一種自由流速度的計算方法和裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及監(jiān)控技術領域，尤其涉及一種自由流速度的計算方法和裝置。
【背景技術】
[0002] 隨著汽車數(shù)量的增加，給城市道路帶來越來越大的壓力，道路擁塞情況越來越多。 為了更好的為車輛行駛做引導，減輕道路壓力，提高道路流暢度，減少司機的時間開銷，通 常使用TPI(TrafficPerformanceIndex，道路交通運行指數(shù)）來綜合反映路網(wǎng)交通擁堵 狀況，TPI的取值為0-10,0-2表示路網(wǎng)處于暢通狀態(tài)，3-4表示路網(wǎng)處于基本暢通狀態(tài)，5-6 表示路網(wǎng)處于輕度擁堵狀態(tài)，7-8表示路網(wǎng)處于中度擁堵狀態(tài)，9-10表示路網(wǎng)處于嚴重擁 堵狀態(tài)。
[0003] 目前，TPI由平均行駛車速和自由流速度決定，如TPI= (Ι-V/Vf)X10。V為路段 的平均行駛車速，可實時獲取。Vf為路段的自由流速度，自由流速度是指不受上下游條件影 響的情況下，路段暢通時的車輛自由行駛速度，在這樣的條件下，車輛自由行駛速度通常接 近路段的限速上限，因此，將路段的限速上限作為該路段的自由流速度。TPI為道路交通運 行指數(shù)。
[0004] 在城市道路中，路段會受到交通管制、紅綠燈、行人等各種因素的影響，因此車輛 自由行駛速度不會達到路段的限速上限，即該路段的自由流速度無法達到該路段的限速上 限。顯然將路段的限速上限直接作為自由流速度，會導致自由流速度的選取并不準確，繼而 導致計算出的TPI與實際路況不相符。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005] 本發(fā)明提供一種自由流速度的計算方法，針對監(jiān)控路段，第一前端設備用于采集 所述監(jiān)控路段的入口處的過車數(shù)據(jù)，第二前端設備用于采集所述監(jiān)控路段的出口處的過車 數(shù)據(jù)，所述方法包括以下步驟：
[0006] 針對連續(xù)N個第一時段中的每個第一時段，獲取所述第一前端設備在所述第一時 段采集到的第一歷史數(shù)據(jù)和所述第二前端設備在所述第一時段采集到的第二歷史數(shù)據(jù)，并 利用所述第一歷史數(shù)據(jù)和所述第二歷史數(shù)據(jù)，確定在所述第一時段內(nèi)經(jīng)過所述監(jiān)控路段的 每個車輛的第一平均速度；從所述每個車輛的第一平均速度中篩選出位于特定速度區(qū)間的 第一平均速度，并利用位于特定速度區(qū)間的第一平均速度計算所述第一時段的第二平均速 度；
[0007] 利用所述N個第一時段分別對應的第二平均速度，計算第二時段對應的第三平均 速度，并利用所述第二時段對應的第三平均速度計算自由流速度。
[0008] 所述利用所述第一歷史數(shù)據(jù)和所述第二歷史數(shù)據(jù)，確定在所述第一時段內(nèi)經(jīng)過所 述監(jiān)控路段的每個車輛的第一平均速度的過程，具體包括：針對在所述第一時段內(nèi)經(jīng)過所 述監(jiān)控路段的每個車輛，利用所述車輛對應的第一歷史數(shù)據(jù)確定所述車輛進入所述監(jiān)控路 段的第一時間，并利用所述車輛對應的第二歷史數(shù)據(jù)確定所述車輛離開所述監(jiān)控路段的第 二時間；利用所述第一時間和所述第二時間確定所述車輛在所述監(jiān)控路段的行駛時間，并 利用所述行駛時間以及所述監(jiān)控路段的長度計算所述車輛的第一平均速度；
[0009] 所述從每個車輛的第一平均速度中篩選出位于特定速度區(qū)間的第一平均速度的 過程，具體包括：獲得所述監(jiān)控路段的第一限速區(qū)間和第二限速區(qū)間，并取所述第一限速區(qū) 間和所述第二限速區(qū)間的交集為所述特定速度區(qū)間；針對在所述第一時段內(nèi)經(jīng)過所述監(jiān)控 路段的每個車輛，當所述車輛的第一平均速度位于所述特定速度區(qū)間時，保留所述車輛的 第一平均速度；當所述車輛的第一平均速度不位于所述特定速度區(qū)間時，刪除所述車輛的 第一平均速度；其中，所述第一限速區(qū)間是從￥_到V_，所述第二限速區(qū)間是從0. 6￥_到 V_，V_是所述監(jiān)控路段的最小限速，V_是所述監(jiān)控路段的最大限速。
[0010] 所述利用位于特定速度區(qū)間的第一平均速度計算所述第一時段的第二平均速度 的過程，具體包括：將所述特定速度區(qū)間劃分成k個速度子區(qū)間，為位于特定速度區(qū)間的每 個第一平均速度找到對應的速度子區(qū)間，統(tǒng)計每個速度子區(qū)間對應的第一平均速度數(shù)量， 并得到每個速度子區(qū)間與對應的第一平均速度數(shù)量的對應關系；針對每個速度子區(qū)間，利 用所述速度子區(qū)間與對應的第一平均速度數(shù)量的對應關系，為所述速度子區(qū)間分配權重參 數(shù)，并利用所述速度子區(qū)間對應的所有第一平均速度，計算所述速度子區(qū)間對應的第四平 均速度；利用所述k個速度子區(qū)間中的每個速度子區(qū)間分別對應的權重參數(shù)以及第四平均 速度，計算所述第一時段的第二平均速度。
[0011] 針對所述k個速度子區(qū)間中的每個速度子區(qū)間，所述利用所述速度子區(qū)間與對應 的第一平均速度數(shù)量的對應關系，為所述速度子區(qū)間分配權重參數(shù)的過程，具體包括：按照 從低速子區(qū)間到高速子區(qū)間的順序，對所述k個速度子區(qū)間進行排序；確定第i個速度子 區(qū)間的第一子權重參數(shù)ql為（2*i) / [ (1+k) *k]，并根據(jù)速度子區(qū)間對應的第一平均速度數(shù) 量，確定第i個速度子區(qū)間的第二子權重參數(shù)q2為》
;其中，i的取值 為1，2，…，k，為第i個速度子區(qū)間對應的第一平均速度數(shù)量，nj為第j個速度子區(qū)間 對應的第一平均速度數(shù)量；高速子區(qū)間的第一子權重參數(shù)大于低速子區(qū)間的第一子權重參 數(shù)，第一平均速度數(shù)量小的第二子權重參數(shù)大于第一平均速度數(shù)量大的第二子權重參數(shù)； 計算所有速度子區(qū)間的第一子權重參數(shù)對應的權重比值λ及所有速度子區(qū)間的第二子 權重參數(shù)對應的權重比值λ2，并計算所述第i個速度子區(qū)間的權重參數(shù)具體為：（第i個 速度子區(qū)間的第一子權重參數(shù)*所述權重比值λ^ + (第i個速度子區(qū)間的第二子權重參 數(shù)*所述權重比值λ2)。
[0012] 所述利用所述Ν個第一時段分別對應的第二平均速度，計算第二時段對應的第三 平均速度的過程，具體包括：計算所述第二時段對應的第三平均速度為
心其 中，所述i的取值為1，2, -·，Ν，所述ηι為第i個第一時段對應的篩選出的第一平均速度數(shù) 量，所述η為N個第一時段對應的所有篩選出的第一平均速度數(shù)量，所述I為第i個第一 時段對應的第二平均速度；
[0013] 所述利用第二時段對應的第三平均速度計算自由流速度的過程，具體包括：將所 述第二時段對應的第三平均速度作為自由流速度；或者，利用連續(xù)Μ個第二時段對應的第 三平均速度計算自由流速度；利用連續(xù)Μ個第二時段對應的第三平均速度計算自由流速度 的過程，具體包括：計算自由流速度為
％其中，所述j的取值為1，2, -·，Μ， 所述m,為第j個第二時段對應的篩選出的第一平均速度數(shù)量，所述m為Μ個第二時段對應 的所有篩選出的第一平均速度數(shù)量，所述V,為第j個第二時段對應的第三平均速度。
[0014] 本發(fā)明提供一種自由流速度的計算裝置，針對監(jiān)控路段，第一前端設備用于采集 所述監(jiān)控路段的入口處的過車數(shù)據(jù)，第二前端設備用于采集所述監(jiān)控路段的出口處的過車 數(shù)據(jù)，所述自由流速度的計算裝置具體包括：
[0015] 確定模塊，用于針對連續(xù)N個第一時段中的每個第一時段，獲取所述第一前端設 備在所述第一時段采集到的第一歷史數(shù)據(jù)和所述第二前端設備在所述第一時段采集到的 第二歷史數(shù)據(jù)，利用所述第一歷史數(shù)據(jù)和所述第二歷史數(shù)據(jù)，確定在所述第一時段內(nèi)經(jīng)過 所述監(jiān)控路段的每個車輛的第一平均速度；
[0016] 篩選模塊，用于針對所述確定模塊確定的每個車輛的第一平均速度，從所述每個 車輛的第一平均速度中篩選出位于特定速度區(qū)間的第一平均速度；
[0017] 計算模塊，用于針對篩選模塊篩選出的位于特定速度區(qū)間的第一平均速度，利用 位于特定速度區(qū)間的第一平均速度計算所述第一時段的第二平均速度；以及，利用所述N 個第一時段分別對應的第二平均速度，計算第二時段對應的第三平均速度，并利用所述第 二時段對應的第三平均速度計算自由流速度。
[0018] 所述確定模塊，具體用于在利用所述第一歷史數(shù)據(jù)和所述第二歷史數(shù)據(jù)，確定在 所述第一時段內(nèi)經(jīng)過所述監(jiān)控路段的每個車輛的第一平均速度的過程中，針對在所述第一 時段內(nèi)經(jīng)過所述監(jiān)控路段的每個車輛，利用所述車輛對應的第一歷史數(shù)據(jù)確定所述車輛進 入所述監(jiān)控路段的第一時間，并利用所述車輛對應的第二歷史數(shù)據(jù)確定所述車輛離開所述 監(jiān)控路段的第二時間；利用所述第一時間和所述第二時間確定所述車輛在所述監(jiān)控路段的 行駛時間，并利用所述行駛時間以及所述監(jiān)控路段的長度計算所述車輛的第一平均速度；
[0019] 所述篩選模塊，具體用于在從所述每個車輛的第一平均速度中篩選出位于所述特 定速度區(qū)間的第一平均速度的過程中，獲得所述監(jiān)控路段的第一限速區(qū)間以及第二限速區(qū) 間，并取所述第一限速區(qū)間以及所述第二限速區(qū)間的交集為所述特定速度區(qū)間；針對在所 述第一時段內(nèi)經(jīng)過所述監(jiān)控路段的每個車輛，當所述車輛的第一平均速度位于所述特定 速度區(qū)間時，則保留所述車輛的第一平均速度；當所述車輛的第一平均速度不位于所述特 定速度區(qū)間時，則刪除所述車輛的第一平均速度；其中，所述第一限速區(qū)間具體是WV_到 V_，所述第二限速區(qū)間具體是從0. V_，所述V_是所述監(jiān)控路段的最小限速，所述 乂_是所述監(jiān)控路段的最大限速。
[0020] 所述計算模塊，具體用于在利用位于特定速度區(qū)間的第一平均速度計算所述第一 時段的第二平均速度的過程中，將所述特定速度區(qū)間劃分成k個速度子區(qū)間，為位于特定 速度區(qū)間的每個第一平均速度找到對應的速度子區(qū)間，統(tǒng)計每個速度子區(qū)間對應的第一平 均速度數(shù)量，并得到每個速度子區(qū)間與對應的第一平均速度數(shù)量的對應關系；針對每個速 度子區(qū)間，利用所述速度子區(qū)間與對應的第一平均速度數(shù)量的對應關系，為所述速度子區(qū) 間分配權重參數(shù)，并利用所述速度子區(qū)間對應的所有第一平均速度，計算所述速度子區(qū)間 對應的第四平均速度；利用所述k個速度子區(qū)間中的每個速度子區(qū)間分別對應的權重參數(shù) 以及第四平均速度，計算所述第一時段的第二平均速度。
[0021] 針對k個速度子區(qū)間中的每個速度子區(qū)間，所述計算模塊，具體用于在利用所述 速度子區(qū)間與對應的第一平均速度數(shù)量的對應關系，為所述速度子區(qū)間分配權重參數(shù)的過 程中，按照從低速子區(qū)間到高速子區(qū)間的順序，對所述k個速度子區(qū)間進行排序；確定第i 個速度子區(qū)間的第一子權重參數(shù)ql為（2*i) / [ (1+k) *k]，并根據(jù)速度子區(qū)間對應的第一平 均速度數(shù)量，確定第i個速度子區(qū)間的第二子權重參數(shù)q2為
；其中， i的取值為1，2，…，k，叫為第i個速度子區(qū)間對應的第一平均速度數(shù)量，nj為第j個速 度子區(qū)間對應的第一平均速度數(shù)量；高速子區(qū)間的第一子權重參數(shù)大于低速子區(qū)間的第一 子權重參數(shù)，第一平均速度數(shù)量小的第二子權重參數(shù)大于第一平均速度數(shù)量大的第二子權 重參數(shù)；計算所有速度子區(qū)間的第一子權重參數(shù)對應的權重比值λi以及