[发明专利]一种降雨天气下城市道路间断交通流延误时间预测方法

说明书

本发明提供了一种降雨天气下城市道路间断交通流延误时间预测方法，针对降雨天气下城市道路交通流难以准确有效预测的问题，通过挖掘分析气象数据、交通流数据的关系，分析降雨天气下道路交通流运行特性和规律，构建了不同降水强度等级下的城市道路间断交通流关系模型，结合道路交叉口信号控制参数，采用集散波理论分析了城市道路间断交通流的延误时间，考虑欠饱和、饱和等不同交通运行状态，给出相应的延误时间计算方法，最终实现了对降雨天气下城市道路间断交通流延误时间的预测。

技术领域

本发明公开了一种降雨天气下城市道路间断交通流延误时间预测方法，属于恶劣天气下城市交通间断流预测技术领域。

背景技术

由于城市道路交通流具有不确定性、随机性和非线性等特性，城市交通系统是一个多变的复杂系统，这些特性也增加了城市交通管理的难度，并导致交通拥堵、安全事故等一系列问题。为了改善城市交通管理的有效性和安全性并提升道路交通精确感知和预测能力，加强对城市道路交通流的预测预报已经成为解决当前复杂交通系统有效监控和管理的必要手段。由于城市交通流的实时波动等特性，道路交通流预测技术难点主要是针对短时交通流进行预测，现有方法一般建立各种预测模型，如多元回归模型、时间序列模型、历史趋势模型、神经网络模型、卡尔曼滤波模型等进行短时预测，由于交通流在外界干扰因素影响下会发生相应的波动，如城市降雨天气将影响道路交通的常态运行，现有方法技术很少考虑降雨情景下的城市道路交通流预测，由于无法有效估计和预测交通流运行特性，也无法开展有针对性的交通管理和控制，在此背景情况下，城市道路交通运行效率变得极为低下，交通拥堵、延误等情况变得更加严重。

针对现有城市道路交通流预测技术的不足，本方法将建立降雨天气下城市道路交通流预测方法技术，由于城市道路交通受到交叉口信号控制影响，结合交叉口的控制信号，考虑不同降水强度等级下的道路交通流运行特性和规律，对此天气背景下的城市道路间断交通流的延误时间进行预测，提高降雨天气下城市道路交通流的有效估计和准确预测能力。

与现有技术相比，本发明的有点在于以下几点：

1)融合降雨气象数据、道路交通流检测数据，充分考虑降雨天气对城市交通流的影响，针对不同降雨强度等级，分别建立相应的城市道路交通流关系模型，可根据不同的降雨强度等级情景应用模型对应的交通流关系方程，从而提高城市道路间断流预测准确性和有效性。

2)综合考虑城市间断交通流特性，分析和判别道路交叉口交通流运行状态，采用集散波理论构建城市道路间断交通流运行机理模型，使之更符合实际城市道路交通流的运行特点和规律，从而更加直观明显的获得城市道路间断交通流延误时间的预测结果。

发明内容

本发明为解决降雨天气下城市道路间断交通流难以有效预测等问题，公开一种降雨情景下城市道路间断交通流延误时间预测方法，该方法综合降雨量等气象数据、交通流量等道路交通检测数据，通过分析不同降水强度等级下降雨量和交通数据的对应关系，构建降水条件下的路段交通流参数关系模型，进一步分析在不同降水强度等级下信号控制交叉口交通流的集结波、消散波运行规律，构建信号控制交叉口交通流集散波基础模型，在集散波波速计算、交通状态判别以及延误时间分析的基础上，给出了不同降水强度等级下相应交通状态下的延误时间计算方法，结合路口交通信号控制参数，可构建实际道路交通间断流集散波模型，最后可得到降雨天气下城市道路间断交通流延误时间预测结果，从而最终实现对降雨天气城市交通流延误时间进行估计预测的目标。本发明基本方法流程如图1所示，具体采用的如下方案：

步骤1：气象数据、交通流数据筛选预处理，基于气象数据分析降水强度等级、车辆检测器检测得到交通流数据，整理获取的交通流量、速度、占有率等基础道路交通运行数据；

步骤2：根据降水强度等级划分标准，建立不同等级下气象数据和交通数据的对应关系，搭建降雨情景下道路交通流数据映射环境，基本数据关系表达如下。