[发明专利]一种基于收费数据与卡口数据的高速公路交通拥堵检测方法

说明书

本发明公开了一种基于收费数据与卡口数据的高速公路交通拥堵检测方法，本发明考虑了综合利用收费数据和卡口数据来预测交通拥堵，数据来源具有多样性，利用卡口数据对收费数据进行补充，能够很好的解决相邻互通收费站间数据较少的问题，预测更加准确；采用高斯混合聚类算法分析道路运行状态，考虑周全，能全面模拟、分析道路的不同交通形态，科学性、全面性更高。

技术领域

本发明涉及交通数据分析与处理领域，公开了一种基于联网收费数据与卡口数据的高速公路路段交通拥堵检测方法。

背景技术

准确及时地检测出高速公路交通拥堵的发生是相关部门采取管理措施，防止二次事故，减少经济损失的前提。由于我国的高速公路实行封闭式管理，道路收费系统十分完善，从而积累了海量的收费数据与卡口数据。收费数据与卡口数据中丰富的单车信息以及车辆在高速公路上行驶的详细记录能够在一定程度上反映高速公路路段的交通运行状态。长期以来，收费数据与卡口数据仅作为相关部门进行高速公路收费服务的依据，如何挖掘收费数据与卡口数据中蕴含的交通状态信息，利用其实现对高速公路路段交通拥堵的检测，对于交通管理者实施交通管制以及交通出行者规划出行方案具有重要的理论和实际研究意义。

事实上，现在已有部分利用高速公路联网收费数据进行交通拥堵检测和交通状态判别的研究，例如杨聚芬根据收费数据提取路段行程时间，并基于行程时间设计了反应道路交通状态的交通拥堵指数。同时为了解决相邻收费站间数据较少的问题，杨聚芬结合收费站在时空上的布局特征，提出了融合高速公路基本路段和复合路段的交通拥堵检测算法。在高速公路上，大部分收费站为互通收费站，对于两个相邻的互通收费站而言，想要获得车辆在两收费站之间路段上的行程时间，就要求车辆从上游互通收费站上道，然后从下游互通收费站下道。然而实际上，从相邻互通收费站上下道的车辆通常并不多，使得一天中两相邻互通收费站之间的收费数据较少，数据的缺失是导致收费数据难以应用的关键因素。

为了解决高速公路上车辆行驶路径的二义性问题，实现精准收费，我国通过在道路上设置二义性卡口，利用卡口与收费站之间的配合来确定车辆具体行驶的道路。收费数据除了记录车辆在高速公路上的行驶信息以外，还记录了包括车辆车牌在内的详细单车信息，而卡口数据同样记录了经过车辆的车牌和经过时间等信息。根据收费数据与卡口数据的车牌信息匹配可以获得车辆在卡口-收费站之间路段上的行驶记录。利用卡口数据对收费数据进行补充，能够很好的解决相邻互通收费站间数据较少的问题，结合收费数据与卡口数据实现对高速公路路段交通拥堵的检测是可行的。

发明内容

有鉴于此，为了解决上述背景提到的问题，本发明提供一种基于收费数据与卡口数据的高速公路交通拥堵检测方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种基于收费数据与卡口数据的高速公路交通拥堵检测方法，包括以下步骤：

步骤一：结合收费数据与卡口数据提取路段行程时间，具体方法为：

1)根据收费数据提取单个车辆在收费站间路段上的行程时间；

2)结合收费数据与卡口数据提取车辆在卡口-收费站路段上的行程时间；

步骤二：对相邻收费站间路段和卡口-收费站路段进行空间匹配，计算路段平均行程时间，具体方法为：

1)对相邻收费站间路段和卡口-收费站路段进行空间匹配。利用同一时间经过卡口而从不同收费站下道的车辆的行驶时间之差作为相应两收费站之间路段上的行程时间；

2)检测并剔除路段行程时间中的异常值；对于行程时间为负值的异常值直接删除，对于行程时间过长的异常值采用格拉布斯(Grubbs)准则法对一定时间范围内经过出口收费站下道的车辆的行程时间进行异常值检测；

步骤三：利用滚动时间间隔对原始车辆行程时间数据进行合成；

步骤四：构建并计算判别特征；具体方法为：