[發明專利]基于擁塞傳播分析的道路瓶頸識別方法及其系統

有效

• 申請號: 201810040761.8
• 申請日: 2018-01-16
• 公開（公告）號: CN108062860B
• 公開（公告）日: 2020-12-15
• 發明（設計）人: 毛國強;歐陽毅剛
• 申請（專利權）人: 深圳市戴升智能科技有限公司
• 主分類號: G08G1/01
• 分類號: G08G1/01;G06F17/18
• 代理公司: 深圳市精英專利事務所 44242
• 代理人: 馮筠

本發明涉及基于擁塞傳播分析的道路瓶頸識別方法及其系統，該方法包括確定道路的擁塞路段，記錄擁塞時間；形成多組交通擁塞相關聯的擁塞路段對，并進行排序；刪除排序后的擁塞路段對中出現頻率不滿足設定頻率的擁塞路段對；構建樹形結構的有向圖；分解有向圖，最大化樹的有向邊數目，形成交通擁塞樹；對交通擁塞樹的每個頂點進行權重分配；根據Markov模型分析交通擁塞樹中一個頂點傳播至另一個相鄰頂點的概率；計算交通擁塞樹中每個頂點的綜合權重值，根據綜合權重確定交通擁塞瓶頸。本發明實現綜合考慮交通擁塞在城市路網中傳播的時空關系和因果關系，且能識別城市網絡中交通瓶頸，適應城市復雜路網拓撲場景下的交通瓶頸識別需求。

技術領域

本發明涉及智能交通的技術領域，更具體地說是指基于擁塞傳播分析的道路瓶頸識別方法及其系統。

背景技術

城市交通是衡量城市文明的重要標志，是城市生活的命脈。隨著社會經濟的高速發展，城市化進程的加快，城市交通需求的迅速增長，交通問題已經成為城市發展過程中亟待解決的問題。其中，交通擁塞作為交通問題最顯著的表現形式，直接導致了交通事故、駕駛時間浪費、運營成本上升、空氣污染等重要問題，這也使得交通擁塞成為制約城市經濟和社會發展的關鍵。

城市道路的擁塞現象日益嚴重，而擁塞現象的產生常常是由交通瓶頸而引發的，瓶頸路段交通狀態的不斷惡化會蔓延到其他相鄰路段并導致這些路段的擁塞。而且隨著交通擁塞在城市交通網絡中的傳播，在特定條件下會導致整個交通網絡的擁塞，進而影響交通網絡的整體運行效率。因此，在城市道路網絡規劃中，識別交通網絡中由于路網拓撲規劃不合理、不同路段通行能力與道路容量不匹配、交通控制方案(如紅綠燈協調管理)不合理等原因引起的交通瓶頸，可以為交通設施改善方案提供依據并采取相應措施緩解交通堵塞。

針對城市道路交通瓶頸識別的方法研究，目前比較前沿的方法有以下兩種：一是基于道路車輛平均速度在交通瓶頸處上下流的差異識別方法，該方法利用路段的空間關系，將城市路段分為多個長度相同的部分，比較各部分路段車輛平均速度的差異，并識別出車輛平均速度下降最多的路段作為交通瓶頸；二是將城市道路網絡中首先發生擁塞的路段視作交通瓶頸，該方法統計城市道路各路段擁塞的起止時間，比較各路段擁塞的時間先后關系，并將各路段中首先發生擁塞的路段當作交通瓶頸，從而實現城市道路網絡中交通瓶頸的識別。

但是，上述兩種方法僅能夠利用交通擁塞的空間關系或者時間關系，并未能綜合考慮交通擁塞在城市路網中傳播的時空關系和因果關系，因此只能識別出單一路段或者特定區域內的交通瓶頸，而在面對城市交通環境中路網結構復雜的場景時，則無法直接用于整個城市范圍內交通瓶頸的識別。

因此，有必要設計一種新的道路瓶頸識別方法，實現綜合考慮交通擁塞在城市路網中傳播的時空關系和因果關系，且能識別城市網絡中交通瓶頸，適應城市復雜路網拓撲場景下的交通瓶頸識別需求。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的缺陷，提供基于擁塞傳播分析的道路瓶頸識別方法及其系統。

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：基于擁塞傳播分析的道路瓶頸識別方法，所述方法包括：

確定道路的擁塞路段，記錄擁塞時間；

將擁塞路段連接形成多組交通擁塞相關聯的擁塞路段對，并根據擁塞路段對內的第一路段的擁塞時間進行多組擁塞路段對的排序；

刪除排序后的擁塞路段對中出現頻率不滿足設定頻率的擁塞路段對，形成擁塞路段對序列；

以形成擁塞路段對序列為基礎，構建樹形結構的有向圖；

分解有向圖，獲取樹，并最大化樹的有向邊數目，形成交通擁塞樹；

對交通擁塞樹的每個頂點進行權重分配；

根據Markov模型的概率分析算法分析交通擁塞樹中一個頂點傳播至另一個相鄰頂點的概率，形成連接兩個頂點的有向邊的權重；