一種路段行程時(shí)間的管理控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種智能交通技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種基于SCOOT類(lèi)交通控制系統(tǒng)和衛(wèi) 星定位系統(tǒng)的路段行程時(shí)間的管理控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 路段行程時(shí)間是反映道路交通狀態(tài)最為直觀有效的交通參數(shù)，是進(jìn)行交通擁擠管 理和動(dòng)態(tài)路徑誘導(dǎo)的重要基礎(chǔ)。目前，路段行程時(shí)間的獲取方法整體上可分為直接采集和 間接獲取兩種。其中，直接采集方法需要在每一路段的起終點(diǎn)布設(shè)車(chē)牌識(shí)別設(shè)施，所需的成 本太高，在實(shí)際工程中很難實(shí)現(xiàn)。因此，以其它交通數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的間接獲取方法一直是國(guó)際 交通工程領(lǐng)域的重要研究課題之一。
[0003] SCOOT (Split, Cycle, Offset Optimization Technique)系統(tǒng)，即"綠信比、信號(hào)周 期及綠燈起步時(shí)距優(yōu)化技術(shù)"，是世界上最為先進(jìn)的控制系統(tǒng)之一，我國(guó)的北京、廣州、深圳 等許多大、中城市均采用該系統(tǒng)控制城市交通，積累了并將持續(xù)積累大量的交通數(shù)據(jù)。鑒 于SC00T優(yōu)良的控制效果，國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究者又相繼開(kāi)發(fā)了一些與SC00T類(lèi)似的交通信 號(hào)控制系統(tǒng)，這些系統(tǒng)均采用與SCOOT相似的車(chē)輛檢測(cè)器布設(shè)方案以及配時(shí)優(yōu)化算法，本 發(fā)明將其與SC00T系統(tǒng)統(tǒng)稱(chēng)為SC00T類(lèi)交通信號(hào)控制系統(tǒng)。隨著全球定位系統(tǒng)（Global position system, GPS)、北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（BeiDou Navigation Satellite System，BDS) 等衛(wèi)星定位系統(tǒng)在交通領(lǐng)域的大范圍應(yīng)用，車(chē)載設(shè)備已廣泛應(yīng)用于出租車(chē)、物流車(chē)、公交車(chē) 等車(chē)輛調(diào)度、監(jiān)控及導(dǎo)航等方面，同樣積累了大量的數(shù)據(jù)。這兩種數(shù)據(jù)源已成為城市道路中 最為重要的交通數(shù)據(jù)采集手段，利用其對(duì)行程時(shí)間進(jìn)行計(jì)算，對(duì)于低成本改善交通控制、交 通誘導(dǎo)和交通指揮的協(xié)調(diào)性具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
[0004] 但由于SCOOT類(lèi)交通控制系統(tǒng)以綠燈時(shí)長(zhǎng)為時(shí)間間隔獲取交通數(shù)據(jù)，而綠燈時(shí)長(zhǎng) 又是時(shí)變的參數(shù)，從而降低了各時(shí)間間隔交通數(shù)據(jù)的可比性，使得路段行程時(shí)間獲取缺乏 良好的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。目前相關(guān)的研究成果還較少，且都假設(shè)SCOOT類(lèi)交通控制系統(tǒng)車(chē)輛檢測(cè) 器能夠按照某種固定的采樣間隔提供交通數(shù)據(jù)，甚至以目前尚無(wú)法提供的某些數(shù)據(jù)為前 提，這些假設(shè)均不符合SCOOT類(lèi)交通控制系統(tǒng)的實(shí)際情況，或者在短期內(nèi)難以通過(guò)工程手 段加以實(shí)現(xiàn)。
[0005] 對(duì)于衛(wèi)星定位系統(tǒng)而言，浮動(dòng)車(chē)樣本量是決定路段行程時(shí)間獲取效果的關(guān)鍵因 素，但由于系統(tǒng)運(yùn)行成本決定了浮動(dòng)車(chē)車(chē)型往往比較單一，交通流的車(chē)型構(gòu)成卻比較復(fù)雜， 不同類(lèi)型車(chē)輛具有不同的運(yùn)行特點(diǎn)，因此，浮動(dòng)車(chē)的運(yùn)行狀況難以完全代表交通流的整體 狀況。另外，由于樹(shù)木、高大建筑以及隧道等對(duì)衛(wèi)星信號(hào)的遮擋，會(huì)在一些特定地點(diǎn)造成GPS 檢測(cè)盲區(qū)，同樣會(huì)降低路段行程時(shí)間的計(jì)算效果。此外，已有研究表明，由于信號(hào)控制的影 響，車(chē)輛在交叉口附近走走停停，導(dǎo)致地圖匹配效果不佳，進(jìn)而導(dǎo)致路段行程時(shí)間獲取效果 不佳。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的是：提供一種路段行程時(shí)間的管理控制方法，它針對(duì)由于SCOOT類(lèi) 交通控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)采樣間隔不一致等原因所導(dǎo)致的路段行程時(shí)間獲取缺乏良好的數(shù)據(jù)基 礎(chǔ)等問(wèn)題，提出一種有效的基于SCOOT類(lèi)交通控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)的路段行程時(shí)間獲取方法；針 對(duì)由于樣本量以及部分區(qū)域地圖匹配困難等原因所導(dǎo)致的路段行程時(shí)間輸出效果不佳的 問(wèn)題，提出一種有效的基于衛(wèi)星定位系統(tǒng)數(shù)據(jù)的路段行程時(shí)間獲取方法；基于上述兩種數(shù) 據(jù)源的路段行程時(shí)間輸出結(jié)果，提出一種城市道路路段行程時(shí)間融合獲取方法，進(jìn)一步提 高路段行程時(shí)間的輸出效果。
[0007] 達(dá)到上述目的的技術(shù)方案是：一種路段行程時(shí)間的管理控制方法，它包括以下步 驟，
[0008] SOl :利用SCOOT類(lèi)交通控制系統(tǒng)采集交通數(shù)據(jù)并進(jìn)行處理，以及將處理后的交通 數(shù)據(jù)發(fā)送至融合服務(wù)器；
[0009] S02 :利用衛(wèi)星定位系統(tǒng)采集交通數(shù)據(jù)并進(jìn)行處理，以及將處理后的交通數(shù)據(jù)發(fā)送 至融合服務(wù)器；
[0010] S03 :利用所述融合服務(wù)器將所述SCOOT類(lèi)交通控制系統(tǒng)與所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)所 傳遞至的交通數(shù)據(jù)進(jìn)行融合，并生成融合輸出結(jié)果；
[0011] S04:利用所述融合服務(wù)器將融合輸出結(jié)果傳送至交通信息發(fā)布、智能動(dòng)態(tài)交通誘 導(dǎo)系統(tǒng)。
[0012] 所述步驟SOl包括以下步驟，
[0013] SOll :利用SC00T類(lèi)交通控制系統(tǒng)對(duì)路段行程時(shí)間獲取的第一空間尺度和第一時(shí) 間尺度進(jìn)行確定提?。?br>[0014] S012:在周期時(shí)間間隔內(nèi)，采集路口的交通數(shù)據(jù)，并利用通信系統(tǒng)將之上傳至交通 信息中心的所述SC00T類(lèi)交通控制系統(tǒng)的信息服務(wù)器，所述交通數(shù)據(jù)包括交通參數(shù)數(shù)據(jù)和 交通信號(hào)控制數(shù)據(jù)，所述交通參數(shù)數(shù)據(jù)包括交通流量、平均車(chē)速、占有率；所述交通信號(hào)控 制數(shù)據(jù)包括周期時(shí)長(zhǎng)、綠燈時(shí)長(zhǎng)；
[0015] S013 :利用所述SC00T類(lèi)交通控制系統(tǒng)的信息服務(wù)器對(duì)實(shí)際交通數(shù)據(jù)進(jìn)行虛擬交 通數(shù)據(jù)序列構(gòu)建；
[0016] S014 :利用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)路段行程時(shí)間第一獲取模型，生成路段行程時(shí)間的第 一輸出結(jié)果，并將第一輸出結(jié)果傳送至所述融合服務(wù)器。
[0017] 所述步驟SOll中的第一空間尺度為連續(xù)兩個(gè)停車(chē)線反向延長(zhǎng)線之間的道路。
[0018] 所述步驟S013包括以下步驟，
[0019] SO131 :交通參數(shù)數(shù)據(jù)折算；
[0020] 所述步驟SO131包括以下步驟，
[0021] S01311 :交通流量的折算：
[0022] 設(shè)車(chē)輛均勻到達(dá)，單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)的車(chē)輛數(shù)如下公式所示：
[0024] 式中，C1 (s)與qi (s)分別為實(shí)際交通數(shù)據(jù)序列第i個(gè)時(shí)間間隔的周期和交通流量； 樂(lè)0)為單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)的車(chē)輛數(shù)；
[0025] 則交通流量從實(shí)際交通數(shù)據(jù)序列折算為虛擬交通數(shù)據(jù)序列的映射關(guān)系為： CN 105185103 A 說(shuō)明書(shū) 3/10 頁(yè)
[0027] 其中，qj (X)為虛擬交通數(shù)據(jù)序列第j個(gè)時(shí)間間隔的總流量A1為虛擬交通數(shù)據(jù)序 列第j個(gè)時(shí)間間隔位于實(shí)際交通數(shù)據(jù)序列第i個(gè)時(shí)間間隔的時(shí)長(zhǎng)；η為虛擬交通數(shù)據(jù)序列 第j個(gè)時(shí)間間隔占用實(shí)際交通數(shù)據(jù)序列的個(gè)數(shù)；
[0028] S01312 :平均車(chē)速折算；
[0029] 平均車(chē)速是指車(chē)輛點(diǎn)速度的平均值，其從實(shí)際交通數(shù)據(jù)序列折算為虛擬交通數(shù)據(jù) 序列的映射關(guān)系為：
[0031] 其中，V](x)為虛擬交通數(shù)據(jù)序列第j個(gè)時(shí)間間隔的平均車(chē)速；V1 (S)為實(shí)際交通 數(shù)據(jù)序列第i個(gè)時(shí)間間隔的平均車(chē)速，龜(S)為單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)的車(chē)輛數(shù)A1為虛擬交通參 數(shù)數(shù)據(jù)序列第j個(gè)時(shí)間間隔位與實(shí)際交通數(shù)據(jù)序列第i個(gè)時(shí)間間隔的時(shí)長(zhǎng)；
[0032] S01313 :占有率折算；
[0033] 占有率是指車(chē)輛占用的時(shí)間累計(jì)值與測(cè)定時(shí)間的比值，其從實(shí)際交通數(shù)據(jù)序列折 算為虛擬交通數(shù)據(jù)序列的映射關(guān)系為：
[0035] 其中，〇](x)為虛擬交通數(shù)據(jù)序列第j個(gè)時(shí)間間隔的占有率；〇1 (S)為實(shí)際交通數(shù) 據(jù)序列第i個(gè)時(shí)間間隔的占有率，t為虛擬交通參數(shù)數(shù)據(jù)序列第j個(gè)時(shí)間間隔位與實(shí)際交 通數(shù)據(jù)序列第i個(gè)時(shí)間間隔的時(shí)長(zhǎng)；
[0036] SOl32 :交通信號(hào)控制數(shù)據(jù)折算，
[0037] 所述步驟S0132包括以下步驟，
[0038] S01321 :周期時(shí)長(zhǎng)和綠燈時(shí)長(zhǎng)折算，
[0039] SCOOT類(lèi)交通控制系統(tǒng)配時(shí)參數(shù)的優(yōu)化采用的是連續(xù)微量調(diào)整的方式，相鄰信號(hào) 周期的綠燈時(shí)長(zhǎng)及周期時(shí)長(zhǎng)變化較小，周期時(shí)長(zhǎng)和綠燈時(shí)長(zhǎng)從實(shí)際交通數(shù)據(jù)序列折算為虛 擬交通數(shù)據(jù)序列的映射關(guān)系為：
[0042] 其中，g](x)、C?分別為虛擬交通數(shù)據(jù)序列第j個(gè)時(shí)間間隔的平均綠燈時(shí)長(zhǎng)、平 均周期時(shí)長(zhǎng)；gl (s)為實(shí)際交通數(shù)據(jù)序列第i個(gè)時(shí)間間隔的綠燈時(shí)長(zhǎng)，C i (s)為實(shí)際交通數(shù) 據(jù)序列第i個(gè)周期時(shí)間間隔。
[0043] 所述步驟S014中的所述BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)為一個(gè)包含隱含層的三層BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，其訓(xùn) 練函數(shù)采用Sigmiod函數(shù)；訓(xùn)練誤差采用均方根誤差RMSE。
[0044] 所述步驟S02包括以下步驟，
[0045] S021 :利用衛(wèi)星定位系統(tǒng)對(duì)路段行程時(shí)間獲取的第二空間尺度和第二時(shí)間尺度進(jìn) 行確定提取，其第二空間尺度與第一空間尺度相一致，其第一時(shí)間尺度與第一時(shí)間尺度相 一致；
[0046] S022:在一定的采樣時(shí)間間隔內(nèi)，利用衛(wèi)星定位系統(tǒng)采集車(chē)載設(shè)備的各種信息數(shù) 據(jù)，并通過(guò)通訊設(shè)備，將車(chē)載設(shè)備的各種信息數(shù)據(jù)上傳至交通信息中心的衛(wèi)星定位系統(tǒng)的 信息服務(wù)器；
[0047] S023 :利用衛(wèi)星定位系統(tǒng)的信息服務(wù)器與GIS系統(tǒng)，對(duì)基本路段行程的行駛時(shí)間 以及交叉口延誤時(shí)間設(shè)計(jì)第二獲取模型，生成路段行程時(shí)間的第二輸出結(jié)果，并將第二輸 出結(jié)果傳送至所述融合服務(wù)器。
[0048] 所述步驟S023包括以下步驟，