基于歷史浮動車數據的城市路網通行能力預測方法

中國交通通信信息中心 楊 陽 呂浩涵

基于歷史浮動車數據的城市路網通行能力預測方法

中國交通通信信息中心 楊 陽 呂浩涵

智能交通系統中道路交通信息的主要來源是歷史浮動車數據。其基本原理是利用車載GPS設備定期傳送的車輛編號、時間、經緯度坐標等數據,對車輛行程時間及行程速度等參數進行計算,從而反映城市道路交通運行狀況。城市路網通行能力的基礎數據主要來源于歷史浮動車數據,因此歷史浮動車數據對城市路網通行能力預測有重大的參考作用。本文在分析歷史浮動車數據的基礎上,提出了利用線性規劃法預測城市路網通行能力的方法。

浮動車數據;城市路網;通行能力;預測方法

1 前言

歷史浮動車數據是智能交通系統中道路交通信息的主要來源。浮動車被裝上GPS設備,在行駛過程中每隔一定時間向終端發送一次行駛數據,根據終端所接收的數據我們可以計算出浮動車通過某路段所需的時間。其基本原理是利用車載GPS設備傳送的時間、坐標等數據計算車輛行程時間及行程速度。歷史浮動車數據是ITS系統的主要信息來源之一,是因為其具有覆蓋范圍廣、成本費用低的特點。城市路網通行能力指的是在一定的交通狀態下,一定時間(日、小時)內,城市道路網所能負擔交通的能力。城市路網是城市最為重要的生命線之一,它對整個城市社會、經濟的生存和發展有著重要的影響。城市路網通行能力在一定程度上反映了城市道路所能承受車輛運行的最大能力。通過對城市路網通行能力的預測可以找出城市路網所能承受的極限狀態,進而找出改善車流運行狀態的方法及優化城市路網結構的措施,以達到城市交通系統流暢運行的目的。

2 歷史浮動車數據

歷史浮動車數據采集技術是一種動態交通信息檢測技術,其利用車載GPS設備傳送車輛編號、時間、坐標等數據,計算車輛交通參數,反映交通運行狀況。歷史浮動車數據采集系統可以采集到城市路網中更高覆蓋率和各類等級道路的交通運行狀況數據,為基于全路網的城市宏觀交通運行特征分析提供了數據基礎。浮動車采集系統在原始浮動車回傳數據處理的基礎上得到的數據主要包含弧段編號、弧段長度、弧段等級、弧段名稱、區間速度、時間等信息。目前,對浮動車數據的研究還局限于單個領域,主要包括數據采集、數據處理和數據應用的方法與技術方面。我國的一些大城市大規模的浮動車數據采集與應用系統不斷完善,這也為歷史浮動車數據的采集提供了良好的條件。

3 城市路網通行能力預測方法

3.1 城市路網通行能力

城市路網的通行能力是在規定時間內和正常的道路、交通、限制以及運行質量的要求下,城市路網通過交通流的能力。城市路網的通行能力是用城市道路負荷性能進行度量的, 城市路網的通行能力反映了在一定的條件下,城市路網所能承載車輛運行的最大數量。本文對城市路網通行能力的預測主要采用線性規劃法。

3.2 線性規劃法預測城市路網通行能力

城市路網中每個路段的容量都會受到一些條件(如長度、寬度、限速等)的制約,而線性規劃法就是在路段容量受到一定限制的情況下,用來計算城市路網的最大通行能力。線性規劃法建立的模型根據限制條件的不同,可以分為單層線性規劃模型和雙層線性規劃模型,下面對主要兩種模型進行簡單介紹。

3.2.1 單層線性規劃模型

城市路網的通行能力是在規定時間內和正常的道路、交通、限制以及運行質量的要求下,城市路網通過交通流的能力。每一個起點和終點之間都能夠找出一個最合理的交通出行費用,一旦達到這個費用,就不會再增加新的流量,每個道路路段的車輛總數在任何時刻都不會大于道路路段限制容量,對城市路網內的交叉路口,按流入量和流出量相等考慮。

3.2.2 雙層線性規劃模型

從出行者的出行費用角度考慮,選擇出行費用最節約的出行路線,如果將出行費用用函數表示,它是一個單調遞增且連續的函數,城市路網內所有道路的容量都是在物理條件、環境條件和經濟條件允許的情況下確定的。

3.2.3 預測城市路網通行能力

單層線性規劃模型是對多起點和終點路網最大通行能力的預測,雙層線性規劃模型是從出行者的角度考慮路網通行能力問題的。

在獲取歷史浮動車數據的情況下,首先對獲取的歷史浮動車數據進行預處理,在此基礎上,找出每個道路路段和區域的交通狀況歷史規律,利用線性規劃法對未來一段時間內城市路網通行能力進行預測。

4 結論

城市路網通行能力指的是在一定的交通狀態下,一定時間(日、小時)內,城市道路網所能負擔交通的能力。城市路網通行能力的大小反映了城市道路所能承受車輛運行能力的強弱。歷史浮動車數據。歷史浮動車數據為線性規劃法預測城市路網通行能力提供了大量的基礎數據,對城市路網通行能力預測有重大的參考作用。

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楊陽(1985-),河北人,大學本科,中國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,中國交通通信信息中心工程師,研究方向:交通運輸信息化。