[發(fā)明專利]一種高速公路瓶頸路段擁堵預(yù)警方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711296371.9
• 申請(qǐng)日: 2017-12-08
• 公開（公告）號(hào): CN107993438A
• 公開（公告）日: 2018-05-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王恒;張暉;陳明威;劉勝平;朱景瑜;陸俊賢
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海云砥信息科技有限公司
• 主分類號(hào): G08G1/01
• 分類號(hào): G08G1/01;G08G1/065
• 代理公司: 上海申蒙商標(biāo)專利代理有限公司31214
• 代理人: 黃明凱,徐小蓉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于交通擁堵評(píng)價(jià)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高速公路瓶頸路段擁堵預(yù)警方法。

背景技術(shù)

近十年來(lái)，我國(guó)干線公路基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)取得迅猛發(fā)展，公路網(wǎng)運(yùn)行管理與服務(wù)水平得到了有效提升，高速公路聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行與服務(wù)工作取得重大突破。

對(duì)高速公路運(yùn)行分析的評(píng)價(jià)工作，利于加強(qiáng)國(guó)家干線公路網(wǎng)運(yùn)行監(jiān)測(cè)與科學(xué)管理，可提高公路突發(fā)事件應(yīng)急處置能力和公共服務(wù)能力。同時(shí)，伴隨著經(jīng)濟(jì)高速增長(zhǎng)和城市規(guī)模擴(kuò)大，高速路網(wǎng)通行能力和交通需求的之間的矛盾日益突出，由此導(dǎo)致的高速公路節(jié)點(diǎn)長(zhǎng)時(shí)間、大面積擁堵現(xiàn)象亦時(shí)常發(fā)生。

高速公路瓶頸路段受限于物理線性等因素，產(chǎn)生了道路壓縮導(dǎo)致上游道路的通行能力大于瓶頸路段的通行能力。瓶頸路段交通狀態(tài)一旦出現(xiàn)擁堵就很難消退，瓶頸路段交通狀況的蔓延導(dǎo)致其相鄰路段的擁擠，隨著交通瓶頸的擴(kuò)散，會(huì)形成整個(gè)交通網(wǎng)絡(luò)的擁堵。

針對(duì)擁堵路段檢測(cè)，目前使用范圍較廣的檢測(cè)方法主要有地磁線圈檢測(cè)、視頻檢測(cè)等，但其安裝位置固定，檢測(cè)范圍狹窄，且空間覆蓋率較低；此外，來(lái)自互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)的數(shù)據(jù)也可以用以確認(rèn)擁堵路段，但是無(wú)法獲取到路段內(nèi)流量數(shù)據(jù)。

隨著當(dāng)今移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)及智能手機(jī)終端的普及與技術(shù)發(fā)展，利用手機(jī)采集高速公路全路網(wǎng)的實(shí)時(shí)交通大數(shù)據(jù)信息，已經(jīng)成為歐美發(fā)達(dá)國(guó)家及中國(guó)交通部認(rèn)可的國(guó)家級(jí)路網(wǎng)運(yùn)行監(jiān)測(cè)的有效途徑。本發(fā)明結(jié)合手機(jī)信令估計(jì)車速以及高速公路入口流量數(shù)據(jù)，共同確認(rèn)擁堵路段實(shí)時(shí)狀態(tài)，及路段內(nèi)車流量大小，彌補(bǔ)以上檢測(cè)方法的不足。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是根據(jù)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提供一種高速公路瓶頸路段擁堵預(yù)警方法，該擁堵預(yù)警方法收集劃定區(qū)域內(nèi)的各收費(fèi)站數(shù)據(jù)以及各進(jìn)站用戶的手機(jī)信令數(shù)據(jù)，構(gòu)建收費(fèi)站的OD矩陣模型及各OD對(duì)內(nèi)各路徑的路阻系數(shù)，并確定各OD對(duì)的最優(yōu)路徑；根據(jù)前述所收集的手機(jī)信令數(shù)據(jù)估計(jì)車速，并計(jì)算車輛行駛至瓶頸路段所需的時(shí)間；統(tǒng)計(jì)在特定時(shí)段內(nèi)到達(dá)瓶頸路段的車流量，若該車流量超出瓶頸路段的通行流量閾值，則進(jìn)行擁堵預(yù)警。

本發(fā)明目的實(shí)現(xiàn)由以下技術(shù)方案完成：

一種高速公路瓶頸路段擁堵預(yù)警方法，其特征在于所述擁堵預(yù)警方法包括以下步驟：

(步驟1)收集選定區(qū)域內(nèi)的各收費(fèi)站數(shù)據(jù)、進(jìn)出站流量數(shù)據(jù)以及各進(jìn)站用戶的手機(jī)信令數(shù)據(jù)；

(步驟2)根據(jù)各所述收費(fèi)站數(shù)據(jù)以及所述進(jìn)出站流量數(shù)據(jù)，構(gòu)建各所述收費(fèi)站的OD矩陣模型：

式中：

Q_ij為收費(fèi)站i至收費(fèi)站j之間的交通流量；

P_i為收費(fèi)站i的入口交通流量；

Aj為收費(fèi)站j的出口交通流量；

(步驟3)根據(jù)所述OD矩陣模型，計(jì)算各OD對(duì)中所有可能的m條路徑的路徑長(zhǎng)度R_L，計(jì)算式為：

其中：

OD對(duì)是指由收費(fèi)站i入口與收費(fèi)站j出口構(gòu)成的配對(duì)；

R_L為路徑L的總長(zhǎng)度；

L＝1，2，3，...，m；

K為連接構(gòu)成所述路徑L的各條路段；

Length_K為所述路段K的長(zhǎng)度；

(步驟4)根據(jù)步驟(3)中路徑長(zhǎng)度R_L的計(jì)算式，確定各所述OD對(duì)所對(duì)應(yīng)的唯一最短路徑R_S，計(jì)算式為：

(步驟5)根據(jù)高速公路歷史數(shù)據(jù)判斷并選定高速公路中易發(fā)生擁堵的瓶頸路段；計(jì)算所述瓶頸路段流量占所述收費(fèi)站i入口流量的百分比p，計(jì)算式為：

式中：

Q_i為在時(shí)間段T內(nèi)經(jīng)所述收費(fèi)站i入口進(jìn)入且途經(jīng)所述瓶頸路段的交通流量；

Q_all為在時(shí)間段T內(nèi)所述收費(fèi)站i入口的總流量；

(步驟6)從各所述OD對(duì)所對(duì)應(yīng)的唯一最短路徑R_S中篩選出經(jīng)所述收費(fèi)站i入口進(jìn)入高速公路并通過所述瓶頸路段的所有路徑，構(gòu)成路徑集合Q；根據(jù)所確定的所述路徑集合Q，計(jì)算車輛從經(jīng)過所述收費(fèi)站i入口開始，途經(jīng)每個(gè)路段所用的時(shí)間t_ik以及直至車輛到達(dá)所述瓶頸路段處的檢測(cè)斷面所需的時(shí)間t_ij，從而計(jì)算獲得在時(shí)間段t內(nèi)到達(dá)所述瓶頸路段的總車流量，計(jì)算式為：

t_ik＝l/v

式中：

t_ik為車輛行駛過每個(gè)路段的時(shí)長(zhǎng)；