[发明专利]城市路网交通流状态估计方法

摘要

一种城市路网交通流状态估计方法，着眼于车载GPS卫星定位数据，结合相应的悉尼自适应交通控制系统(SCATS)提供的交通信号状态信息，以单位有向路段为对象，对城市路网的交通流状态在距离、时间、速度的三维空间上进行最小二乘法拟合建模。通过对三维空间上的曲面到二维空间上的曲线的转换，得到固定时刻城市路网中各有向路段沿路段方向上的平均速度，以速度为指标完成对当前交通流拥堵状态的分析估计。每两个信号灯之间的单位有向路段对应一个交通流状态模型，通过相邻共向路段的曲面模型的连接，实现对整个路网的交通流状态估计。

主权项

1、一种城市路网交通流状态估计方法，其特征在于包括如下步骤：1)把能够提供包括距离、时间、速度信息的全球卫星定位系统数据点视为各个有向路段上车流的采样点，根据悉尼自适应交通控制系统提供的信号灯状态信息对各个采样点进行判断，看该采样点是否是速度为0的点，如果是，再看它对应的时刻是否属于悉尼自适应交通控制系统表征的相应信号灯的红灯周期，如果都满足，把该采样点从待拟合的数据点集中去除掉；2)以时间段T内处于单位有向路段上的全球卫星定位系统数据采样点为对象，以双三次多项式及其退化形式为基本模型建模，首先根据有效的待拟合的数据点的数目来选择对应的多项式模型的次数，然后对这些采样点在距离、时间、速度三维空间上利用最小二乘法拟合建模，得到T时间段内该单位有向路段在时空上的速度分布曲面模型；3)在单位有向路段速度分布曲面模型的基础上，令距离变量为路段最大长度，得到该路段与其相邻共向路段连接处在时间段T内的速度变化曲线，在这个曲线上取定有限数目的点，把这些点作为这条有向路段的相邻共向有向路段对应的速度分布曲面模型的边界条件，和全球卫星定位系统数据采样点一起参与其相邻共向路段速度分布曲面模型的拟合，将两两共向单位有向路段速度分布曲面互相连接，最终得到整个城市路网在时空上的速度分布，其中，城市路网中各个有向路段各自对应一个时空上的速度分布曲面模型；4)对于单位有向路段，在其速度分布曲面模型的数学表达式的基础上，令时间变量为时间段T中的一个常值t0，得到时刻t0该单位有向路段沿道路方向上的速度分布曲线，对这个速度分布曲线在道路方向上积分，得到t0时刻该单位有向路段道路方向的平均速度，对路网中各个有向路段逐一进行路段平均速度的计算，得到t0时刻城市路网中各个有向路段道路方向的平均速度；5)以t0时刻城市路网中各个有向路段道路方向的平均速度为指标进行道路拥堵状态估计，将城市路网中路段的平均速度分为五个速度等级，分别对应通畅、较通畅、不通畅、拥堵、严重拥堵五种道路拥堵状态，根据各个有向路段对应的平均速度所处的速度等级来判断各个有向路段的拥堵状态，最后得到整个城市路网交通流的状态估计。