[发明专利]一种基于单元-区间协作的城市道路交通状态分析方法

说明书

技术领域

本发明涉及交通管理领域，尤其涉及一种基于单元-区间协作的城市道路交通状态分析方法。

背景技术

新世纪以来，为了响应城市建设现代化、信息化的需要，我国的城市管理逐步向智能化管理发展，特别是在城市交通控制领域，不断推进的智慧交通建设让城市管理者和参与实际交通运行的行人车辆都受益匪浅。简单地说，智慧交通的“智慧”就是让交通控制系统可以自动感知城市中每条道路的交通变化并直观地呈现在所有的参与者面前。为了实现这个目标，需要大力发展相关的智慧化交通管理技术，而城市道路的交通状态评价分析技术就是其中重要的一环。通过对城市道路的交通状态进行评价分析不仅能够实时跟踪观察整个城市道路的交通运行状况，给政府交通管理部门提供决策参考，还能够让行人车辆及时了解周边的道路通行情况，从而选择合适的出行方案，给日常生活带来了极大的便利。

针对城市道路交通状态评价分析技术的研究最早是在上个世纪中叶从对道路交通需求较高的欧美发达国家开始的。这项技术一般称为交通拥堵自动判别技术(Automatic Congestion Identification，ACI)，主要针对城市道路(包括市区道路、快速路、高速公路)中可能出现的拥堵情况进行识别，进而能够迅速开展疏导工作恢复路面畅通。这其中比较具有代表性的主要有California算法、McMaster算法、指数平滑法和标准偏差法四种算法，其他研究方法大多是基于这四种方法的改进。由于国外发达国家道路交通体系比较成熟，相关检测设施也比较完善，可以取得足够数量的比较精确的交通数据，从而识别出有效的拥堵状态。而我国各大城市普遍处于发展阶段，甚至于很多城市最基础的交通流检测仍然存在很多问题，直接应用这些算法很难取得比较满意的结果。另外，对于当前的智慧交通发展而言，单纯判断道路是否处于拥堵状态已经不能满足交通管理的需求，还需要更为细致的状态划分以及精准的标明交通运行状况的指数数据。这些都是目前一般的ACI方法难以实现的。

基于上述问题以及我国交通管理的特殊需求，国内的研究人员也提出了一些相关直接分析道路或者区域交通状态的方法。但是，这些方法大多只是单一的对道路状态或者对区域状态的分析，忽略了两者之间存在的相关性关系；此外，很多方法通过比较复杂的神经网络、滤波、矩阵模型对交通状态进行分析，虽然在实验室理论模拟中可能会取得较好的结果，但是在实际工程实践应用中很难达到理想的效果，实用性不高。

发明内容

本发明为克服上述的不足之处，目的在于提供稳定可靠、实用性高、可扩展性强的一种基于单元-区间协作的城市道路交通状态分析方法。

本发明是通过以下技术方案达到上述目的：一种基于单元-区间协作的城市道路交通状态分析方法，所述单元为两个相邻交叉路口之间单一方向的单元路段，所述区间为若干个相邻单元路段组成的路段区间，该方法包括以下步骤：

(1)采集区间内所有单元路段在检测周期内的交通信息参数，所述交通信息参数包括单元路段各车道交通流量、单元路段各车道车辆速度、单元路段占有率；

(2)分别计算每个单元路段的初始通行效率e_i以及路段区间的参考交通通行指数μ_B；

(3)根据各个单元路段的通行效率计算区间通行指数μ_b；

(4)根据μ_b与μ_B计算路段区间通行效率的置信水平，检查置信水平θ是否满足预设阈值，如果是，转向步骤(6)，否则，转向步骤(5)；

(5)步进调节每个单元路段的通行效率e_i，转向步骤(3)；

(6)确认各个单元路段最终通行效率，并根据通行效率解析每个单元路段的交通状态S_i，完成该时间段内交通状态分析计算。

作为优选，采集的交通信息参数包括单元路段交通属性参数以及实时交通参数两类，其中，交通属性参数包括单元路段的路段长度、设计最大行驶速度、历史最大行驶速度以及最大通行能力；实时交通参数包括单元路段的占有率、各个车道的交通流量以及行驶速度。

作为优选，所述步骤(2)中每个单元路段的初始通行效率计算公式为：