[发明专利]一种基于上下游路口车流量的启发式缺失道路车流量推算方法

说明书

本发明公开了一种基于上下游路口车流量的启发式缺失道路车流量推算方法。建立路口和道路的联系，标记流量，区分未知流量道路；计算初始流量差指标；根据每条未知车流量道路的上游路口和下游路口的车流量情况计算未知道路的车流量，每条未知流量道路的流量值更新作为一种方案，计算该方案的流量差指标，每次迭代选取流量差最小的一种方案，直到达到迭代次数或流量差指标不能下降为止，输出一个包含路网上所有道路ID和车流量数据的映射集合。本发明利用上下游路口的进出车流量关系计算每一次的更新方案，并以流量差最小目标和迭代次数为约束条件进行启发式搜索，可以在可控的时间内给出一个更加完善的车流量分布情况，缓解车流量数据不足的问题。

技术领域

本发明属于交通车流量数据处理领域，尤其涉及一种基于上下游路口车流量的启发式缺失道路车流量推算方法。

背景技术

随着大数据技术和物联网技术的发展，交通领域中的车流量数据也逐步受到了重视，具有更多的应用领域。基于车流量数据，可以计算车流平均速度，为市民进行拥堵分析和预测；可以估算道路的通行时间，为市民出行推荐行程时间较短的线路；可以生成OD(出发和目的地)矩阵进行微观交通仿真，探究交通流运行规律。但是由于道路众多，有些道路上没有安装检测设备，或者有些道路安装了检测设备但是设备无法正常工作，这些因素都会导致我们无法获得完整的路网车流量数据，影响了上层应用的服务质量和正常工作。为了解决车流量数据不足的问题，一些可用的手段包括：添加新的设备，覆盖目标；进行实际交通流量调查，弥补缺失数据。但是这些手段会增加经济负担和人力开销。当然也可以通过其他设备来补充道路流量数据，如可以通过高清摄像头的图片对车流量进行统计，这需要利用图像处理相关的技术，但是如果某条道路没有安装设备，还是无法获取到车流量数据。

此外，与车流量反推相关的研究有：湖南省公路学会的程正国和周也，基于高速公路封闭的特点，利用收费站出口车流量来发推主线交通量，但是由于城市道路没有收费站，也不封闭，所以该方法就无法适用；此外，在微观交通仿真领域，有OD反推相关的研究，但是该问题与本发明研究的问题并不一样，相同的是：两个问题都是基于不完整的道路车流量进行推算；不同的是：本发明推算的是整个道路的车流量，OD反推求的是所有出发点(Origin)到目的地(Destination)之间出行量的表格，也就是某条路线对车辆的吸引量，并不需要求出整个路网的车流量。

发明内容

本发明为了节省经济、人力成本，提高方法的适用性，通过利用已有道路的车流量数据，提供了一种基于上下游路口车流量的启发式缺失道路车流量推算方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种基于上下游路口车流量的启发式缺失道路车流量推算方法，包括以下步骤：

(1)建立路口和道路的联系：为所有路口和道路建立内存对象，使得每条道路有唯一上游路口和唯一下游路口，并为对象提供唯一ID；将路口对象放入集合Junctions中，将所有道路对象放入集合Edges中；对于每条道路：设置道路对象的上游路口的ID和下游路口的ID；在上游路口的离开道路集合中添加该道路的ID；在下游路口的进入道路集合中添加该道路的ID；

(2)标记流量，区分未知流量道路：读取已知的带有道路ID和流量的输入数据，将流量值非0的道路ID和流量值存入流量映射集合Demands中；根据Edges集合，将Demands集合中未出现过的道路的流量标记为0，存入Demands中，并将道路ID放入未知流量集合U中；

(3)计算初始流量差指标，记为min_d，流量差指标d的计算方法如下所示：

其中，V表示所有的路口节点，v表示某个路口节点，ed(v)表示所有以v为终点的道路集合，i表示某一条进入该路口的道路，bg(v)表示所有以v为起点的道路集合，o表示某一条离开该路口的道路，f(i)表示进入道路的车流量，f(o)表示离开道路的车流量；