基于彈性系數(shù)的城市道路交通識別方法及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供的一種基于彈性系數(shù)的城市道路交通識別方法及系統(tǒng)，其方法包括建立交通流參數(shù)模型和預(yù)設(shè)交通流彈性系數(shù)閾值，并按彈性系數(shù)閾值劃分交通流狀態(tài)，通過交通流信息與交通流參數(shù)閾值對比，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)道路的交通狀態(tài)實(shí)時(shí)識別或預(yù)測，這樣可以定量化描述交通狀態(tài)參數(shù)之間的互動關(guān)系，衡量交通狀態(tài)變化與其影響因素變化之間的依存關(guān)系，能夠適用于不同的道路及交通條件，識別結(jié)果便于交通信號控制系統(tǒng)做出準(zhǔn)確、合理決策。
【專利說明】基于彈性系數(shù)的城市道路交通識別方法及系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及交通狀態(tài)識別【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及基于彈性系數(shù)的城市道路交通識別方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著城市交通的不斷發(fā)展，車輛的急劇增加，交通擁堵問題日漸突出，而長期以來，獲得實(shí)時(shí)可靠的動態(tài)交通數(shù)據(jù)一直是我國城市交通發(fā)展的重大瓶頸。但隨著各種新型交通檢測技術(shù)的出現(xiàn)，交通數(shù)據(jù)的精度、廣度和內(nèi)容也得到了不斷提高，交通管理部門已經(jīng)可以獲得大量準(zhǔn)確的實(shí)時(shí)交通數(shù)據(jù)。在實(shí)際應(yīng)用中，如何快速、準(zhǔn)確的進(jìn)行交通狀態(tài)識別，不僅關(guān)系到能否認(rèn)識真實(shí)的交通狀態(tài)，也關(guān)系到交通信號控制系統(tǒng)能否做出準(zhǔn)確、合理的決策。所以快速、準(zhǔn)確的進(jìn)行交通狀態(tài)識別，就成為了建立交通擁擠預(yù)警系統(tǒng)和智能交通信號控制系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)。
[0003]目前關(guān)于道路交通狀態(tài)的識別方法，主要分為兩類:一類是以美國HCM手冊為代表的服務(wù)水平分級及判定方法，這種方法具有較為穩(wěn)定的狀態(tài)分級標(biāo)準(zhǔn)，其計(jì)算過程較為簡單，但判定結(jié)果沒有考慮實(shí)際的道路和交通條件，適應(yīng)性不強(qiáng)；另一類是根據(jù)實(shí)測交通數(shù)據(jù)和不同研究目的確定的交通狀態(tài)識別方法，這種方法通常以自動采集設(shè)備獲取的交通量、速度、占有率等作為輸入變量，然后應(yīng)用各種分析計(jì)算方法，如模糊聚類、Kalman濾波等，得到各交通狀態(tài)下的交通流特征值，再進(jìn)行交通狀態(tài)識別。目前這種方法還處于研究和實(shí)驗(yàn)階段，由于其計(jì)算過程的復(fù)雜性以及狀態(tài)判定的模糊性，直接用于交通信號控制系統(tǒng)中還存在很多的問題。對于交通流參數(shù)之間的互動關(guān)系，以及參數(shù)變化所導(dǎo)致的交通狀態(tài)躍遷，沒有進(jìn)行定量化闡釋，尤其是交通流參數(shù)在交通狀態(tài)閾值附近波動所產(chǎn)生的交通狀態(tài)異常波動，也沒有較為清楚的認(rèn)識。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]有鑒于此，本發(fā)明提供基于彈性系數(shù)的城市道路交通識別方法及系統(tǒng)，能夠適用于不同道路及交通條件，基于交通流參數(shù)建模的交通狀態(tài)彈性識別，可以衡量交通狀態(tài)變化與其影響因素變化之間的依存關(guān)系，并對參數(shù)變化所導(dǎo)致的交通狀態(tài)躍遷，進(jìn)行了定量化闡釋，對交通狀態(tài)進(jìn)行快速準(zhǔn)確的識別和預(yù)測。
[0005]本發(fā)明提供的基于彈性系數(shù)的城市道路交通識別方法及系統(tǒng):
[0006]預(yù)設(shè)目標(biāo)道路的速度與流量關(guān)系模型為:假設(shè)流量Q是速度V的非線性函數(shù)，即Q=f (V),
[0007]其預(yù)設(shè)模型為:Q = aV-bV2公式中a、b為待定參數(shù)。
[0008]進(jìn)一步，根據(jù)目標(biāo)道路的交通流歷史信息，利用歷史信息中整合的速度與流量數(shù)據(jù)，計(jì)算出參數(shù)a、b的值。
[0009]進(jìn)一步，交通流中央處理模塊計(jì)算交通流信息彈性系數(shù)公式為:
【權(quán)利要求】
1.一種基于彈性系數(shù)的城市道路交通識別方法，其特征在于:所述方法包括: 51.預(yù)設(shè)目標(biāo)道路的交通流參數(shù)模型，所述模型包括含有待定系數(shù)的速度流量函數(shù)關(guān)系; 52.預(yù)設(shè)彈性系數(shù)閾值，并按彈性系數(shù)閾值劃分交通狀態(tài)； 53.獲取目標(biāo)道路的交通流信息，進(jìn)行預(yù)處理，所述目標(biāo)道路的交通流信息包括速度信息和流量信息； 54.根據(jù)所述預(yù)處理后的交通流信息和交通流參數(shù)模型，確定模型中的待定系數(shù)，根據(jù)確定待定系數(shù)后的交通流參數(shù)模型和彈性系數(shù)閾值，計(jì)算出交通流信息閾值； 55.根據(jù)目標(biāo)道路的交通流信息與所述交通流信息閾值對比，確定當(dāng)前目標(biāo)道路的交通狀態(tài)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于彈性系數(shù)的城市道路交通識別方法，其特征在于:步驟SI所述的交通流參數(shù)模型為:Q = aV-bV2，公式中a、b為待定系數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于彈性系數(shù)的城市道路交通識別方法，其特征在于:步驟S2所述交通流的彈性系數(shù)計(jì)算公式為:
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于彈性系數(shù)的城市道路交通識別方法，其特征在于:步驟S3所述預(yù)處理包括通過丟失數(shù)據(jù)和錯(cuò)誤數(shù)據(jù)的修復(fù)，以及數(shù)據(jù)的整合，生成目標(biāo)道路的交通流歷史信息、實(shí)時(shí)信息和預(yù)測信息； 步驟S4所述預(yù)處理后的交通流信息為目標(biāo)道路交通流的歷史信息； 將目標(biāo)道路交通流的歷史信息代入所述交通流參數(shù)模型，計(jì)算出待定系數(shù)a、b的值。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于彈性系數(shù)的城市道路交通識別方法，其特征在于: 所述預(yù)設(shè)的彈性系數(shù)閾值，分別SEp E2、E3，根據(jù)確定待定系數(shù)后的交通流參數(shù)模型分別計(jì)算出對應(yīng)的交通流信息閾值，其中E1對應(yīng)的速度閾值和流量閾值為VpQ1 ；E2對應(yīng)的速度閾值和流量閾值為\、Q2 ；E3對應(yīng)的速度閾值和流量閾值為\、Q3 ； 當(dāng)彈性系數(shù)E = E2時(shí)，將交通狀態(tài)劃分為:擁擠狀態(tài)和非擁擠狀態(tài)； 當(dāng)彈性系數(shù)E = E1時(shí)，將非擁擠狀態(tài)劃分為暢通流和諧動流； 當(dāng)彈性系數(shù)E = E3時(shí)，將擁擠狀態(tài)劃分為高速同步流和低速同步流。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于彈性系數(shù)的城市道路交通識別方法，將目標(biāo)道路的實(shí)時(shí)信息，與交通流信息閾值比較，按照所述交通狀態(tài)劃分，對目標(biāo)道路交通流進(jìn)行實(shí)時(shí)識別: 根據(jù)目標(biāo)道路的實(shí)時(shí)信息，即流量Qs和速度Vs，做出如下判斷: QXQ1,且AOV1時(shí)，則判定實(shí)時(shí)交通狀態(tài)為暢通流； Q^QXQ2、且V2OXV1時(shí)，則判定實(shí)時(shí)交通狀態(tài)為諧動流； Q3〈QS〈Q2，且V3〈VS〈V2時(shí)，則判定實(shí)時(shí)交通狀態(tài)為高速同步流； Qs〈Q3，且VS〈V3時(shí)，則判定實(shí)時(shí)交通狀態(tài)為低速同步流。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于彈性系數(shù)的城市道路交通識別方法，將目標(biāo)道路的預(yù)測信息，與交通流信息閾值比較，按照所述交通狀態(tài)劃分，對目標(biāo)道路交通流進(jìn)行預(yù)測:根據(jù)目標(biāo)道路的預(yù)測信息，即流量Qy和速度Vy，做出如下判斷: QiXQ1,且時(shí)，則判定預(yù)測交通狀態(tài)為暢通流； Q^QiXQ2、且WiXV1時(shí)，則判定預(yù)測交通狀態(tài)為諧動流； Q3〈Qy〈Q2，且V3〈Vy〈V2時(shí)，則判定預(yù)測交通狀態(tài)為高速同步流； Qy〈Q3，且Vy〈V3時(shí)，則判定預(yù)測交通狀態(tài)為低速同步流。
8.一種基于彈性系數(shù)的道路交通狀態(tài)識別系統(tǒng)，其特征在于包括: 交通流信息采集模塊，用于獲取目標(biāo)道路的交通流信息； 交通流參數(shù)信息預(yù)處理模塊，用于預(yù)處理所述交通流信息采集模塊中的目標(biāo)道路交通流息； 交通流信息中央處理模塊，用于根據(jù)所述預(yù)處理模塊處理后的交通流信息，計(jì)算預(yù)設(shè)的交通流參數(shù)模型中的待定系數(shù)，計(jì)算交通流彈性系數(shù)，根據(jù)彈性系數(shù)閾值獲取對應(yīng)的交通流信息閾值； 交通狀態(tài)分級模塊，用于根據(jù)彈性系數(shù)閾值，進(jìn)行交通狀態(tài)分級； 交通狀態(tài)識別模塊，用于對比交通流信息與所述交通流信息閾值判斷交通狀態(tài)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的基于彈性系數(shù)的道路交通狀態(tài)識別系統(tǒng)，其特征在于:所述交通流信息預(yù)處理模塊經(jīng)過預(yù)處理后生成歷史信息數(shù)據(jù)庫、實(shí)時(shí)信息數(shù)據(jù)庫和預(yù)測信息數(shù)據(jù)庫。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的基于彈性系數(shù)的道路交通狀態(tài)識別系統(tǒng)，其特征在于:所述交通狀態(tài)識別模塊包括: 交通狀態(tài)實(shí)時(shí)識別模塊，用于根據(jù)實(shí)時(shí)信息與交通流信息閾值的比較獲取交通狀態(tài)的實(shí)時(shí)判別； 交通狀態(tài)預(yù)測模塊，用于根據(jù)預(yù)測信息與交通流信息閾值的比較獲取交通狀態(tài)的預(yù)測。
【文檔編號】G08G1/065GK104008646SQ201410260249
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2014年6月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月12日
【發(fā)明者】敖谷昌, 張惠玲, 王翔鷹, 劉峰, 付建勝, 安文娟 申請人:招商局重慶交通科研設(shè)計(jì)院有限公司, 重慶交通大學(xué)