本發(fā)明涉及一種通過車牌數(shù)據(jù)計(jì)算車輛停車次數(shù)的方法，服務(wù)于城市交通控制與管理，屬于智能交通研究領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

通過車牌數(shù)據(jù)獲取車輛的行程時(shí)間，進(jìn)而計(jì)算車輛停車次數(shù)，可以為城市交通管控提供堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，也可為交通參與者提供動(dòng)態(tài)決策依據(jù)，從而誘導(dǎo)城市交通良性發(fā)展。

目前對(duì)城市道路中車輛停車次數(shù)的研究主要集中在停車次數(shù)的應(yīng)用中，而停車次數(shù)的獲取主要是通過車輛軌跡數(shù)據(jù)，如浮動(dòng)車數(shù)據(jù)。停車次數(shù)的準(zhǔn)確計(jì)算可以服務(wù)交通狀態(tài)評(píng)價(jià)、交通信號(hào)控制，也可以用于計(jì)算其他交通參數(shù)，如車輛延誤、排隊(duì)長度等。

在以往的停車次數(shù)計(jì)算方法中，被大量使用的浮動(dòng)車數(shù)據(jù)樣本率較低，而且其在城市路網(wǎng)中的分布不均勻，進(jìn)而影響停車次數(shù)的準(zhǔn)確度和精確性，且不能得到全部車輛的停車次數(shù)。隨著電子警察設(shè)備、RFID的布設(shè)率逐漸提高，海量車牌數(shù)據(jù)以及城市道路行程時(shí)間數(shù)據(jù)的獲取成為可能，通過行程時(shí)間數(shù)據(jù)獲取每輛車的停車次數(shù)成為可能，因此建立一個(gè)基于車牌數(shù)據(jù)的車輛停車次數(shù)計(jì)算方法尤為重要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種基于車牌數(shù)據(jù)的車輛停車次數(shù)計(jì)算方法。

本發(fā)明基于車牌數(shù)據(jù)，結(jié)合城市道路行程時(shí)間特性，進(jìn)而得到單車停車次數(shù)、車均停車次數(shù)。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出的基于車牌數(shù)據(jù)的車輛停車次數(shù)計(jì)算方法包括計(jì)算交叉口的信號(hào)周期方案、計(jì)算有效車輛的停車次數(shù)、計(jì)算其他車輛的停車次數(shù)、計(jì)算車均停車次數(shù)四個(gè)步驟。

本方法的基本步驟如下：

c1、計(jì)算交叉口的信號(hào)周期方案。

c2、計(jì)算有效車輛的停車次數(shù)。

c3、計(jì)算其他車輛的停車次數(shù)。

c4、計(jì)算車均停車次數(shù)。

步驟c1計(jì)算交叉口的信號(hào)周期方案的過程包括：

c11、令車牌數(shù)據(jù)在下游交叉口的過車時(shí)刻t_i，通過層次聚類法對(duì)t_i進(jìn)行層次聚類，類間距離取為周期C，最終得到K個(gè)聚類。

c12、通過第k個(gè)聚類中包含的下游過車時(shí)刻，計(jì)算第k周期某相位開始時(shí)刻S_k，即為第k個(gè)聚類中最早的下游過車時(shí)刻，則該周期結(jié)束時(shí)刻為第k+1個(gè)周期開始時(shí)刻S_k+1：

S_k＝t_i,min-a

式中，S_k——第k周期某相位開始時(shí)刻；

t_i,min——第k聚類中最早的下游過車時(shí)刻；

a——考慮啟動(dòng)損失引入的調(diào)整參數(shù)，默認(rèn)取5s。

c13、提取第k個(gè)聚類即第k周期通過下游的車輛過車時(shí)刻數(shù)據(jù)集：

Y_k＝{X|S_k≤t_i<S_k+1}

式中，Y_k——第k周期通過下游的車輛過車時(shí)刻數(shù)據(jù)集，包含每一輛車通過下游停車線的檢測(cè)時(shí)刻；

步驟c2中計(jì)算有效車輛的停車次數(shù)的過程包括：

c21、對(duì)第k周期的過車時(shí)刻數(shù)據(jù)集Y_k中的每一個(gè)元素t_i，通過其車牌號(hào)分別在上下游交叉口的被檢測(cè)時(shí)刻，計(jì)算該車輛通過該路段的行程時(shí)間T_k,i，如果該車牌在上游也被檢測(cè)到，則該車輛為有效車輛，否則為其他車輛。有效車輛的行程時(shí)間為：

式中，T_k,i——路段上第k周期第i輛車通過該路段的行程時(shí)間；

——路段上第k周期第i輛車通過上游停車線的時(shí)刻，其中i＝1,2,3,……,I^up；

——路段上第k周期第i輛車通過下游停車線的時(shí)刻，其中i＝1,2,3,……,I^down；

c22、提取第k周期的有效車輛數(shù)據(jù)集和其他車輛數(shù)據(jù)集：

X_k＝{Y_k|(S_k≤t_i<S_k+1)∧(T_k,i>0)}

式中，X_k——路段上第k周期的有效車輛數(shù)據(jù)集，包含每一輛有效車通過下游停車線的檢測(cè)時(shí)刻，以及該車的行程時(shí)間；

W_k——路段上第k周期的其他車輛數(shù)據(jù)集，對(duì)應(yīng)所有上游未被檢測(cè)到的下游車輛，包含每一輛其他車輛通過下游停車線的檢測(cè)時(shí)刻。

c23、將有效車輛數(shù)據(jù)集X_k中的行程時(shí)間T_k,i進(jìn)行層次聚類，類間距離取為周期C，最終聚為D類，每一類的編號(hào)d。第d類編號(hào)下的車輛具有相同的停車次數(shù)，令第d類的車輛對(duì)應(yīng)的停車次數(shù)為S，即得到每一輛有效車輛t_i的行程時(shí)間為T_k,i，停車次數(shù)為S_k,i。

步驟c3中計(jì)算其他車輛的停車次數(shù)的過程包括：

c31、在城市道路中，相繼通過停車線的車輛的停車次數(shù)之間具有相關(guān)性。當(dāng)某輛車的前導(dǎo)車與跟馳車的停車次數(shù)相同，則該車的停車次數(shù)必然與前導(dǎo)車和跟馳車相等。當(dāng)某輛車的前導(dǎo)車比跟馳車多停一次車，則該車的停車次數(shù)可根據(jù)過車時(shí)刻進(jìn)行判斷。即通過比較其他車輛數(shù)據(jù)集W_k中每一輛車與其前后的有效車輛的停車次數(shù)，對(duì)該其他車輛的停車次數(shù)S_k,i進(jìn)行判斷：

式中，S_k,i——路段上第k周期某其他車輛的停車次數(shù)，該車輛屬于W_k；

t_before——路段上第k周期該其他車輛數(shù)據(jù)的前一輛有效車輛的過車時(shí)刻；

S_before——路段上第k周期該其他車輛數(shù)據(jù)的前一輛有效車輛的停車次數(shù)；

t_after——路段上第k周期該其他車輛數(shù)據(jù)的后一輛有效車輛的過車時(shí)刻；

S_after——路段上第k周期該其他車輛數(shù)據(jù)的后一輛有效車輛的停車次數(shù)。

步驟c4中計(jì)算車均停車次數(shù)的過程包括：

c41、計(jì)算車均停車次數(shù)可以以相位、路段、交叉口等不同單元作為基本單位。當(dāng)以相位作為基本單元計(jì)算相位車均停車次數(shù)時(shí)：

式中，——路段上相位p在第k周期的相位車均停車次數(shù)；

S_k,i——路段上相位p在第k周期通過車輛的停車次數(shù)；

N——路段上相位p在第k周期通過車輛數(shù)。

c42、當(dāng)以路段作為基本單元計(jì)算路段車均停車次數(shù)時(shí)：

式中，——路段上所有相位在第k周期的路段車均停車次數(shù)；

S_k,i——路段上相位p在第k周期通過車輛的停車次數(shù)；

N₁——路段上所有相位p在第k周期通過的車輛數(shù)，其中p＝1,……,P₁。

c43、當(dāng)以交叉口作為基本單元計(jì)算交叉口車均停車次數(shù)時(shí)：

式中，——交叉口對(duì)應(yīng)的所有相位在第k周期的交叉口車均停車次數(shù)；S_k,i——路段上相位p在第k周期通過車輛的停車次數(shù)；

N₂——交叉口對(duì)應(yīng)的所有相位在第k周期通過的車輛數(shù)，其中p＝1,……,P₂。

本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明以車牌數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，結(jié)合城市道路過車規(guī)律、車輛行程時(shí)間規(guī)律，計(jì)算車輛停車次數(shù)，為城市交通管控提供堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，也可為交通參與者提供動(dòng)態(tài)決策依據(jù)，同時(shí)該方法充分利用行程時(shí)間數(shù)據(jù)特性，參數(shù)計(jì)算不依賴人為選取，易于工程實(shí)現(xiàn)。

附圖說明

圖1為車輛停車次數(shù)計(jì)算方法流程圖

圖2為單周期有效行程時(shí)間聚類圖

圖3為多周期有效行程時(shí)間聚類圖

圖4為其他車輛停車次數(shù)計(jì)算示意圖

圖5為車均停車次數(shù)計(jì)算示意圖

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)闡述，如圖1所示，本發(fā)明的具體步驟如下。

步驟一，計(jì)算交叉口的信號(hào)周期方案：

令車牌數(shù)據(jù)在下游的過車時(shí)刻t_i，采用自下而上的層次聚類方法，當(dāng)類間距離為周期C時(shí)，得到K個(gè)聚類，每個(gè)聚類對(duì)應(yīng)一個(gè)周期。

通過第k個(gè)聚類中包含的下游過車時(shí)刻，計(jì)算第k周期某相位開始時(shí)刻S_k，即為第k個(gè)聚類中最早的下游過車時(shí)刻，則該周期結(jié)束時(shí)刻為第k+1個(gè)周期開始時(shí)刻S_k+1：

S_k＝t_i,min-a

式中，S_k——第k周期某相位開始時(shí)刻；

t_i,min——第k聚類中最早的下游過車時(shí)刻；

a——考慮啟動(dòng)損失引入的調(diào)整參數(shù)，默認(rèn)取5s；

提取第k個(gè)聚類即第k周期通過下游的車輛過車時(shí)刻數(shù)據(jù)集：

Y_k＝{X|S_k≤t_i<S_k+1}

式中，Y_k——第k周期通過下游的車輛過車時(shí)刻數(shù)據(jù)集，包含每一輛車通過下游停車線的檢測(cè)時(shí)刻。

步驟二，計(jì)算有效車輛的停車次數(shù)如圖2、圖3所示

對(duì)第k周期的過車時(shí)刻數(shù)據(jù)集Y_k中的每一個(gè)元素t_i，通過其車牌號(hào)分別在上下游交叉口的被檢測(cè)時(shí)刻，計(jì)算該車輛通過該路段的行程時(shí)間T_k,i，如果該車牌在上游也被檢測(cè)到，則該車輛為有效車輛，否則為其他車輛。有效車輛的行程時(shí)間為：

式中，T_k,i——路段上第k周期第i輛車通過該路段的行程時(shí)間；

——路段上第k周期第i輛車通過上游停車線的時(shí)刻，其中i＝1,2,3,……,I^up；

——路段上第k周期第i輛車通過下游停車線的時(shí)刻，其中i＝1,2,3,……,I^down；

提取第k周期的有效車輛數(shù)據(jù)集和其他車輛數(shù)據(jù)集：

X_k＝{Y_k|(S_k≤t_i<S_k+1)∧(T_k,i>0)}

式中，X_k——路段上第k周期的有效車輛數(shù)據(jù)集，包含每一輛有效車通過下游停車線的檢測(cè)時(shí)刻，以及該車的行程時(shí)間；

W_k——路段上第k周期的其他車輛數(shù)據(jù)集，對(duì)應(yīng)所有上游未被檢測(cè)到的下游車輛，包含每一輛其他車輛通過下游停車線的檢測(cè)時(shí)刻。

將有效車輛數(shù)據(jù)集X_k中的行程時(shí)間T_k,i進(jìn)行層次聚類，類間距離取為周期C，最終聚為D類，每一類的編號(hào)d。第d類編號(hào)下的車輛具有相同的停車次數(shù)，令第d類的車輛對(duì)應(yīng)的停車次數(shù)為S，即得到每一輛有效車輛t_i的行程時(shí)間為T_k,i，停車次數(shù)為S_k,i。

步驟三，計(jì)算其他車輛的停車次數(shù)如圖4所示：

在城市道路中，相繼通過停車線的車輛的停車次數(shù)之間具有相關(guān)性。當(dāng)某輛車的前導(dǎo)車與跟馳車的停車次數(shù)相同，則該車的停車次數(shù)必然與前導(dǎo)車和跟馳車相等。當(dāng)某輛車的前導(dǎo)車比跟馳車多停一次車，則該車的停車次數(shù)可根據(jù)過車時(shí)刻進(jìn)行判斷。即通過比較其他車輛數(shù)據(jù)集W_k中每一輛車與其前后的有效車輛的停車次數(shù)，對(duì)該其他車輛的停車次數(shù)S_k,i進(jìn)行判斷：

式中，S_k,i——路段上第k周期某其他車輛的停車次數(shù)，該車輛屬于W_k；

t_before——路段上第k周期該其他車輛數(shù)據(jù)的前一輛有效車輛的過車時(shí)刻；

S_before——路段上第k周期該其他車輛數(shù)據(jù)的前一輛有效車輛的停車次數(shù)；

t_after——路段上第k周期該其他車輛數(shù)據(jù)的后一輛有效車輛的過車時(shí)刻；

S_after——路段上第k周期該其他車輛數(shù)據(jù)的后一輛有效車輛的停車次數(shù)；

步驟四，計(jì)算車均停車次數(shù)如圖5所示：

計(jì)算車均停車次數(shù)可以以相位、路段、交叉口等不同單元作為基本單位。當(dāng)以相位作為基本單元計(jì)算相位車均停車次數(shù)時(shí)：

式中，——路段上相位p在第k周期的相位車均停車次數(shù)；

S_ki——路段上相位p在第k周期通過的車輛數(shù)；

N——路段上相位p在第k周期通過車輛數(shù)；

當(dāng)以路段作為基本單元計(jì)算路段車均停車次數(shù)時(shí)：

式中，——路段上所有相位在第k周期的路段車均停車次數(shù)；

S_k,i——路段上相位p在第k周期通過車輛的停車次數(shù)；

N₁——路段上所有相位p在第k周期通過的車輛數(shù)，其中

p＝1,……,P₁；

當(dāng)以交叉口作為基本單元計(jì)算交叉口車均停車次數(shù)時(shí)：

式中，——交叉口對(duì)應(yīng)的所有相位在第k周期的交叉口車均停車次數(shù)；

S_k,i——路段上相位p在第k周期通過車輛的停車次數(shù)；

N₂——交叉口對(duì)應(yīng)的所有相位在第k周期通過的車輛數(shù)，其中p＝1,……,P₂。