基于历史浮动车数据的城市路网通行能力预测方法

中国交通通信信息中心 杨 阳 吕浩涵

基于历史浮动车数据的城市路网通行能力预测方法

中国交通通信信息中心 杨 阳 吕浩涵

智能交通系统中道路交通信息的主要来源是历史浮动车数据。其基本原理是利用车载GPS设备定期传送的车辆编号、时间、经纬度坐标等数据,对车辆行程时间及行程速度等参数进行计算,从而反映城市道路交通运行状况。城市路网通行能力的基础数据主要来源于历史浮动车数据,因此历史浮动车数据对城市路网通行能力预测有重大的参考作用。本文在分析历史浮动车数据的基础上,提出了利用线性规划法预测城市路网通行能力的方法。

浮动车数据;城市路网;通行能力;预测方法

1 前言

历史浮动车数据是智能交通系统中道路交通信息的主要来源。浮动车被装上GPS设备,在行驶过程中每隔一定时间向终端发送一次行驶数据,根据终端所接收的数据我们可以计算出浮动车通过某路段所需的时间。其基本原理是利用车载GPS设备传送的时间、坐标等数据计算车辆行程时间及行程速度。历史浮动车数据是ITS系统的主要信息来源之一,是因为其具有覆盖范围广、成本费用低的特点。城市路网通行能力指的是在一定的交通状态下,一定时间(日、小时)内,城市道路网所能负担交通的能力。城市路网是城市最为重要的生命线之一,它对整个城市社会、经济的生存和发展有着重要的影响。城市路网通行能力在一定程度上反映了城市道路所能承受车辆运行的最大能力。通过对城市路网通行能力的预测可以找出城市路网所能承受的极限状态,进而找出改善车流运行状态的方法及优化城市路网结构的措施,以达到城市交通系统流畅运行的目的。

2 历史浮动车数据

历史浮动车数据采集技术是一种动态交通信息检测技术,其利用车载GPS设备传送车辆编号、时间、坐标等数据,计算车辆交通参数,反映交通运行状况。历史浮动车数据采集系统可以采集到城市路网中更高覆盖率和各类等级道路的交通运行状况数据,为基于全路网的城市宏观交通运行特征分析提供了数据基础。浮动车采集系统在原始浮动车回传数据处理的基础上得到的数据主要包含弧段编号、弧段长度、弧段等级、弧段名称、区间速度、时间等信息。目前,对浮动车数据的研究还局限于单个领域,主要包括数据采集、数据处理和数据应用的方法与技术方面。我国的一些大城市大规模的浮动车数据采集与应用系统不断完善,这也为历史浮动车数据的采集提供了良好的条件。

3 城市路网通行能力预测方法

3.1 城市路网通行能力

城市路网的通行能力是在规定时间内和正常的道路、交通、限制以及运行质量的要求下,城市路网通过交通流的能力。城市路网的通行能力是用城市道路负荷性能进行度量的, 城市路网的通行能力反映了在一定的条件下,城市路网所能承载车辆运行的最大数量。本文对城市路网通行能力的预测主要采用线性规划法。

3.2 线性规划法预测城市路网通行能力

城市路网中每个路段的容量都会受到一些条件(如长度、宽度、限速等)的制约,而线性规划法就是在路段容量受到一定限制的情况下,用来计算城市路网的最大通行能力。线性规划法建立的模型根据限制条件的不同,可以分为单层线性规划模型和双层线性规划模型,下面对主要两种模型进行简单介绍。

3.2.1 单层线性规划模型

城市路网的通行能力是在规定时间内和正常的道路、交通、限制以及运行质量的要求下,城市路网通过交通流的能力。每一个起点和终点之间都能够找出一个最合理的交通出行费用,一旦达到这个费用,就不会再增加新的流量,每个道路路段的车辆总数在任何时刻都不会大于道路路段限制容量,对城市路网内的交叉路口,按流入量和流出量相等考虑。

3.2.2 双层线性规划模型

从出行者的出行费用角度考虑,选择出行费用最节约的出行路线,如果将出行费用用函数表示,它是一个单调递增且连续的函数,城市路网内所有道路的容量都是在物理条件、环境条件和经济条件允许的情况下确定的。

3.2.3 预测城市路网通行能力

单层线性规划模型是对多起点和终点路网最大通行能力的预测,双层线性规划模型是从出行者的角度考虑路网通行能力问题的。

在获取历史浮动车数据的情况下,首先对获取的历史浮动车数据进行预处理,在此基础上,找出每个道路路段和区域的交通状况历史规律,利用线性规划法对未来一段时间内城市路网通行能力进行预测。

4 结论

城市路网通行能力指的是在一定的交通状态下,一定时间(日、小时)内,城市道路网所能负担交通的能力。城市路网通行能力的大小反映了城市道路所能承受车辆运行能力的强弱。历史浮动车数据。历史浮动车数据为线性规划法预测城市路网通行能力提供了大量的基础数据,对城市路网通行能力预测有重大的参考作用。

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杨阳(1985-),河北人,大学本科,中国交通通信信息中心工程师,研究方向:交通信息化。

吕浩涵(1983-),女,吉林吉林人,硕士,中国交通通信信息中心工程师,研究方向:交通运输信息化。