本發(fā)明涉及一種交通預(yù)測方法，尤其涉及一種收費(fèi)站車輛排隊預(yù)測方法。

背景技術(shù)：

收費(fèi)站一般用于高速出入口的高速路使用收費(fèi)管理，在收費(fèi)站作為路網(wǎng)中的一部分，同樣需要對其通行狀態(tài)進(jìn)行檢測及管理，比如排隊長度以及擁堵狀態(tài)，現(xiàn)有技術(shù)中還沒有一種對于收費(fèi)站排隊預(yù)測以及擁堵狀態(tài)進(jìn)行預(yù)測的有效方法，現(xiàn)有的車輛排隊預(yù)測一般用于交叉路口，通過圖像采集設(shè)備采集交叉路口的交通狀況，然后采用灰度與邊緣檢測相結(jié)合的方法來檢測車輛排隊長度，雖然能夠檢測出交叉路口的排隊狀況，但是，并不能對交叉路口未來設(shè)定的時間的排隊狀態(tài)，從而不利于作出準(zhǔn)確的交通協(xié)調(diào)處理措施，而且現(xiàn)有的交叉路口車輛排隊預(yù)測方法不適于收費(fèi)站，這是由于收費(fèi)站對于不同類型的車輛實(shí)行不同的收費(fèi)通道，而且收費(fèi)站具有人為因素的影響，因此，現(xiàn)有的方法不能適用于收費(fèi)站車輛排隊預(yù)測。

因此，為了解決上述技術(shù)問題，亟需提出一種新的方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種收費(fèi)站車輛排隊預(yù)測方法，能夠?qū)崿F(xiàn)對收費(fèi)站未來的一段時間內(nèi)的排隊狀態(tài)以及交通狀態(tài)進(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)測，從而利于交管部門根據(jù)預(yù)測結(jié)果做出準(zhǔn)確的協(xié)調(diào)管理措施，提高收費(fèi)站的通行效率。

本發(fā)明提供的一種收費(fèi)站車輛排隊預(yù)測方法，包括如下步驟：

s1.采集收費(fèi)站的收費(fèi)車道信息以及收費(fèi)車道的交通信息；

s2.實(shí)時采集收費(fèi)站在ti時刻的實(shí)時交通流量信息qi以及實(shí)時排隊長度信息；

s3.根據(jù)收費(fèi)車道信息、交通量信息、實(shí)時交通流量信息qi以及實(shí)時排隊長度信息預(yù)測在ti+tt時刻的平均排隊長度以及平均排隊車輛數(shù)，并根據(jù)ti+tt時刻的平均排隊長度以及平均排隊車輛數(shù)預(yù)測阻塞程度。

進(jìn)一步，所述收費(fèi)車道信息包括收費(fèi)車道類型以及收費(fèi)車道服務(wù)率；

其中：

x表示車道類型，且，x＝(x1，x2，…，xr，…，xn)，xr表示第r類收費(fèi)車道，且r＝1,2，…，n；

y表示收費(fèi)車道服務(wù)率，且，y＝(y1，y2，…，yr，…，yn)，yr表示第r類收費(fèi)車道的服務(wù)率，且r＝1,2，…，n。

進(jìn)一步，所述收費(fèi)車道的交通信息包括第r類收費(fèi)車道排隊車輛的平均車頭間距r類收費(fèi)車道交通量占總交通量的比例αr以及收費(fèi)站過渡段內(nèi)車輛的平均占用面積αr表示第r類收費(fèi)車道的交通量占收費(fèi)站總交通量的比例。

進(jìn)一步，收費(fèi)車道排隊車輛的平均車頭間距通過如下公式計算獲得：

其中，nr表示第r類車道的個數(shù)，i表示第i個r類型車道，m表示監(jiān)測次數(shù)，j表示對i個第r類型的收費(fèi)車道的第j次測量，qij表示對i個第r類型的收費(fèi)車道的第j次測量時車輛排隊長度，vij表示排隊長度為qij時的車輛數(shù)。

進(jìn)一步，所述收費(fèi)站過渡段內(nèi)車輛的平均占用面積通過如下公式計算：

其中，m表示測量次數(shù)，si表示第i次測量時車輛占用的總面積，ni表示第i次測量時的車輛數(shù)。

進(jìn)一步，步驟s3中，包括如下步驟：

通過如下公式預(yù)測tt時刻內(nèi)平均排隊長度和平均排隊車輛數(shù)：

其中，表示第r類收費(fèi)車道的平均排隊車輛數(shù)，表示第r收費(fèi)車道的平均排隊長度，bir表示ti時刻過渡段內(nèi)的符合r類收費(fèi)車道的車輛數(shù)，且當(dāng)過渡段內(nèi)沒有符合r類車道的車輛時，nr表示第r類車道的個數(shù)，s為在ti時刻過渡段內(nèi)車輛所占用的面積，lir表示ti時刻第i個第r類收費(fèi)車道的排隊長度。

進(jìn)一步，根據(jù)如下方法判斷收費(fèi)站的阻塞程度：

若則第r類收費(fèi)車道為暢通狀態(tài)；

若則第r類收費(fèi)車道為阻塞狀態(tài)，其中，n為第r類收費(fèi)車道中單車道所能容納的車輛數(shù)；

若則收費(fèi)站為擁堵狀態(tài)，其中,m為首要收費(fèi)車道所能容納的總車輛數(shù)與過渡段所能容納的總車輛數(shù)之和；

若則收費(fèi)站為擁堵狀態(tài)。

進(jìn)一步，還包括如下步驟：

計算第r類收費(fèi)車道的服務(wù)強(qiáng)度

根據(jù)收費(fèi)站第r類收費(fèi)車道的服務(wù)強(qiáng)度判斷排隊長度的預(yù)期變化狀態(tài)：

當(dāng)則表明當(dāng)前收費(fèi)站處于不穩(wěn)定狀態(tài)，排隊長度將會增加；

當(dāng)則表明當(dāng)前收費(fèi)站處于穩(wěn)定狀態(tài)，排隊長度將會減小。。

本發(fā)明的有益效果：通過本發(fā)明，能夠?qū)崿F(xiàn)對收費(fèi)站未來的一段時間內(nèi)的排隊狀態(tài)以及交通狀態(tài)進(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)測，從而利于交管部門根據(jù)預(yù)測結(jié)果做出準(zhǔn)確的協(xié)調(diào)管理措施，提高收費(fèi)站的通行效率。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步描述：

圖1為本發(fā)明的流程圖。

圖2為本發(fā)明的收費(fèi)站模型示意圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合說明書附圖對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明：

本發(fā)明提供的一種收費(fèi)站車輛排隊預(yù)測方法，包括如下步驟：

s1.采集收費(fèi)站的收費(fèi)車道信息以及收費(fèi)車道的交通信息；

s2.實(shí)時采集收費(fèi)站在ti時刻的實(shí)時交通流量信息qi以及實(shí)時排隊長度信息；

s3.根據(jù)收費(fèi)車道信息、交通量信息、實(shí)時交通流量信息qi以及實(shí)時排隊長度信息預(yù)測在ti+tt時刻的平均排隊長度以及平均排隊車輛數(shù)，并根據(jù)ti+tt時刻的平均排隊長度以及平均排隊車輛數(shù)預(yù)測阻塞程度，通過本發(fā)明，能夠?qū)崿F(xiàn)對收費(fèi)站未來的一段時間內(nèi)的排隊狀態(tài)以及交通狀態(tài)進(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)測，從而利于交管部門根據(jù)預(yù)測結(jié)果做出準(zhǔn)確的協(xié)調(diào)管理措施，提高收費(fèi)站的通行效率。

本實(shí)施例中，所述收費(fèi)車道信息包括收費(fèi)車道類型以及收費(fèi)車道服務(wù)率；

其中：

x表示車道類型，且，x＝(x1，x2，…，xr，…，xn)，xr表示第r類收費(fèi)車道，且r＝1,2，…，n，其中，收費(fèi)車道類型包括人工通道、etc通道、客車通道、貨車通道等，每一種類型的車道數(shù)量不盡相同，如圖2所述，第1類型的車道和第2類型的收費(fèi)車都有兩個車道，而其他類型的收費(fèi)車道具有一個車道；

y表示收費(fèi)車道服務(wù)率，且，y＝(y1，y2，…，yr，…，yn)，yr表示第r類收費(fèi)車道的服務(wù)率，且r＝1,2，…，n，其中，服務(wù)率為單位時間內(nèi)被服務(wù)的車輛數(shù)。

本實(shí)施例中，所述收費(fèi)車道的交通信息包括第r類收費(fèi)車道排隊車輛的平均車頭間距r類收費(fèi)車道交通量占總交通量的比例αr以及收費(fèi)站過渡段內(nèi)車輛的平均占用面積αr表示第r類收費(fèi)車道的交通量占收費(fèi)站總交通量的比例，其中，r類收費(fèi)車道交通量占總交通量的比例αr對收費(fèi)站的歷史監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計得出，雖然在某個時刻會出現(xiàn)變化，但是在收費(fèi)站預(yù)測過程中，預(yù)測的時間段tt取值足夠長，比如tt取為1個小時，那么，在tt時間段內(nèi)的實(shí)際αr的值與歷史數(shù)據(jù)統(tǒng)計值趨于一致，因此，其誤差基本上可以忽略不計，不會對最終的排隊預(yù)測的準(zhǔn)確性造成影響，當(dāng)然，αr的值在一些時段的值不同，也可以直接通過歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計，比如，每天通勤高峰期時段、白天時段夜晚時段以及節(jié)假日等取不同的值。

其中，收費(fèi)車道排隊車輛的平均車頭間距通過如下公式計算獲得：

其中，nr表示第r類車道的個數(shù)，i表示第i個r類型車道，m表示監(jiān)測次數(shù)，j表示對i個第r類型的收費(fèi)車道的第j次測量，qij表示對i個第r類型的收費(fèi)車道的第j次測量時車輛排隊長度，vij表示排隊長度為qij時的車輛數(shù)；為了獲得車頭平均間距，需要在收費(fèi)站的排隊段設(shè)置可讀標(biāo)識物，比如標(biāo)桿，以1米的間隔距離等間距沿車道方向布置，如圖2所示，圖2中的漸變區(qū)域即為收費(fèi)站的過渡段；其中，對于過渡段以及收費(fèi)車道的檢測通過圖像采集設(shè)備采集圖像信息，然后根據(jù)圖像信息識別出在收費(fèi)車道的排隊區(qū)域的實(shí)時車輛數(shù)以及處于排隊區(qū)域的車輛數(shù)，并且識別出過渡段的車輛數(shù)以及車輛所占的總面積s；圖像采集設(shè)備設(shè)置于收費(fèi)站處，并通過調(diào)整能夠識別整個排隊區(qū)域以及過度段。

所述收費(fèi)站過渡段上車輛的平均占用面積通過如下公式計算：

其中，m表示測量次數(shù)，si表示第i次測量時車輛占用的總面積，ni表示第i次測量時的車輛數(shù)。

本實(shí)施例中，步驟s3中，包括如下步驟：

通過如下公式預(yù)測tt時刻內(nèi)平均排隊長度和平均排隊車輛數(shù)：

通過如下公式預(yù)測tt時刻內(nèi)平均排隊長度和平均排隊車輛數(shù)：

其中，表示第r類收費(fèi)車道的平均排隊車輛數(shù)，表示第r收費(fèi)車道的平均排隊長度，bir表示ti時刻過渡段內(nèi)的符合r類收費(fèi)車道的車輛數(shù)，且當(dāng)過渡段內(nèi)沒有符合r類車道的車輛時，nr表示第r類車道的個數(shù)，s為在ti時刻過渡段內(nèi)車輛所占用的面積，lir表示ti時刻第i個第r類收費(fèi)車道的排隊長度，其中，ti時刻所采集的實(shí)時交通量參數(shù)通過攝像設(shè)備獲取當(dāng)前的圖像狀態(tài)，然后通過現(xiàn)有的方法分析出第i個第r類收費(fèi)車道的車輛數(shù)以及排隊長度為qij時的車輛數(shù)。

交通流量信息qi可以通過如下方式獲取，在收費(fèi)站前的路段設(shè)置地感線圈或者rfid讀寫器等車輛到達(dá)率檢測器采集ti時刻的交通量mi，然后通過公式獲得交通流量信息qi，其中，t表示采集設(shè)備采集的時間間隔；

進(jìn)一步，根據(jù)如下方法判斷收費(fèi)站的阻塞程度：

若則第r類收費(fèi)車道為暢通狀態(tài)；

若則第r類收費(fèi)車道為阻塞狀態(tài)，其中，n為第r類收費(fèi)車道中單車道所能容納的車輛數(shù)；

若則收費(fèi)站為擁堵狀態(tài)，其中,m為首要收費(fèi)車道所能容納的總車輛數(shù)與過渡段所能容納的總車輛數(shù)之和；

若則收費(fèi)站為擁堵狀態(tài)；上述方法中，計算出了當(dāng)前收費(fèi)站的排隊長度，但是，排隊長度的預(yù)期變化狀態(tài)則通過如下方式獲得：

計算服務(wù)強(qiáng)度

根據(jù)收費(fèi)站第r類收費(fèi)車道的服務(wù)強(qiáng)度判斷排隊長度的預(yù)期變化狀態(tài)：

當(dāng)則表明當(dāng)前收費(fèi)站處于不穩(wěn)定狀態(tài)，排隊長度將會增加，也就是說，收費(fèi)站的交通擁堵會加劇，因此，可以在收費(fèi)站前方路口或者利于改變行車方向的路段進(jìn)行交通提示，后續(xù)車輛改變行車方向從其他收費(fèi)站進(jìn)入到高速路上，從而利于緩解當(dāng)前收費(fèi)站的通行壓力，利于交通的協(xié)調(diào)；

當(dāng)則表明當(dāng)前收費(fèi)站處于穩(wěn)定狀態(tài)，排隊長度將會減小，那么收費(fèi)站的單通道的排隊會逐漸消散；通過上述方法，綜合考慮了收費(fèi)站的車道因素(即車道的數(shù)量、類型等)以及人為因素(服務(wù)效率、服務(wù)強(qiáng)度因素等)，從而能夠準(zhǔn)確預(yù)測收費(fèi)站的排隊狀態(tài)、車輛數(shù)狀態(tài)以及收費(fèi)站車輛排隊的預(yù)期變化狀態(tài)，利于交管部門作出準(zhǔn)確的協(xié)調(diào)措施，比如通知其他沒有達(dá)到的車輛改變行駛路線等措施。

最后說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。