[发明专利]一种分段式城市道路交通状态估计方法

说明书

技术领域

本发明涉及智能交通技术领域，具体涉及一种分段式城市道路交通状态估计方法。

背景技术

城市道路交通面临交通安全、交通拥挤、交通污染等一系列挑战，交通管理部门和社会公众对城市交通运行状态的关注度持续增加。通常，依据路段平均速度来衡量道路交通状态。目前，各城市在道路上普遍安装了线圈、微波和卡口等多种类型的交通流检测器，此外还在大量公交车、出租车上部署车载GPS以获取交通流数据。以上交通流检测器基本都能较为准确的测量车流量，但要想准确地转化成道路平均速度，则需要依靠合适地速度-流量交通流模型。

在对速度-流量交通流模型的研究和实践过程中，本发明的发明人发现：在速度和流量的转化过程中，存在一定的二义性，它直接影响着道路平均速度估计的准确性。比如传感器检测到流量较少时，道路平均速度可能较快，因为通过的车辆较为稀疏，车速较快，但数量较少；同时，道路平均速度也可能较慢，因为车速较慢导致了车辆通过的数量较少。但是，这一现象在路段的不同位置，却有着不同的表现。比如，入口车流较少时，大多是车速较快的情况；出口车流较少时，大多是车速较慢的情况；道路中部和入口车流都较少，则车速快的可能性就更高。这说明考虑到传感器的位置信息，细分不同位置的速度流量转换参数，有助于提高速度和流量转化的准确性。因此，进行城市道路交通状态预测时，有必要考虑路段中位置不同导致的速度和流量对应关系的不同。

发明内容

针对交通状态估计时速度和流量转化存在的二义性问题，本发明提供了一种分段式城市道路交通状态估计方法。所述技术方案如下：

一种分段式城市道路交通状态估计方法，所述方法包括：

步骤1：

根据全路段中固定交通流检测器所处的不同位置，将全路段等分为3个子路段，其中靠近路段入口的一段称之为上游路段，靠近路段出口的一段称之为下游路段，剩下的一段称之为中游路段。

步骤2：

针对步骤1所述的上游路段、中游路段、下游路段，通过各路段中固定型交通流检测器观测到的流量、速度历史数据，采用最小二乘法估计得到交通流模型参数a、b、c和d，即：

u＝a-(b×q-c)^d(1)

式中，q表示单位时间内通过某个路段的流量。

步骤3：

根据步骤1的路段分段和步骤2计算得到的模型参数，采用不同位置交通流检测器实测的流量计算对应位置的平均通行速度，其公式为：

u_l＝a-(b×q_l-c)^d(2)

式中，l表示速度和流量都是在距离路口l时观测到的结果。

步骤4：

根据步骤3中计算得到的全路段中不同位置(或不同分段)的通行速度计算全路段的平均通行速度，即：

式中，L表示路段长度。将式(2)代入式(3)，得到：

式中，u即为根据路段中不同位置观测到的交通流量计算得到的全路段平均速度。

在实际应用中，由于不可能获得路段上每个位置的速度流量变化情况，式(4)可以简化为：

式中，为各分段交通流检测器对计算路段平均速度的权重。可以采用真实数据自动拟合估计方法得到。

步骤5：

建立流量-速度-状态的转换方程，将式(5)中的道路平均速度映射到状态域的结果，映射函数为DSS，即：

式中，S表示道路的交通状态，表示各交通流检测器对计算道路交通状态的权重。

当路段中新增加(或减少)n个交通流检测器时，需要对式(6)增加(或减少)交通流检测器覆盖分段的速度-流量转换结果，即：

本发明实施例提供的技术方案的有益效果在于：通过路段中不同位置的交通流检测器对勘测路段进行划分，再根据所观测到的交通流量分别计算各子路段平均速度，最后对各分段的交通状况进行累积计算得到全路段的道路交通状况，这样即可克服速度和流量转化过程中存在的二义性问题，从而提高道路交通状态预测的准确性和可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图图2仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1是本发明的交通状态估计方法的计算流程图。