(12)发明专利申请
(10)申请公布号 CN 107749165 A(43)申请公布日 2018.03.02
(21)申请号 201711278820.7(22)申请日 2017.12.06
(71)申请人 四川九洲视讯科技有限责任公司
地址 621000 四川省绵阳市科创区九洲大
道255号2号综合楼(72)发明人 王成中 赵锦兰 杨凡 邓川
夏淸 (74)专利代理机构 四川省成都市天策商标专利
事务所 51213
代理人 袁辰亮(51)Int.Cl.
G08G 1/01(2006.01)
权利要求书2页 说明书7页 附图1页
CN 107749165 A(54)发明名称
基于城市道路拥堵指数的计算方法(57)摘要
本发明公开了一种基于城市道路拥堵指数的计算方法，所述的方法包括以下步骤：步骤一、计算路段速度算数平均值；步骤二、计算路段速度标准差；步骤三、计算路段的平均速度；步骤四、计算路段的流量因子；步骤五、计算路段的车道数因子；步骤六、计算路段的极端天气因子；步骤七、计算路段的交通管制因子；步骤八、计算路段的拥堵指数；步骤九、计算区域的拥堵指数；步骤十、划分拥堵指数。本发明的方法取代以平均速度、车辆数为主要参数来计算路网的交通拥堵指数的算法，考虑车道数、道路设计时速、极端天气、交通管制等其他因素的权重，让拥堵指数更接近人的拥堵感知度。
CN 107749165 A
权 利 要 求 书
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1.一种基于城市道路拥堵指数的计算方法，其特征在于：所述的方法包括以下步骤：步骤一、计算路段速度算数平均值；步骤二、计算路段速度标准差；步骤三、计算路段的平均速度；步骤四、计算路段的流量因子；步骤五、计算路段的车道数因子；步骤六、计算路段的极端天气因子；步骤七、计算路段的交通管制因子；步骤八、计算路段的拥堵指数；步骤九、计算区域的拥堵指数；步骤十、划分拥堵指数。
2.根据权利要求1所述的基于城市道路拥堵指数的计算方法，其特征在于所述的步骤一包括：计算预定时间内路段速度平均值为：
其中，代表第j段路段速度算数平均值，Nj代表第j段路段的过车数量，Vj1、Vj2、VjN代表第j段路段的第1辆车、第2辆车、第N辆车的速度。
3.根据权利要求2所述的基于城市道路拥堵指数的计算方法，其特征在于所述的步骤二中包括以下计算公式：
其中，代表第j段路段、第i辆车的标准差。
4.根据权利要求3所述的基于城市道路拥堵指数的计算方法，其特征在于所述的步骤
三包括以下计算公式：
其中，代表第j段路段平均速度，Sj代表第j段路段的长度。
5.根据权利要求1所述的基于城市道路拥堵指数的计算方法，其特征在于所述的步骤四中所述流量因子取决于近三年历史同比周期车流量值，节假日放假情况，及学校、商圈、医院场所地理分布情况。
6.根据权利要求1所述的基于城市道路拥堵指数的计算方法，其特征在于所述的步骤五中所述车道数因子取决于同方向车道数目，及道路使用性能。
7.根据权利要求1所述的基于城市道路拥堵指数的计算方法，其特征在于所述的步骤六中所述极端天气因子取决于各类天气的天气事件警报级别。
8.根据权利要求1所述的基于城市道路拥堵指数的计算方法，其特征在于所述的步骤七中所述交通管制因子取决于道路交通管制实行的管制标准，包括限速，限量，预留应急车
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权 利 要 求 书
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道、开启警示灯光及标志灯措施。
9.根据权利要求4所述的基于城市道路拥堵指数的计算方法，其特征在于所述的步骤八包括以下计算公式：
其中，RCIj代表第j段路段的拥堵指数，Vjmax代表第j段路段的道路设计时速，Fjs代表第j段路段实际通过流量，Fjmax代表第j段路段的道路设计最大通过流量，Vjfac代表极端天气、车道数、交通管制对第j段路段速度的影响因子，Fjfac代表极端天气、车道数、交通管制对第j段路段速度的影响因子，Ljfac代表车道数对第j段路段速度的影响因子，Wjfac代表极端天气对第j段路段速度的影响因子，Cjfac代表交通管制对第j段路段速度的影响因子。
10.根据权利要求9所述的基于城市道路拥堵指数的计算方法，其特征在于所述的步骤九包括以下计算公式：
其中，T1代表每段路段的综合加权因子。
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说 明 书
基于城市道路拥堵指数的计算方法
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技术领域
[0001]本发明涉及交通运行指数，具体涉及一种基于城市道路拥堵指数的计算方法。背景技术
[0002]随着城市的发展，城市道路环境越发的复杂，其复杂因素的构成主要有：机动车逐年增加、非机动车逐年增加(三轮车、自行车、畜力车)、新能源机动车逐年增加、城镇化、原有道路(机动车道和非机动车道)承载力缺陷、人口增加、现有建筑物及将来的建筑物不规范建设、绿化带不规范、地下沟管分布不合理、路灯增加、断面人行道设计不合理。[0003]以上的各种因素造就了城市道路的承载力不足，每个城市或多或少出现道路拥堵，而且道路拥堵的成因各不一样，拥堵的时间，规律都不一样。就100万人口规模的中小城市为例，坐落的地域不同，体现出的拥堵成因也不尽相同，急需定制化设计的拥堵指数的计算方法，改善当前的城市道路交通拥堵状况。[0004]为了全面深入理解交通拥堵的本质，为交通管理、规划、政策出台等方方面面工作提供支持并合理引导公众出行，切实缓解日益严峻的拥堵现状，需要一套能切实反映道路拥堵状况的评价指标体系，其中就包括交通拥堵指数。[0005]中国专利“CN103280092A交通拥堵指数计算方法”提供了一种拥堵指数的计算方法。此专利根据路网车辆检测设备提供的数据获取路网中每个路段的车流量和平均行驶速度，利用这些数据计算路网中每个路段所包含的车辆数，并构造以速度为自变量的拥堵感强度函数，将该路段的速度带入拥堵感强度函数得到该路段的平均拥堵感强度，最后利用每个路段的车辆数作为该路段的权值求全路网拥堵感强度的加权平均值作为该路网的交通拥堵指数。该交通拥堵指数能贴切反应公众心里感受。[0006]现有两种主流的计算方法：一、用平均速度、车辆数为主要参数来计算路网的交通拥堵指数；二、基于道路“负荷度”(V/C)的路网评价(V为实际负荷流量；C为道路断面通行能力)。
[0007]现有的评价指标均以路为对象，以全路网固定量为基数求解的指标。缺点在于不能贴切反映交通拥堵给人带来的切实感受，在一些极端天气、交通管制、区域跨越等特殊情况下给出的评价结果和实际感受的差别较大不能真实反映公众的感受。[0008]名词说明：
[0009]道路拥堵指数(Road Congestion Index，RCI)。发明内容
[0010]本发明克服了现有技术的不足，提供一种通过道路交通运行监测数据，经系统集成与多模式信息融合处理的基于城市道路拥堵指数的计算方法。[0011]为解决上述的技术问题，本发明采用以下技术方案：[0012]一种基于城市道路拥堵指数的计算方法，所述的方法包括以下步骤：[0013]步骤一、计算路段速度算数平均值；
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CN 107749165 A[0014][0015][0016][0017][0018][0019][0020][0021][0022][0023][0024][0025]
说 明 书
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步骤二、计算路段速度标准差；步骤三、计算路段的平均速度；步骤四、计算路段的流量因子；步骤五、计算路段的车道数因子；步骤六、计算路段的极端天气因子；步骤七、计算路段的交通管制因子；步骤八、计算路段的拥堵指数；步骤九、计算区域的拥堵指数；步骤十、划分拥堵指数。
更进一步的技术方案是所述的步骤一包括：计算预定时间内路段速度平均值为：
其中，代表第j段路段速度算数平均值，Nj代表第j段路段的过车数量，Vj1、Vj2、
VjN代表第j段路段的第1辆车、第2辆车、第N辆车的速度。
[0026]更进一步的技术方案是所述的步骤二中包括以下计算公式：
[0027]
[0028][0029][0030][0031][0032]
其中，代表第j段路段、第i辆车的标准差。
更进一步的技术方案是所述的步骤三包括以下计算公式：
其中，代表第j段路段平均速度，Sj代表第j段路段的长度。
更进一步的技术方案是所述的步骤四中所述流量因子取决于近三年历史同比周
期车流量值，节假日放假情况，及学校、商圈、医院场所地理分布情况。更进一步的技术方案是所述的步骤五中所述车道数因子取决于同方向车道数目，及道路使用性能。
[0033]更进一步的技术方案是所述的步骤六中所述极端天气因子取决于各类天气的天气事件警报级别。
[0034]更进一步的技术方案是所述的步骤七中所述交通管制因子取决于道路交通管制实行的管制标准，包括限速，限量，预留应急车道、开启警示灯光及标志灯措施。[0035]更进一步的技术方案是所述的步骤八包括以下计算公式：
[0036][0037]
其中，RCIj代表第j段路段的拥堵指数，Vjmax代表第j段路段的道路设计时速，Fjs代
表第j段路段实际通过流量，Fjmax代表第j段路段的道路设计最大通过流量，Vjfac代表极端天气、车道数、交通管制对第j段路段速度的影响因子，Fjfac代表极端天气、车道数、交通管制
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说 明 书
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对第j段路段速度的影响因子，Ljfac代表车道数对第j段路段速度的影响因子，Wjfac代表极端天气对第j段路段速度的影响因子，Cjfac代表交通管制对第j段路段速度的影响因子。[0038]更进一步的技术方案是所述的步骤九包括以下计算公式：
[0039]
其中，TI代表每段路段的综合加权因子。
[0041]与现有技术相比，本发明实施例的有益效果之一是：[0042]1、取代以平均速度、车辆数为主要参数来计算路网的交通拥堵指数的算法，考虑车道数、道路设计时速、极端天气、交通管制等其他因素的权重，让拥堵指数更接近人的拥堵感知度。[0043]2、根据道路拥堵指数的等级，为调控路口信号灯时间提供自动变量的输入参考。[0044]3、本发明实现对道路实际运行情况的精确量化描述，让市民感知实时路网交通状态，合理选择交通出行方式和安排的出行路线，提高出行效率。[0045]4、让交通管理部门依据交通拥堵指数，动态跟踪和监测拥堵状态和变化趋势，识别诊断交通拥堵片区、路段和节点，及时制定和出台相关管理政策，合理安排和实施交通改善措施。
附图说明
[0046]图1为本发明一个实施例的方法流程图。
具体实施方式
[0047]本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。[0048]本说明书(包括任何附加权利要求、摘要和附图)中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
[0049]下面结合附图及实施例对本发明的具体实施方式进行详细描述。[0050]在下面的详细描述中，出于解释的目的描述了许多具体描述以便能够彻底理解所公开的实施方案，然而，很明显一个或多个实施方式可以在不使用这些具体描述的情况下实施，在其他实例中，示意性地显示已知结构和装置，以便简化附图。[0051]如图1所示，根据本发明的一个实施例，本实施例公开的基于城市道路拥堵指数的计算方法，通过高清视频采集数据、卡口过车数据、路网GIS数据、道路基础数据、极端天气、交通管制信息等多种交通基础数据，进行交通数据融合及交通拥堵指数计算与统计分析，识别拥堵路段和交叉口，并以拥堵强度、范围、时间等进行交通拥堵指数评价，实现对分层次道路网交通拥堵指数评价分析，实现信息统计、查询、分析、发布管理等功能。[0052]本实施例方法包括：[0053]1、道路路段定义划分：路段划分有有两种方法。第一种方法：根据长度来分，长度约500米为一个路段。第二种方法：根据设备安装点来分，设备和设备之间定义为一个路段。[0054]2、平均车速定义：以小客车(私家车、出租车)为单位，计数为P1，将客运车辆等同
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[0040]
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为N辆小客车，计数为P2，将货运车辆等同为M辆小客车，计数为P3，非机动车等同为L辆小客车，计数为P4，在单位5～10分钟为采集周期，平均加权计算平均车速。[0055]3、道路网平均行车车速：分别计算道路网中各条道路的平均行车车速；分别计算各等级道路网的车速，并依据流量及道路里程比例作为权重对各条道路的平均行程车速进行加权计算路网平均车速。[0056]4、数据过滤、清洗：车辆通行数据中会存在很多不合理的数据，在数据清洗阶段会结合路网基础信息，将交通基础通行信息进行合理性、规范性整合，并为拥堵分析提供基础数据素材。
[0057]过滤路段中交通突发事件(车祸)造成的道路瘫痪等行为。过滤路段中过车记录的重复数据，冗余数据，清洗完成后进入计算流。[0058]5、数据计算：将路段分为5级拥堵感知度。计算畅通运行等级的路段里程比例，计算严重拥堵运行等级的路段里程比例；以流量、道路距离、车道数、道路设计时速、极端天气、交通管制等参与运算的参数作为权重，对各等级道路拥堵里程比例进行加权，计算路网的拥堵指数。[0059]具体的，本实施例基于城市道路拥堵指数的计算方法，包括以下步骤：[0060]第一步：计算路段速度算数平均值。5分钟内通过第j段路的所有车辆的算数平均值：
[0061][0062]
代表第j段路段速度算数平均值，Nj代表第j段路段的过车数量，Vj1、Vj2、VjN代表
第j段路段的第1辆车、第2辆车、第N辆车的速度。
[0063]第二步：计算路段速度标准差：
[0064]
[0065][0066][0067][0068][0069]
代表第j段路段、第i辆车的标准差，其他字母含义同上一步。第三步：计算路段的平均速度：
代表第j段路段平均速度，Sj代表第j段路段的长度。
第四步：计算路段的流量因子。
[0070]流量因子取决于近三年历史同比周期车流量值，节假日放假情况，及学校、商圈、医院等重要场所地理分布情况，具体参数见下表。[0071]流量因子表
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[0073]
[0074][0075][0076][0077]
第五步：计算路段的车道数因子。车道数因子取决于同方向车道数目，及道路使用性能，具体参数见下表。车道数因子表
[0078][0079][0080]
第六步：计算路段的极端天气因子。
极端天气因子取决于各类天气的天气事件警报级别，具体参数见下表。极端天气因子表
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[0082]
[0083]
第七步：计算路段的交通管制因子。
[0084]根据道路交通管制实行的管制标准，包括限速，限量，预留应急车道、开启警示灯光及标志灯措施，确认交通管制等级，确定交通管制因子范围，具体参数见下表。[0085]交通管制因子表
[0086]
管制等级三级管制二级管制因子 [0087]第八步：计算路段的拥堵指数(RCIj)：
[0088][0089]
一级管制
特级管制
RCIj代表第j段路段的拥堵指数，Vjmax代表第j段路段的道路设计时速，Fjs代表第j
段路段实际通过流量，Fjmax代表第j段路段的道路设计最大通过流量，Vjfac代表极端天气、车
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道数、交通管制对第j段路段速度的影响因子，Fjfac代表极端天气、车道数、交通管制对第j段路段速度的影响因子，Ljfac代表车道数对第j段路段速度的影响因子，Wjfac代表极端天气对第j段路段速度的影响因子，Cjfac代表交通管制对第j段路段速度的影响因子。[0090]第九步：计算区域的拥堵指数(RCI)：
[0091][0092]
TI代表每段路段的综合加权因子。[0093]第十步：划分拥堵指数。
[0094]建立道路交通运行评价指标体系和实时监测平台，实时发布道路交通拥堵指数及相关评价指标，为道路交通出行者提供道路交通信息服务，为道路交通管理者提供决策依据，具体参数见下表。[0095]评价指标表
[0096]
在本说明书中所谈到的“一个实施例”、“另一个实施例”、“实施例”等，指的是结合
该实施例描述的具体特征、结构或者特点包括在本申请概括性描述的至少一个实施例中。在说明书中多个地方出现同种表述不是一定指的是同一个实施例。进一步来说，结合任一个实施例描述一个具体特征、结构或者特点时，所要主张的是结合其他实施例来实现这种特征、结构或者特点也落在本发明的范围内。
[0098]尽管这里参照发明的多个解释性实施例对本发明进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。更具体地说，在本申请公开权利要求的范围内，可以对主题组合布局的组成部件和/或布局进行多种变型和改进。除了对组成部件和/或布局进行的变型和改进外，对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的。
[0097]
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说 明 书 附 图
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图1
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