[发明专利]交通路况估计动态迭代方法

说明书

技术领域

本发明涉及智能交通技术领域，尤其涉及一种根据历史收费数据对高速公路状态进行估计的动态迭代方法。

背景技术

随着我国经济的快速发展，公路交通技术的发展和管理效率的提高变得至关重要。高速公路交通系统是典型的复杂系统，而该系统的复杂性以道路的网络结构为基础。有效地对交通道路状况进行准确度量是提升高速公路运营管理水平与服务质量的基础。

交通网络的拓扑结构与道路的交通参数能够在一定程度上反映交通网络的性能，然而要从更全面的角度评估交通网络的性能，则需将交通网络拓扑结构与交通网络中历史的和当前的交通流状况相结合。交通网络的性能度量主要包含了整体路网的整体通行效率、各组成部分(如进出口、路段等)的交通模式、道路通行能力随交通量增加表现出的可扩展性以及根据实时交通流状况的环境污染和能耗状态的度量等。

目前，为了解路网交通状况，通常采用车辆的平均速度法，即按照十五分钟为换分时间窗口(时窗)，对每条轨迹进行时窗分配，再对每个窗口内的数据进行统计计算，得到交通状况。此现有方法属离散静态方法，在空间上抹杀了各路段之间的实际速度差异，在时间上用离散时段，降低了时变精度，在统计计算上也未能准确归纳每一条数据(车辆OD)应有的时空位置点，因此，采用平均速度法对路网交通状况进行估计的准确性不高。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明基于交通流模型知识，根据路口进出车辆的数据推求(反演)当时路网上交通状况，具体提供一种交通路况估计动态迭代方法，将时间连续化，进行联动的迭代计算，使每次迭代时各轨迹点在时空上作调整，通过设定全局优化目标和严格的约束条件，确保估计结果复现道路运行状况的合理性和准确性，可帮助实时监测道路运行情况。

本发明提供的技术方案是：

一种交通路况估计动态迭代方法，该方法利用现有收费记录数据，通过动态迭代方法复现道路的运行状况，具体包括如下步骤：

1)取出行车记录，包括路网中所有的起点和终点OD记录；

2)针对每条OD记录，计算得到车辆在路网中行驶的最短路径，由多个路段组成，记作{Section₁,Section₂,…,Section_n}；

3)基于匀速假设，计算得到车辆进入各个路段的时刻{t₁,t₂,…,t_n}，反演车辆在该最短路径各路段上的行车状态，得到基于匀速假设的各路段各时刻的流量和速度；

4)对所有车辆记录进行动态迭代反演；

针对全路网的OD车辆记录，根据式1计算方差f(x)，判断方差f(x)是否满足设定的方差阈值；

f(x)＝min(∑_iD(T_i),if i∈S_non-free) (式1)

式1中，min()表示优化目标是最小值；S_non-free是所有的非自由流的原子路段；D(T_i)为方差计算公式D(x)＝E(x²)-E(X)²，其中，x是该路段的旅行时间的平均值，X为该路段的旅行时间的集合；E(X)是该路段的旅行时间的平均值；i是路段的编号；T_i第i个原子路段上所有的OD记录的旅行时间向量；

当计算得到的方差f(x)小于设定的方差阈值时，结束动态迭代反演，进入步骤5)；当计算得到的方差f(x)大于或等于设定方差阈值时，进行如下循环：

41)针对路网中的每个路段，根据权重分配原则计算得到该路段的速度的期望中值：

式2中，mt_i是第i个路段的旅行时间的中值；t_ij为第j个OD记录在第i个路段上的旅行时间；T_j为第j个原子路段上所有的OD记录的旅行时间向量；车辆旅行时间越长，在计算时权重越小；

42)针对每条OD记录和步骤41)中得到的路段速度的期望中值，根据再分配原则，通过方差均衡化调整方差，使t_ij向着与mt_i的差减小的方向进行迭代：

t_ij＝t_ij+alpha*(mt_i-t_ij) (式3)