[发明专利]一种路段以及路网区域交通状态指数的计算方法

说明书

技术领域

本发明涉及智能交通领域，具体地，涉及一种路段以及路网区域交通状态指数的计算方法。

背景技术

近年来，交通拥挤成为困扰世界各大城市的主要社会问题之一。交通拥挤不仅使得行车速度下降、出行时间增长，同时还引起油耗和尾气排放的增加，造成了巨大的经济损失。

但事实上，道路网络并不是在所有时间和地点上都是满负荷运行的，若能够及时获得路网上的交通信息、准确地掌握路网的交通状态，并依此进行科学的交通管理和控制决策，充分利用道路交通系统的时空资源，则可在不增加道路设施的情况下，通过提高道路的使用效率和安全性来满足不断增长的运输需求。

道路交通状态指数是一种合理反映各等级道路车辆出行相对拥堵体验的标准化指标。道路交通状态指数是一个无量纲的量。它以道路行程速度为核心计算参数，其取值介于0到100之间。道路交通状态指数的值越大表示交通状态越拥堵，相反则越畅通。道路交通状态指数能精确地反映交通路网状况，对交通管理具有重要意义。

当前描述交通状态的参数主要有交通流量、交通密度和交通流速度等。

(1)交通流量

交通流量是指单位时间内通过道路指定地点或断面的车辆数。交通流量不是一个静止不变的量，具有随时间和空间变化而变化的特征。度量城市交通特性的一种方法是在道路系统内一系列的位置上观察交通流量在时间和空间上的变化规律，并绘出交通流等值图。当交通流量超过某一水平时，认为发生拥挤。然而，这种判断存在的问题是同一流量水平可以对应两种截然不同的交通状态。

(2)交通密度

交通流密度是指在某一瞬间，单位道路长度上存在的车辆数。在通常情况下，交通流量大，交通密度也大。但当道路交通十分拥挤、车流处于停滞状态时，交通流量近似等于零，而此时的交通密度却接近于最大值。因此，单纯使用交通流量指标难以表示交通流的实际状态，而采用交通流密度指标能够做出较好的评价。尽管交通密度能够直观地表明交通状态的性质，但由于该参数采集难度大，并未在实际中获得广泛的应用。

(3)交通流速度

交通流的速度有多种定义。时间平均速度是其中常见的一种。它定义为观测时间段内通过道路某断面的所有车辆的瞬时速度的算术平均值。由于交通流的时间平均速度只能反应交通流在某一断面上的特性，而无法反应在空间上的特性。因此仅依靠交通流速度也无法全面的反应道路的交通状态。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种路段以及路网区域交通状态指数的计算方法。

根据本发明提供的一种路段以及路网区域交通状态指数的计算方法，其特征在于，包括：

步骤1，将整个路网区域划分为若干个相同大小的网格；

步骤2，设定固定的时间间隔Δt，选取任意一个网格，假设为第i个网格，每隔时间Δt计算该网格内所有子路段的速度均值，重复h次计算，得到速度均值序列其中为第i个网格第h次计算得到的速度均值，由该网格的位置坐标(x_i,y_i)和此速度均值序列可得到描述该网格的特征向量其中所述Δt为数据采样周期的整数倍,x_i和y_i代表该网格所在的行数和列数，对所有网格均做相同的处理，得到所有网格的特征向量；

步骤3，根据各网格的特征向量对网格进行聚类，将属于同一个类的所有网格进行合并，从而将整个路网划分为若干路网区域；

步骤4，实时采集各所述路网区域所覆盖子路段的交通流速度v_i，针对每个路网区域，至少根据所述路网区域所覆盖子路段的自由流速度v_f和交通流速度v_i计算获得：

道路在该路网区域中的子路段的交通状态指数TSI_γ，以及：

该路网区域对应的区域交通状态指数TSI。

作为一种优化方案，所述步骤1进一步为：将整个路网区域按东西、南北走向划分为大小相同的所述若干网格。

作为一种优化方案，所述步骤1进一步包括：

根据从若干车载GPS装置获得的车辆位置信息，获得所有子路段上的交通流速度，对每个所述网格所覆盖子路段的交通流速度求取均值获得所述网格的平均交通流速度所述平均交通流速度的计算公式为：