[发明专利]一种高速公路交通状态综合评估方法

权利要求书

1.一种高速公路交通状态综合评估方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、对一条高速公路的指定路段L，获取其交通流参数历史数据和实时数据；其中交通流参数数据包括某一车道断面的车流量f_t，时间平均速度v_t，时间占有率o_t，同时采集车辆的瞬时速度；

S2、预设交通拥挤状态等级；

S3、运用模糊聚类算法对交通流历史数据进行聚类，确定各类别的聚类中心，聚类中心的计算步骤如下：

S2-1、初始化参数和聚类中心；其中聚类中心用V_i＝{V₁，V₂，V₃...V_C}表示，V₁，V₂,...Vc表示不同的分类等级，c为分类数，m1,为加权指数；ε为给定的正整数；

S2-2、计算隶属矩阵，计算公式为：

其中1≤i≤c，1≤j≤n，

S2-3、计算聚类中心，计算公式为：

S2-4若J_m(U,V)小于预先给定的正数ε，则聚类过程结束，否则转到2-2；

所述的步骤S3还包括：

得到每一类聚类中心后，按式(4)计算交通状态指标值G：

G＝αf_t+βv_t+γo_t (4)

其中f_t，v_t，o_t分别表示车流量，时间平均速度，时间占有率；α、β、γ为参数权重；G为交通状态指标值，G的数值越大，交通状况越好，等级越低；S4、计算实时的交通流参数数据到交通拥挤状态聚类中心的欧式距离，确定交通拥挤状态等级，距离最小的聚类中心即为所对应的交通拥挤状态；确定交通拥挤状态等级；

步骤S4中，欧式距离的公式为：

x_i＝(x_i1,x_i2,..x_ip)^T，x_j＝(x_j1,x_j2,..x_jp)^T(i＝1,2,...n)为p维向量,d(x_i,x_j)为两个向量之间的距离；

S5、设定交通安全状态指标，包括：超速车辆数、低速车辆占比、降速幅度；

步骤S5中，低速车辆占比按式(6)计算：

其中p_low为路段低于限速行驶的车辆数；p为路段的车辆总数；

降速幅度按式(7)计算

其中s_t为车辆的在t时刻的瞬时车速，s_t+1为车辆在t+1时刻的瞬时车速，时间间隔为1s，且s_t＞s_t+1；

S6、计算路段L中交通安全状态指标的值；

S7、根据各交通安全状态指标的值，判定是否存在安全隐患；当出现以下任意情况则判断为存在安全隐患：

S6-1、若高于限速行驶车辆数1，则可判定为存在安全隐患；

S6-2、若γ₁30％，则可判定为存在安全隐患；

S6-3、若s_f30％，则可判定为存在安全隐患；

S8、依照交通拥挤状态以及交通安全状态指标，进行高速公路交通状态综合评估，得到评估结果；

步骤S8中，交通状态综合结果可表示为：z＝(x,y)，其中z为交通状态综合评估等级向量；x为交通拥挤状态评估等级向量；y为交通安全状态向量，其中1表示存在安全隐患，0表示没有安全隐患；

进一步表示为：

等式左边列表示的是交通状态综合结果，右边第一列是交通拥挤状态等级，右边第二列是是否存在安全隐患。