一種基于浮動車的交叉口交通擁堵指數(shù)計(jì)算方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及浮動車數(shù)據(jù)處理技術(shù)領(lǐng)域，具體來說是一種基于浮動車的交叉口交通 擁堵指數(shù)計(jì)算方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 浮動車技術(shù)是根據(jù)道路運(yùn)行車輛動態(tài)位置信息獲取道路通行狀況的一種技術(shù)，利 用帶有GPS信息的浮動車（出租車或公交車）可以實(shí)時采集車輛的位移信息，將時間序列 的車輛位置坐標(biāo)與地圖進(jìn)行匹配，可以得到浮動車輛的速度數(shù)據(jù)，取路段所有樣本車輛速 度的空間平均值可以得到交叉口各個相關(guān)路段的實(shí)時平均速度，將一定周期內(nèi)的路段實(shí)時 速度進(jìn)行算術(shù)平均可以得到道路的周期平均旅行速度，在此基礎(chǔ)上計(jì)算相應(yīng)交叉口的飽和 度，從而得到交叉口的擁堵指數(shù)。
[0003] 交叉口擁堵指數(shù)ICI(IntersectionCongestionIndex)是一個用來衡量交叉口 運(yùn)行狀態(tài)和擁堵水平的指標(biāo)，與交叉口飽和度相關(guān)。計(jì)算交叉口飽和度主要是各進(jìn)口道飽 和度以進(jìn)口道流量為權(quán)的加權(quán)平均值。傳統(tǒng)的各個進(jìn)口道飽和度和進(jìn)口道流量主要是通過 線圈檢測器得到，如果想要大范圍的獲取交叉口飽和度數(shù)據(jù)的話，需要各個交叉口鋪設(shè)線 圈，此法成本高、實(shí)施難度大、后期較難維護(hù)。浮動車技術(shù)是一種移動式采集手段，投入少， 覆蓋面積廣，而且不需要破壞路面、運(yùn)維簡單，通過浮動車技術(shù)進(jìn)行交叉口飽和度估計(jì)，從 而得到交叉口擁堵指數(shù)，有利于評估路網(wǎng)環(huán)境下交叉口運(yùn)行服務(wù)水平、為交叉口信號優(yōu)化 提供決策支持，提高交叉口交通流運(yùn)行效率，實(shí)現(xiàn)效益最大化。
[0004] 目前城市常規(guī)的交通擁堵主要發(fā)生在交叉口，路段上的擁堵是由交叉口擁堵蔓延 導(dǎo)致的。但是如何實(shí)時準(zhǔn)確的評估交叉口的擁堵水平呢？傳統(tǒng)線圈檢測器成本高、實(shí)施難 度大且較難維護(hù)，為了能夠?qū)崟r獲取的交叉口擁堵信息，有效的評估交叉口擁堵水平，提出 了基于浮動車技術(shù)的交叉口擁堵指數(shù)計(jì)算方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是利用浮動車技術(shù)獲取的路段平均速度，通過交叉口道飽和度的計(jì) 算，實(shí)現(xiàn)對交叉口擁堵指數(shù)的計(jì)算，實(shí)現(xiàn)了對交叉口的運(yùn)行服務(wù)水平估計(jì)，可以滿足信號控 制、交叉口渠化、交叉口規(guī)劃等需求，成本低且效果高。
[0006] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下。一種基于浮動車的交叉口交通擁堵 指數(shù)計(jì)算方法，包括以下步驟：
[0007] (1)利用浮動車GPS數(shù)據(jù)計(jì)算路段單車樣本速度；
[0008] (2)提取路段平均行程速度；
[0009] (3)計(jì)算交叉口各個進(jìn)口道的飽和度；
[0010] (4)計(jì)算交叉口的飽和度；
[0011] (5)計(jì)算交叉口的擁堵指數(shù)；
[0012] (6)交叉口運(yùn)行服務(wù)水平估計(jì)。
[0013] 利用浮動車數(shù)據(jù)計(jì)算路段單車樣本速是計(jì)算一個統(tǒng)計(jì)周期內(nèi)單車樣本平均旅行 速度。在得到樣本車輛j所經(jīng)過的前后相鄰兩點(diǎn)的路徑信息（P1,i= 1，2,L，n}后，通過路 徑長度和時間差得到此次路徑的平均旅行速度^ = a當(dāng)途徑路段數(shù)只有一個（不跨 越路口）或公里/小時（暢通狀態(tài)）時，將[賦給路段P1;否則，按以下原則，結(jié)合起 點(diǎn)的瞬時速度V1和終點(diǎn)的瞬時速度V2，分四種交通狀態(tài)對途徑的每個路段速度分別賦值：
[0014] ①減速狀態(tài)（滿足V) 2V2V::)時
[0015]起始路段速度值賦為+4/2，其它路段速度值根據(jù)出行時間一致原則計(jì)算，即 用總的出行時間A減去起始路段的出行時間，然后通過距離除以該時間得到速度。
[0016] ②加速狀態(tài)（滿足K 6)時
[0017] 終止路段速度值賦為(A +4/2，其它路段速度值根據(jù)出行時間一致原則計(jì)算。
[0018] ③先減速后加速時
[0019] 起始路段速度值賦為V1，終止路段速度值賦為V2，中間路段（如果存在）速度值根 據(jù)出行時間一致原則計(jì)算。
[0020] ④先加速后減速時
[0021] 車輛處于走走停停狀態(tài)，途徑路段速度值賦為；。
[0022] 所述提取路段平均行程速度，是根據(jù)一個統(tǒng)計(jì)周期內(nèi)路段的多車樣本平均行程速 度。計(jì)算公式如下：
[0024]式中V1為弧段Pi的平均速度，Ii為弧段P^勺長度，tu為第j輛車在路徑中弧段 P1上的出行時間，ni為弧段P 參與計(jì)算的車輛數(shù)目。這里，當(dāng)ni等于0,即該路段上沒有 數(shù)據(jù)覆蓋時，我們用歷史積累的一周不同時間段的歷史平均速度進(jìn)行補(bǔ)充；當(dāng)Ii1不等于0 時，路段旅行速度是多個樣本的調(diào)和平均速度。
[0025] 所述的單個進(jìn)口道路段飽和度計(jì)算，步驟如下：
[0026] (31)以路段平均行程速度作為度量標(biāo)準(zhǔn)，確定進(jìn)口道路段交通狀態(tài)劃分閾值標(biāo) 準(zhǔn)。將進(jìn)口道路段交通狀態(tài)劃分為5級：自由流、暢通、緩行、擁擠、擁堵，對應(yīng)的閾值標(biāo)準(zhǔn)區(qū) 間為（s0,si]、（sl，s2]、（s2,s3]、（s3,s4]、（s4,s5]。
[0027] (32)根據(jù)《道路通行能力手冊》和《城市道路交叉口規(guī)劃設(shè)計(jì)規(guī)范》相關(guān)規(guī)定，確 定各個進(jìn)口道交通狀態(tài)、速度與飽和度的對應(yīng)關(guān)系。見下表：
[0028] 表進(jìn)口道交通狀態(tài)、速度與飽和度的對應(yīng)關(guān)系表
[0029]

[0033] 其中：
[0034] s:路段平均行程速度的值；
[0035] n:相應(yīng)的交通狀態(tài)級別，n的取值是1、2、3、4、5 ;
[0036] sn:交通狀態(tài)n級別對應(yīng)的速度閾值上限；
[0037] Sni:交通狀態(tài)n級別對應(yīng)的速度閾值下限；
[0038] rn:交通狀態(tài)n級別對應(yīng)的飽和度閾值上限；
[0039] rni:交通狀態(tài)n級別對應(yīng)的飽和度閾值下限。
[0040] 所述的交叉口飽和度ISV計(jì)算，交叉口飽和度為所有進(jìn)口方向上飽和度的加權(quán)和 值。步驟如下：
[0041] (41)交叉口飽和度計(jì)算，公式如下：
[0042] ISV=R1* 〇JR2* 〇 2+. ?? +Rj* 〇j
[0043] 其中：
[0044] O1Q=l，...，n):第i個進(jìn)口方向的加權(quán)系數(shù)交叉口飽和度為所有進(jìn)口方向上 飽和度的加權(quán)和值。
[0045] R1Q= 1，. . .，n):第i個進(jìn)口方向的飽和度。
[0046] (42)權(quán)重計(jì)算方法
[0047] 交叉口進(jìn)口方向的加權(quán)系數(shù)與道路等級有關(guān)。見表2 :
[0048] 表2道路等級與權(quán)重值對應(yīng)關(guān)系表
[0051] 則交叉口某一個進(jìn)口方向的權(quán)重值計(jì)算公式如下：
[0058] 所述的交叉口運(yùn)行服務(wù)水平估計(jì)，是以交叉口擁堵指數(shù)為基礎(chǔ)，估計(jì)交叉口擁堵 水平。見表。
[0059] 表基于交叉口擁堵指數(shù)的交叉口擁堵水平分析表
[0060]

【附圖說明】
[0061] 圖1為本發(fā)明的方法流程圖。
[0062] 圖2為速度一飽和度對應(yīng)關(guān)系圖。
【具體實(shí)施方式】
[0063] -種基于浮動車的交叉口交通擁堵指數(shù)計(jì)算方法，包括以下步驟：
[0064] (1)利用浮動車GPS數(shù)據(jù)計(jì)算路段單車樣本速度；
[0065] (2)提取路段平均行程速度；
[0066] (3)計(jì)算交叉口各個進(jìn)口道的飽和度；
[0067] (4)計(jì)算交叉口的飽和度；
[0068] (5)計(jì)算交叉口的擁堵指數(shù)；
[0069] (6)交叉口運(yùn)行服務(wù)水平估計(jì)。
[0070] 利用浮動車數(shù)據(jù)計(jì)算路段單車樣本速是計(jì)算一個統(tǒng)計(jì)周期內(nèi)單車樣本平均旅行 速度。在得到樣本車輛j所經(jīng)過的前后相鄰兩點(diǎn)的路徑信息（P1,i= 1，2,L，n}后，通過路 徑長度和時間差得到此次路徑的平均旅行速度C= 當(dāng)途徑路段數(shù)只有一個（不跨 越路口）或卩>30公里/小時（暢通狀態(tài)）時，將i賦給路段P1;否則，按以下原則，結(jié)合起 點(diǎn)的瞬時速度V1和終點(diǎn)的瞬時速度V2，分四種交通狀態(tài)對途徑的每個路段速度分別賦值： [0071]①減速狀態(tài)（滿足％:之)時
[0072] 起始路段速度值賦為+4/2其它路段速度值根據(jù)出行時間一致原則計(jì)算，即 用總的出行時間A減去起始路段的出行時間，然后通過距離除以該時間得到速度。
[0073] ②加速狀態(tài)（滿足A<vA2 )時
[0074]終止路段速度值賦為(A +4/2，其它路段速度值根據(jù)出行時間一致原則計(jì)算。
[0075] ③先減速后加速時
[0076] 起始路段速度值賦為V1，終止路段速度值賦為V2，中間路段（