本發(fā)明涉及了交通技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于卡口號牌識別數(shù)據(jù)的關(guān)鍵交叉口需求集聚分析方法。

背景技術(shù)：

城市交通系統(tǒng)的供需矛盾引發(fā)的城市交通擁堵、交通安全隱患等問題影響了城市居民的日常出行，也為城市的發(fā)展帶來了隱患。交通擁堵產(chǎn)生的原因歸根結(jié)底是交通供求關(guān)系的不平衡，從管理角度控制交通需求或提升已有交通系統(tǒng)效率是當(dāng)前應(yīng)對交通堵塞問題的主要手段之一。而掌握城市路網(wǎng)的交通需求特性是進(jìn)行實施有效的交通管控策略的前提。

城市交通流在時間與空間均存在一定的相似性、關(guān)聯(lián)性以及態(tài)勢演變規(guī)律。交通需求模式的探析以及交通流運行規(guī)律的描述對掌握路網(wǎng)交通需求宏觀態(tài)勢具有重要意義，進(jìn)而為城市道路交通管控提供基礎(chǔ)支撐。

在眾多城市，能夠?qū)崿F(xiàn)智能化車輛號牌識別的卡口系統(tǒng)已得到廣泛應(yīng)用，用于檢測路段或路口的車輛通行情況以及違法行駛行為，實現(xiàn)以個體車輛為監(jiān)管對象的精細(xì)化交通管理。微觀的交通管理數(shù)據(jù)為交通流運行模式的分析提供了可靠且精細(xì)的數(shù)據(jù)支撐。以號牌數(shù)據(jù)為主的卡口檢測數(shù)據(jù)能夠?qū)崿F(xiàn)車輛的全線網(wǎng)跟蹤，從海量數(shù)據(jù)中可以提取精確的交通需求信息。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

發(fā)明目的：為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供一種基于卡口號牌識別數(shù)據(jù)的關(guān)鍵交叉口需求集聚分析方法，利用現(xiàn)有的交通數(shù)據(jù)資源，而無需布設(shè)專門的路段斷面、交叉口車輛檢測設(shè)備來采集交通流數(shù)據(jù)，能夠降低實施成本。

技術(shù)方案：為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明中基于卡口號牌識別數(shù)據(jù)的關(guān)鍵交叉口需求集聚分析方法，包括以下步驟：

(1)基于交叉口布設(shè)的智能卡口采集的各車道車輛過車數(shù)據(jù)，以交叉口為分析單元，設(shè)定樣本取樣時段和分析時段，從歷史檢測記錄中進(jìn)行取樣，獲取樣本取樣時段內(nèi)各交叉口過車量統(tǒng)計數(shù)據(jù)，計算路網(wǎng)各交叉口在分析時段的流量，將交通流量最大的交叉口作為關(guān)鍵交叉口；

(2)根據(jù)路網(wǎng)內(nèi)各交叉口的過車記錄，獲取分析時段內(nèi)在關(guān)鍵交叉口存在過車記錄的車輛在駛?cè)朐摻徊婵谇暗纳嫌涡旭傑壽E；

(3)根據(jù)步驟(2)中關(guān)鍵交叉口過車的上游行駛軌跡，對關(guān)鍵交叉口交通需求聚集模式進(jìn)行分析。

其中，獲取步驟(2)中車輛駛?cè)腙P(guān)鍵交叉口前的上游行車軌跡，包括以下步驟：

(21)對于某一分析時段，獲取關(guān)鍵交叉口各進(jìn)口道的車輛過車數(shù)據(jù)；

(22)確定關(guān)鍵交叉口各進(jìn)口道的上游關(guān)聯(lián)交叉口及其關(guān)聯(lián)車道組，所述上游關(guān)聯(lián)交叉口是指與關(guān)鍵交叉口某進(jìn)口道間存在直接連接路段的交叉口，所述關(guān)聯(lián)車道組是指關(guān)聯(lián)交叉口中即將駛?cè)胫苯舆B接路段的車道；將關(guān)聯(lián)車道組的過車數(shù)據(jù)與關(guān)鍵交叉口的過車數(shù)據(jù)進(jìn)行匹配以確定關(guān)鍵交叉口過車在上游交叉口的轉(zhuǎn)向；

(23)依照步驟(22)的方式逐級向上游交叉口的方向處理，對分析時段內(nèi)關(guān)鍵交叉口的過車在上游交叉口的通行記錄進(jìn)行檢索，獲取車輛在關(guān)鍵交叉口上游區(qū)域內(nèi)的行駛軌跡，生成該分析時段內(nèi)的關(guān)鍵交叉口過車的軌跡時間序列，其中序列元素為交叉口編號。

其中，步驟(3)中對關(guān)鍵交叉口交通需求聚集模式進(jìn)行分析，包括以下步驟：

(31)設(shè)路網(wǎng)內(nèi)各交叉口行車指數(shù)I的初值為0，對于某一交叉口，若所述關(guān)鍵交叉口過車的軌跡時間序列中存在該交叉口的編號，則更新該交叉口的行車指數(shù)I＝I+1；

(32)基于單日的分析時段內(nèi)的行車指數(shù)，獲取各交叉口在樣本取樣時段內(nèi)不同日期同時段的單日行車指數(shù)的平均值；

(33)對交叉口進(jìn)行層級劃分，其中與關(guān)鍵交叉口相鄰的交叉口為一級，一級交叉口的相鄰交叉口中除去關(guān)鍵交叉口的其他交叉口為二級，按此規(guī)則逐級劃分層級；根據(jù)同一層級行車指數(shù)計算各交叉口行車指數(shù)百分比，設(shè)置第一閾值，篩選出各層級行車指數(shù)百分比超過第一閾值的交叉口；

(34)根據(jù)步驟(33)篩選出的交叉口在路網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)表示的二維空間的分布形態(tài)，進(jìn)一步分析相鄰交叉口間的直行車輛與轉(zhuǎn)向車輛比例，確定交叉口需求聚合模式。

具體地，步驟(34)中所述的交叉口需求聚合模式包括：單向直線型、雙向直線型、單片扇形、雙片扇形和發(fā)散型。

其中，步驟(34)中確定交叉口需求聚合模式，具體為：

若篩選出的交叉口集中于關(guān)鍵交叉口的某一進(jìn)口道的上游區(qū)域，且在上游區(qū)域的二維空間分布集中于單條干線單向走向，且篩選出的各交叉口中直行車輛比例大于轉(zhuǎn)向車輛比例的交叉口比例超過第二閾值，則交叉口需求聚合模式為單向直線型；

若篩選出的交叉口在關(guān)鍵交叉口一組進(jìn)口道對應(yīng)的上游區(qū)域分布，且在上游區(qū)域的二維空間分布集中于一條干線雙向走向或兩條干線的單向走向，且篩選出的各交叉口中直行車輛比例大于轉(zhuǎn)向車輛比例的交叉口比例超過第二閾值，則交叉口需求聚合模式為雙向直線型；

若篩選出的交叉口集中于關(guān)鍵交叉口的某一進(jìn)口道，或非對向的多個進(jìn)口道的上游區(qū)域，且篩選出的各交叉口中直行車輛比例大于轉(zhuǎn)向車輛比例的交叉口比例未超過第二閾值，則交叉口需求聚合模式為單片扇形；

若篩選出的交叉口集中兩片區(qū)域，且在各區(qū)域內(nèi)均存在較為發(fā)散的空間分布態(tài)勢，且篩選出的各交叉口中直行車輛比例大于轉(zhuǎn)向車輛比例的交叉口比例未超過第二閾值，則交叉口需求聚合模式為雙片扇形；

若交叉口分布缺乏顯著的集中特征，且篩選出的各交叉口中直行車輛比例大于轉(zhuǎn)向車輛比例的交叉口比例未超過第二閾值，則交叉口需求聚合模式為發(fā)散型。

有益效果：本發(fā)明中基于卡口號牌識別數(shù)據(jù)的關(guān)鍵交叉口需求集聚分析方法，基于當(dāng)前城市路網(wǎng)覆蓋面較大的智能卡口系統(tǒng)獲取的車輛號牌檢測數(shù)據(jù)，通過交叉口的車牌號碼匹配實現(xiàn)對路網(wǎng)過車的軌跡追溯，以個體車輛在路網(wǎng)的軌跡跟蹤為基礎(chǔ)，通過海量數(shù)據(jù)的時空維度聚合，從微觀的車輛行駛行為中提取路網(wǎng)交通流運行的宏觀模式，從路網(wǎng)內(nèi)承擔(dān)較大交通負(fù)荷的易發(fā)生交通擁堵的關(guān)鍵交叉口著手，從車輛軌跡在地圖二維空間的分布形態(tài)的直觀角度對關(guān)鍵交叉口的交通需求匯集方式進(jìn)行分類。采用本發(fā)明方法可有效掌握路網(wǎng)內(nèi)實際的交通運行模式，掌握路網(wǎng)總體的交通運行規(guī)律，為交通管控部門提供信號控制策略、交通誘導(dǎo)方案的可靠數(shù)據(jù)支撐，便于采取針對性的交通控制、誘導(dǎo)方式減輕關(guān)鍵交叉口的交通需求量短時集聚情況，對于緩解交通擁堵，提高路網(wǎng)交通運行效率具有重要意義。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實施例基于卡口號牌識別數(shù)據(jù)的關(guān)鍵交叉口需求集聚分析方法的流程示意圖；

圖2是實施例中關(guān)鍵交叉口關(guān)聯(lián)車道組的示意圖；

圖3是實施例中單向直線型的示意圖；

圖4是實施例中雙向直線型的示意圖；

圖5是實施例中單片扇型的示意圖；

圖6是實施例中雙片扇型的示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的優(yōu)選實施例。

本實施例基于車輛號牌識別與匹配追溯車輛在路網(wǎng)的行駛軌跡，通過大量軌跡數(shù)據(jù)的短時空間聚合分析路網(wǎng)內(nèi)關(guān)鍵交叉口的交通需求的匯集方式；從海量歷史數(shù)據(jù)中提取交通流運行模式，為交通信號控制、交通誘導(dǎo)等道路交通管控措施的實施提供可靠的數(shù)據(jù)支撐和依據(jù)，進(jìn)而減輕關(guān)鍵交叉口的交通負(fù)荷、緩解交通擁堵狀況。

圖1中基于卡口號牌識別數(shù)據(jù)的關(guān)鍵交叉口需求集聚分析方法，包括以下步驟：

S1、基于交叉口布設(shè)的智能卡口采集的各車道車輛過車數(shù)據(jù)(即：車輛號牌識別數(shù)據(jù))，設(shè)定樣本取樣時段和分析時段，以交叉口為分析單元從歷史檢測記錄中進(jìn)行取樣，本實施例中以連續(xù)多日為取樣時段，時間長短可以根據(jù)需要來進(jìn)行調(diào)整，獲取連續(xù)多日的交叉口過車量統(tǒng)計數(shù)據(jù)，計算路網(wǎng)各交叉口在分析時段的流量，將交通流量最大的交叉口作為關(guān)鍵交叉口；

S2、根據(jù)路網(wǎng)內(nèi)各交叉口的過車記錄，獲取分析時段內(nèi)在關(guān)鍵交叉口存在過車記錄的車輛在駛?cè)朐摻徊婵谇暗男旭傑壽E；具體如下：

S21、可以選擇相對較短的時間為分析時段，本實施例以15分鐘為分析時段，對于某一分析時段，根據(jù)關(guān)鍵交叉口各進(jìn)口道的車輛過車數(shù)據(jù)，確定該分析時段內(nèi)到達(dá)關(guān)鍵交叉口的車輛；

S22、確定關(guān)鍵交叉口各進(jìn)口道的上游關(guān)聯(lián)交叉口及其關(guān)聯(lián)車道組，如圖2所示，其中上游關(guān)聯(lián)交叉口為與關(guān)鍵交叉口某進(jìn)口道間存在直接連接路段的交叉口，關(guān)聯(lián)車道組為關(guān)聯(lián)交叉口中即將駛?cè)胫苯舆B接路段的車道；將關(guān)聯(lián)車道組對應(yīng)的卡口設(shè)備采集的過車數(shù)據(jù)中與關(guān)鍵交叉口的過車數(shù)據(jù)進(jìn)行號牌匹配，進(jìn)而逐一檢索出關(guān)鍵交叉口過車在上游交叉口的轉(zhuǎn)向；

S23、依照步驟S22的方式逐級向上游方向處理，對分析時段內(nèi)關(guān)鍵交叉口的過車在上游交叉口的通行記錄進(jìn)行檢索，分析車輛在關(guān)鍵交叉口上游區(qū)域內(nèi)的行駛軌跡，生成該分析時段內(nèi)的關(guān)鍵交叉口過車的軌跡時間序列，其中序列元素為交叉口編號。

S3、根據(jù)S2獲得的關(guān)鍵交叉口過車在上游的行駛軌跡，對關(guān)鍵交叉口交通需求聚集模式進(jìn)行分析。

S31、路網(wǎng)內(nèi)交叉口配置初值為0的行車指數(shù)I，若在S2生成的關(guān)鍵交叉口過車的軌跡時間序列中能夠檢索到交叉口編號，則對應(yīng)交叉口的行車指數(shù)I＝I+1，對短時段內(nèi)所有過車在上游的行駛軌跡進(jìn)行空間匯集；

S32、基于單日的短時間隔內(nèi)的行車指數(shù)，獲取樣本內(nèi)不同日期同時段的單日短時行車指數(shù)的平均值；

S33、對交叉口進(jìn)行層級劃分，其中與關(guān)鍵交叉口相鄰的交叉口為一級，一級交叉口的相鄰交叉口中除去關(guān)鍵交叉口的其他交叉口為二級，按此規(guī)則逐級劃分層級；根據(jù)同一層級行車指數(shù)計算各交叉口行車指數(shù)百分比，某一交叉口行車指數(shù)百分比即該交叉口的行車指數(shù)與該層級所有交叉口的行車指數(shù)之和的比值，以30％作為第一閾值，篩選出各層級行車指數(shù)百分比超過閾值的交叉口；

S34、根據(jù)S33篩選出的交叉口在路網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)表示的二維空間的分布形態(tài)，進(jìn)一步分析相鄰交叉口間的直行車輛與轉(zhuǎn)向車輛比例，對交叉口需求聚合模式進(jìn)行分析；具體地，

(1)單向直線型：如圖3所示，篩選出的交叉口集中于關(guān)鍵交叉口的某一進(jìn)口道的上游區(qū)域，且在上游區(qū)域的空間分布集中于單條干線單向走向，且篩選出的各交叉口的直行車輛比例大于轉(zhuǎn)向車輛比例的交叉口比例超過第二閾值，實施中該第二閾值取值為85％；此類空間分布形態(tài)表明關(guān)鍵交叉口的交通需求主要來源于流量較大的干道，且集中于某一方向，交通需求主要由該流向的直行車輛集聚而成。

(2)雙向直線型：如圖4所示，篩選出的交叉口在關(guān)鍵交叉口一組進(jìn)口道對應(yīng)的上游區(qū)域分布，且集中于一條干線雙向走向或兩條干線的單向走向，且篩選出的各交叉口的直行車輛比例大于轉(zhuǎn)向車輛比例的交叉口比例超過第二閾值；此類分布形態(tài)表明關(guān)鍵交叉口位于交通需求較大的干線內(nèi)或存在干線與其直接相關(guān)，關(guān)鍵交叉口的交通需求主要集中于兩個進(jìn)口道，且主要為沿相關(guān)干線行駛的直行車輛；此類交通需求集聚模式說明關(guān)鍵交叉口所在的干線雙向的交通流量大，或關(guān)鍵交叉口周邊存在一條或多條流量較大的干線，且大量車輛會匯集至該節(jié)點。

(3)單片扇形：如圖5所示，篩選出的交叉口集中于關(guān)鍵交叉口的某一進(jìn)口道，或非對向的多個進(jìn)口道的上游區(qū)域，且篩選出的各交叉口的直行車輛比例大于轉(zhuǎn)向車輛比例的交叉口比例未超過第二閾值；此類分布形態(tài)表明關(guān)鍵交叉口的交通需求在方向上具有明顯的偏向性，對應(yīng)區(qū)域內(nèi)的過車匯集至關(guān)鍵交叉口。

(4)雙片扇形：如圖6所示，篩選出的交叉口集中兩片區(qū)域，且在各區(qū)域內(nèi)均存在較為發(fā)散的空間分布態(tài)勢，且篩選出的各交叉口的直行車輛比例大于轉(zhuǎn)向車輛比例的交叉口比例未超過第二閾值；此類分布形態(tài)表明關(guān)鍵交叉口可能位于區(qū)域交界位置，多方向的車輛將匯集至該節(jié)點，造成交叉口較大的交通需求。

(5)發(fā)散型：交叉口分布缺乏顯著的集中特征，且篩選出的各交叉口的直行車輛比例大于轉(zhuǎn)向車輛比例的交叉口比例未超過第二閾值。此類分布形態(tài)表明關(guān)鍵交叉口的交通需求匯集方式來源于多個方向，關(guān)鍵交叉口為路網(wǎng)內(nèi)的主要通行節(jié)點。

以上僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出以上實施列對本發(fā)明不構(gòu)成限定，相關(guān)工作人員在不偏離本發(fā)明技術(shù)思想的范圍內(nèi)，所進(jìn)行的多樣變化和修改，均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。