[发明专利]一种流量-速度匹配模型及行程时间预测方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种流量-速度匹配模型及行程时间预测方法及系统，具体是一种使用速度反馈调节方法建立流量-速度匹配模型，再使用流量-速度匹配模型对城市道路间断流行程时间进行预测的方法。属于交通控制技术领域。

背景技术

城市交通状况是否良好直接影响着城市经济的发展。尽快、有效地治理交通堵塞已成为许多城市亟待解决的问题。交通流诱导系统是缓解城市道路交通拥堵，调节城市路网交通流朝着均衡分布方向发展的重要手段，而建立交通流诱导系统的关键是要能较为精确地预测未来一段时间内车辆在路段上的行驶时间。因此,对城市交通流路段行程时间预测方法的研究有着重要的意义。

目前根据行程时间预测研究对象的不同主要分为高速公路行程时间预测、快速路行程时间预测和城市道路行程时间预测。高速公路和快速路的交通流属于连续流，而由于路网中信号灯的作用以及城市交叉口道路交通形成的复杂性，使得城市道路间断流行程时间预测相对高速路或快速路连续流行程时间预测来说要复杂的多，因此，应该根据高速公路、快速路和城市道路间断交通流各自的特点选择合适的行程时间预测方法。

目前城市道路间断流行程时间预测的方法主要有卡尔曼滤波、非参数回归模型、神经网络等。卡尔曼滤波的权值在每次计算时需要调整，计算量大，模型适应性不强；非参数回归模型所需参数较多，在行程时间预测上应用较少；神经网络需要大样本训练，数据不足导致预测效果差。上述方法所需参数较多，计算较复杂；或者计算简单，但预测精度稍差。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题在于现有的城市道路间断流行程时间预测方法所需参数较多，计算较复杂；或者计算简单，但预测精度稍差，从而提出一种流量-速度匹配模型，并使用该模型的城市间断流行程时间预测方法及系统。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

一种流量-速度匹配模型的建立方法，包括：

计算路段的理论行程时间和车流平均速度；

计算所述理论行程时间与实测行程时间的误差，根据所述误差对所述车流平均速度进行反馈调节，并更新对应所述路段流量-速度数据；

重复上述步骤，直到所述理论行程时间与所述实测行程时间的误差小于预设阈值，则将所述流量-速度数据保存为流量-速度匹配模型。

所述“计算路段的理论行程时间”的过程为：

采集所述路段的车流量、阻塞密度及饱和流量；

根据所述路段的车流量、阻塞密度及饱和流量计算集结波和消散波；

根据所述集结波和所述消散波判断每辆车的行驶状态；

根据所述每辆车的行驶状态计算单位时间内进入路段的车辆的平均行驶时间，作为所述路段的理论行程时间。

所述“根据所述每辆车的行驶状态计算单位时间内进入路段的车辆的平均行驶时间”的过程为：

根据单位时间内进入所述路段的每辆车的行驶状态计算每辆车的行驶时间；

将每辆车的行驶时间相加后再计算平均值，作为所述单位时间内进入路段的车辆的平均行驶时间。

所述“根据所述误差对所述车流平均速度进行反馈调节”的过程为：

所述理论行程时间大于所述实测行程时间时，若所述路段的车流平均速度小于预设的最大平均速度，则增大所述平均速度；否则取所述最大平均速度为所述车流平均速度；

所述理论行程时间小于所述实测行程时间时，若所述路段的车流平均速度大于预设的最小平均速度，则减小所述平均速度；否则取所述最小平均速度为所述车流平均速度。

所述预设阈值额取值范围为3％～15％。

一种使用所述流量-速度匹配模型的建立方法的流量-速度匹配模型的建立系统，包括：

用于计算路段的理论行程时间和车流平均速度模块；

用于计算所述理论行程时间与实测行程时间的误差，根据所述误差对所述车流平均速度进行反馈调节，并更新对应所述路段流量-速度数据模块；

用于重复上述步骤，直到所述理论行程时间与所述实测行程时间的误差小于预设阈值，则将所述流量-速度数据保存为流量-速度匹配模型模块。

一种行程时间预测方法，包括：

预测待测路段的车流量；

将所述车流量与所述流量-速度匹配模型进行匹配，获得所述待测路段的车流平均速度；

根据所述车流平均速度计算所述待测路段的行程时间。

所述“将所述车流量与所述流量-速度匹配模型进行匹配，获得所述待测路段的车流平均速度”的过程为：