中國(guó)交通通信信息中心 楊 陽(yáng) 呂浩涵

基于歷史浮動(dòng)車數(shù)據(jù)的城市路網(wǎng)通行能力預(yù)測(cè)方法

中國(guó)交通通信信息中心 楊 陽(yáng) 呂浩涵

智能交通系統(tǒng)中道路交通信息的主要來(lái)源是歷史浮動(dòng)車數(shù)據(jù)。其基本原理是利用車載GPS設(shè)備定期傳送的車輛編號(hào)、時(shí)間、經(jīng)緯度坐標(biāo)等數(shù)據(jù),對(duì)車輛行程時(shí)間及行程速度等參數(shù)進(jìn)行計(jì)算,從而反映城市道路交通運(yùn)行狀況。城市路網(wǎng)通行能力的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)主要來(lái)源于歷史浮動(dòng)車數(shù)據(jù),因此歷史浮動(dòng)車數(shù)據(jù)對(duì)城市路網(wǎng)通行能力預(yù)測(cè)有重大的參考作用。本文在分析歷史浮動(dòng)車數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上,提出了利用線性規(guī)劃法預(yù)測(cè)城市路網(wǎng)通行能力的方法。

浮動(dòng)車數(shù)據(jù);城市路網(wǎng);通行能力;預(yù)測(cè)方法

1 前言

歷史浮動(dòng)車數(shù)據(jù)是智能交通系統(tǒng)中道路交通信息的主要來(lái)源。浮動(dòng)車被裝上GPS設(shè)備,在行駛過(guò)程中每隔一定時(shí)間向終端發(fā)送一次行駛數(shù)據(jù),根據(jù)終端所接收的數(shù)據(jù)我們可以計(jì)算出浮動(dòng)車通過(guò)某路段所需的時(shí)間。其基本原理是利用車載GPS設(shè)備傳送的時(shí)間、坐標(biāo)等數(shù)據(jù)計(jì)算車輛行程時(shí)間及行程速度。歷史浮動(dòng)車數(shù)據(jù)是ITS系統(tǒng)的主要信息來(lái)源之一,是因?yàn)槠渚哂懈采w范圍廣、成本費(fèi)用低的特點(diǎn)。城市路網(wǎng)通行能力指的是在一定的交通狀態(tài)下,一定時(shí)間(日、小時(shí))內(nèi),城市道路網(wǎng)所能負(fù)擔(dān)交通的能力。城市路網(wǎng)是城市最為重要的生命線之一,它對(duì)整個(gè)城市社會(huì)、經(jīng)濟(jì)的生存和發(fā)展有著重要的影響。城市路網(wǎng)通行能力在一定程度上反映了城市道路所能承受車輛運(yùn)行的最大能力。通過(guò)對(duì)城市路網(wǎng)通行能力的預(yù)測(cè)可以找出城市路網(wǎng)所能承受的極限狀態(tài),進(jìn)而找出改善車流運(yùn)行狀態(tài)的方法及優(yōu)化城市路網(wǎng)結(jié)構(gòu)的措施,以達(dá)到城市交通系統(tǒng)流暢運(yùn)行的目的。

2 歷史浮動(dòng)車數(shù)據(jù)

歷史浮動(dòng)車數(shù)據(jù)采集技術(shù)是一種動(dòng)態(tài)交通信息檢測(cè)技術(shù),其利用車載GPS設(shè)備傳送車輛編號(hào)、時(shí)間、坐標(biāo)等數(shù)據(jù),計(jì)算車輛交通參數(shù),反映交通運(yùn)行狀況。歷史浮動(dòng)車數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)可以采集到城市路網(wǎng)中更高覆蓋率和各類等級(jí)道路的交通運(yùn)行狀況數(shù)據(jù),為基于全路網(wǎng)的城市宏觀交通運(yùn)行特征分析提供了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。浮動(dòng)車采集系統(tǒng)在原始浮動(dòng)車回傳數(shù)據(jù)處理的基礎(chǔ)上得到的數(shù)據(jù)主要包含弧段編號(hào)、弧段長(zhǎng)度、弧段等級(jí)、弧段名稱、區(qū)間速度、時(shí)間等信息。目前,對(duì)浮動(dòng)車數(shù)據(jù)的研究還局限于單個(gè)領(lǐng)域,主要包括數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)應(yīng)用的方法與技術(shù)方面。我國(guó)的一些大城市大規(guī)模的浮動(dòng)車數(shù)據(jù)采集與應(yīng)用系統(tǒng)不斷完善,這也為歷史浮動(dòng)車數(shù)據(jù)的采集提供了良好的條件。

3 城市路網(wǎng)通行能力預(yù)測(cè)方法

3.1 城市路網(wǎng)通行能力

城市路網(wǎng)的通行能力是在規(guī)定時(shí)間內(nèi)和正常的道路、交通、限制以及運(yùn)行質(zhì)量的要求下,城市路網(wǎng)通過(guò)交通流的能力。城市路網(wǎng)的通行能力是用城市道路負(fù)荷性能進(jìn)行度量的, 城市路網(wǎng)的通行能力反映了在一定的條件下,城市路網(wǎng)所能承載車輛運(yùn)行的最大數(shù)量。本文對(duì)城市路網(wǎng)通行能力的預(yù)測(cè)主要采用線性規(guī)劃法。

3.2 線性規(guī)劃法預(yù)測(cè)城市路網(wǎng)通行能力

城市路網(wǎng)中每個(gè)路段的容量都會(huì)受到一些條件(如長(zhǎng)度、寬度、限速等)的制約,而線性規(guī)劃法就是在路段容量受到一定限制的情況下,用來(lái)計(jì)算城市路網(wǎng)的最大通行能力。線性規(guī)劃法建立的模型根據(jù)限制條件的不同,可以分為單層線性規(guī)劃模型和雙層線性規(guī)劃模型,下面對(duì)主要兩種模型進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹。

3.2.1 單層線性規(guī)劃模型

城市路網(wǎng)的通行能力是在規(guī)定時(shí)間內(nèi)和正常的道路、交通、限制以及運(yùn)行質(zhì)量的要求下,城市路網(wǎng)通過(guò)交通流的能力。每一個(gè)起點(diǎn)和終點(diǎn)之間都能夠找出一個(gè)最合理的交通出行費(fèi)用,一旦達(dá)到這個(gè)費(fèi)用,就不會(huì)再增加新的流量,每個(gè)道路路段的車輛總數(shù)在任何時(shí)刻都不會(huì)大于道路路段限制容量,對(duì)城市路網(wǎng)內(nèi)的交叉路口,按流入量和流出量相等考慮。

3.2.2 雙層線性規(guī)劃模型

從出行者的出行費(fèi)用角度考慮,選擇出行費(fèi)用最節(jié)約的出行路線,如果將出行費(fèi)用用函數(shù)表示,它是一個(gè)單調(diào)遞增且連續(xù)的函數(shù),城市路網(wǎng)內(nèi)所有道路的容量都是在物理?xiàng)l件、環(huán)境條件和經(jīng)濟(jì)條件允許的情況下確定的。

3.2.3 預(yù)測(cè)城市路網(wǎng)通行能力

單層線性規(guī)劃模型是對(duì)多起點(diǎn)和終點(diǎn)路網(wǎng)最大通行能力的預(yù)測(cè),雙層線性規(guī)劃模型是從出行者的角度考慮路網(wǎng)通行能力問(wèn)題的。

在獲取歷史浮動(dòng)車數(shù)據(jù)的情況下,首先對(duì)獲取的歷史浮動(dòng)車數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理,在此基礎(chǔ)上,找出每個(gè)道路路段和區(qū)域的交通狀況歷史規(guī)律,利用線性規(guī)劃法對(duì)未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)城市路網(wǎng)通行能力進(jìn)行預(yù)測(cè)。

4 結(jié)論

城市路網(wǎng)通行能力指的是在一定的交通狀態(tài)下,一定時(shí)間(日、小時(shí))內(nèi),城市道路網(wǎng)所能負(fù)擔(dān)交通的能力。城市路網(wǎng)通行能力的大小反映了城市道路所能承受車輛運(yùn)行能力的強(qiáng)弱。歷史浮動(dòng)車數(shù)據(jù)。歷史浮動(dòng)車數(shù)據(jù)為線性規(guī)劃法預(yù)測(cè)城市路網(wǎng)通行能力提供了大量的基礎(chǔ)數(shù)據(jù),對(duì)城市路網(wǎng)通行能力預(yù)測(cè)有重大的參考作用。

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楊陽(yáng)(1985-),河北人,大學(xué)本科,中國(guó)交通通信信息中心工程師,研究方向:交通信息化。

呂浩涵(1983-),女,吉林吉林人,碩士,中國(guó)交通通信信息中心工程師,研究方向:交通運(yùn)輸信息化。