交通信息采集與處理技術(shù)，其解決步驟是通過GIS將城市道路段進(jìn)行等級劃分；確定各等級道路速度閾值K1和K2；通過GIS將城市道路進(jìn)行子路段劃分；獲得公交車輛車載GPS系統(tǒng)采集的一定時段所有公交車通過子路段速度的平均值；速度的平均值與該子路段的閾值K1和K2進(jìn)行比較，確定該子路段的交通流運(yùn)行狀態(tài)。本發(fā)明提供的基于公交車GPS數(shù)據(jù)的交通流運(yùn)行狀態(tài)識別方法，能顯著提高交通流運(yùn)行狀態(tài)識別精度、減小時間延遲，同時提供交通擁堵的類型，從而可為出行者選擇更加便捷的出行路線提供依據(jù)，并為交通管理部門制定擁堵疏導(dǎo)方案提供更加有力的決策支持。
文檔編號G08G1/052GK101710449SQ20091021795
公開日2010年5月19日 申請日期2009年12月4日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月4日
發(fā)明者姜桂艷, 常安德, 張瑋, 李琦, 牛世峰 申請人:吉林大學(xué)