一种车联网环境稳健性导向的道路行程时间预测方法与流程

1.本发明涉及一种道路车辆行程时间预测方法，特别是涉及车联网环境稳健性导向的道路行程时间预测方法，属于智能化交通管理与控制技术领域。


背景技术：

2.随着道路的发展，人们对道路出行信息服务的需求日益提高。而行程时间预测应是道路出行信息服务中最有价值的内容之一。现有技术获取交通流运行数据不精确、不稳定，导致了道路行程时间预测的准确度不高，而在车联网环境下可以实时采集海量的交通流运行数据，为准确预测道路行程时间创造了条件。


技术实现要素：

3.本发明的主要目的在于，克服现有技术中的不足，提供一种车联网环境稳健性导向的道路行程时间预测方法，在车联网环境下、利用动态数据预测道路车辆行程时间，并有效提升预测的稳健性和可靠度。
4.为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：
5.一种车联网环境稳健性导向的道路行程时间预测方法，包括以下步骤：
6.1)划分车联网环境下车辆道路运行分析路段
7.根据需要预测的道路路段设定长度d(一般不超过10千米)，划分车联网环境下车辆道路运行分析路段；
8.2)采集路段的起终点车辆运行特征数据
9.在道路运行分析路段的起终点借助交通检测器同步检测目标车辆，采集目标车辆通过路段起终点的瞬时速度；
10.3)确定路段的服务区车速、进口匝道车速和出口匝道车速影响修正系数
11.通过检测服务区进出口处在起终点检测时段进入、离开服务区的车辆数，计算服务区对目标车辆在该路段行程时间的影修正系数；
12.通过检测进口匝道处在起终点检测时段由进口匝道进入主线道路的车辆数，计算进口匝道对目标车辆在该路段行程时间的影响修正系数；
13.通过检测出口匝道处在起终点检测时段由出口匝道离开主线道路的车辆数，计算出口匝道对目标车辆在该路段行程时间的影响修正系数；
14.4)预测正常路况条件下车辆路段行程时间
15.通过确定目标车辆在起终点瞬时车速，计算目标车辆在路段的平均车速，预测正常路况条件下路段行程时间；
16.5)动态修正突发交通事件下车辆道路行程时间
17.通过记录目标车辆在路段运行过程中车速小于阈值车速的运行时间，动态修正突发交通事件对车辆路段行程时间，从而动态修正突发交通事件对车辆道路行程时间。
18.本发明进一步设置为：所述步骤1)中，划分车联网环境车辆道路运行分析路段，具
体为，
19.若需要预测的道路距离s不超过设定长度d，则仅将其作为一个路段进行预测；
20.若需要预测的道路距离s超过设定长度d，则将需要预测的道路划分成j个路段，每个路段按照设定长度d设置，对于每个路段分别进行预测；各路段设为j，j∈j，j＝1,2,3,
…
。
21.本发明进一步设置为：所述步骤2)中，采集路段的起终点车辆运行特征数据，具体为，
22.2-1)采集路段起点处车流特征数据
23.当目标车辆(需预测路段行程时间的车辆)距离路段j的起点检测器一定距离l(一般为500-1000米)时，借助路段起点的交通检测器开始检测，经过检测器第m辆车的起点瞬时车速为当第m辆车即目标车辆通过路段j的起点检测器时，记录其起点瞬时车速为并结束车速检测，此时共检测了m辆车的起点瞬时车速，其中m∈m，m＝1,2,3,
…
；
24.2-2)采集路段终点处车流特征数据
25.路段j的终点检测器与起点检测器同时开始检测，当车辆通过路段j的终点检测器时，记录第n辆车的终点瞬时车速并与起点检测器同时结束检测，此时共检测了n辆车的终点瞬时车速，其中n∈n，n＝1,2,3,
…
。
26.本发明进一步设置为：所述步骤3)中，确定路段的服务区车速影响修正系数，具体为，
27.如果路段j中没有服务区，则服务区车速影响修正系数k
s_j
取1；如果路段j中包括服务区，则需要进一步考虑服务区对目标车辆在该路段行程时间的影响；
28.3-1a)采集服务区进出口车辆数据
29.在路段j的起点、终点检测器检测的同时，服务区进出口处分别检测该时段内进入、离开服务区的车辆数为
30.3-2a)计算路段服务区车速影响修正系数
31.根据路段j终点检测器检测的车辆数n与服务区进出口车辆数据，计算路段j服务区的车速影响修正系数k
s_j
，
[0032][0033]
本发明进一步设置为：所述步骤3)中，确定路段的进口匝道车速影响修正系数，具体为，
[0034]
如果路段j中没有进口匝道，则进口匝道车速影响修正系数k
r(i)_j
取1；如果路段j中包括进口匝道，则需要进一步考虑进口匝道对目标车辆在该路段行程时间的影响；
[0035]
3-1b)采集进口匝道车辆数据
[0036]
在路段j起点、终点检测器检测的同时，进口匝道处检测该时段内通过匝道进入主线道路的车辆数q
r(i)_j
；
[0037]
3-2b)计算路段进口匝道车速影响修正系数
[0038]
根据路段j终点检测器检测的车辆数n与进口匝道车辆数据，计算路段j进口匝道的车速影响修正系数k
r(i)_j
，
[0039][0040]
本发明进一步设置为：所述步骤3)中，确定路段的出口匝道车速影响修正系数，具体为，
[0041]
如果路段j中没有出口匝道，则出口匝道车速影响修正系数k
r(o)_j
取1；如果路段j中包括出口匝道，则需要进一步考虑出口匝道对目标车辆在该路段行程时间的影响；
[0042]
3-1c)采集出口匝道车辆数据
[0043]
在路段j起点、终点检测器检测的同时，出口匝道处检测该时段内通过匝道离开主线道路的车辆数q
r(o)_j
；
[0044]
3-2c)计算路段出口匝道车速影响修正系数
[0045]
根据路段j终点检测器检测的车辆数n与出口匝道车辆数据，计算路段j出口匝道的车速影响修正系数k
r(o)_j
，
[0046][0047]
本发明进一步设置为：所述步骤4)中，预测正常路况条件下车辆路段行程时间，具体为，
[0048]
4-1)计算目标车辆在路段起点位置的瞬时车速排序
[0049]
将m辆车的起点瞬时车速按照从小到大进行排序，确定目标车辆在路段j起点处瞬时速度的排序位次并计算目标车辆在路段j起点处瞬时车速的排位比例
[0050][0051]
4-2)确定路段终点检测车辆中与起点相同位次目标车辆对应的车速
[0052]
目标车辆在路段j终点处所对应瞬时车速的排位比例为排序位次为
[0053][0054][0055]
将m辆车的终点瞬时车速按照从小到大进行排序，根据其排序情况与确定目标车辆在路段j终点检测器处的车速
[0056]
4-3)预测正常路况条件下路段目标车辆的行程时间
[0057]
计算目标车辆在路段j的平均车速
[0058][0059]
预测正常路况条件下在路段j目标车辆的行程时间
[0060][0061]
本发明进一步设置为：所述步骤5)中，动态修正突发交通事件下车辆道路行程时间，具体为，
[0062]
5-1)路段突发交通事件影响时间采集
[0063]
目标车辆在路段j运行过程中车速小于阈值车速时，判定其受到突发交通事件影响而降低车辆运行速度；
[0064]
当目标车辆的瞬时车速第k次小于时记录该时刻当其瞬时车速第k次大于时记录该时刻则第k次交通事件影响下目标车辆在路段j中的行程时间修正值为t
a(k)_j
，
[0065][0066]
其中k∈k，k＝1,2,3,
…
；
[0067]
5-2)动态修正目标车辆的路段行程时间
[0068]
结合正常路况条件下路段j行程时间，动态修正受突发交通事件影响的目标车辆在路段j行程时间
[0069][0070]
5-3)动态修正目标车辆道路行程时间
[0071]
结合目标车辆在路段j的行程时间动态修正受突发交通事件影响的目标车辆在道路行程时间
[0072][0073]
式中，j∈j，j＝1,2,3,
…
。
[0074]
上述内容仅是本发明技术方案的概述，为了更清楚的了解本发明的技术手段，下面结合附图对本发明作进一步的描述。
[0075]
本发明的有益效果：
[0076]
本发明在车联网环境下实时获取了海量的交通流运行数据，可以动态分析车联网环境下道路车辆进、出匝道、服务区过程运行时间的变化规律，量化突发交通事故对道路车辆行程时间的影响，从而提升车联网环境下道路车辆行程时间预测的可靠度与稳健性，为
道路出行者提供了可靠的高品质出行服务。
附图说明
[0077]
图1是本发明的流程图；
[0078]
图2是本发明步骤1)中车联网道路不超过设定长度d的车辆运行分析路段划分图；
[0079]
图3是本发明步骤1)中车联网道路超过设定长度d的车辆运行分析路段划分图；
[0080]
图4是本发明步骤2)中目标车辆在路段j的起终点检测位置示意图；
[0081]
图5是本发明实施例车联网道路的车辆运行分析路段划分图；
[0082]
图6是本发明实施例目标车辆在路段#1的起终点检测位置示意图。
具体实施方式
[0083]
下面结合说明书附图，对本发明作进一步的说明。
[0084]
实施例1：
[0085]
本发明提供一种车联网环境稳健性导向的道路行程时间预测方法，如图1所示，包括以下步骤：
[0086]
1)划分车联网环境下车辆道路运行分析路段
[0087]
根据需要预测的道路路段设定长度d(一般不超过10千米)，划分车联网环境下车辆道路运行分析路段；
[0088]
具体为，
[0089]
如图2所示，若需要预测的道路距离s不超过设定长度d，则仅将其作为一个路段进行预测；
[0090]
如图3所示，若需要预测的道路距离s超过设定长度d，则将需要预测的道路划分成j个路段，每个路段按照设定长度d设置，对于每个路段分别进行预测；在此，以第j个路段为例，预测其行程时间，j∈j，j＝1,2,3,
…
。
[0091]
2)采集路段的起终点车辆运行特征数据
[0092]
在道路运行分析路段的起终点借助交通检测器同步检测目标车辆，采集目标车辆通过路段起终点的瞬时速度；
[0093]
具体为，
[0094]
2-1)采集路段起点处车流特征数据
[0095]
如图4所示，当目标车辆(需预测路段行程时间的车辆)距离路段j的起点检测器一定距离l(一般为500-1000米)时，借助路段起点的交通检测器开始检测，经过检测器第m辆车的瞬时车速为当第m辆车即目标车辆通过路段j的起点检测器时，记录其瞬时车速为并结束车速检测，此时共检测了m辆车的瞬时车速，其中m∈m，m＝1,2,3,
…
；
[0096]
2-2)采集路段终点处车流特征数据
[0097]
路段j的终点检测器与起点检测器同时开始检测，当车辆通过路段j的终点检测器时，记录第n辆车的瞬时车速并与起点检测器同时结束检测，此时共检测了n辆车的瞬时车速，其中n∈n，n＝1,2,3,
…
。
[0098]
3)确定路段的服务区车速影响修正系数
[0099]
通过检测服务区进出口处在起终点检测时段进入、离开服务区的车辆数，计算服务区对目标车辆在该路段行程时间的影修正系数；
[0100]
具体为，
[0101]
如果路段j中没有服务区，则服务区车速影响修正系数k
s_j
取1；如果路段j中包括服务区，则需要进一步考虑服务区对目标车辆在该路段行程时间的影响；
[0102]
3-1)采集服务区进出口车辆数据
[0103]
在路段j的起点、终点检测器检测的同时，服务区进出口处分别检测该时段内进入、离开服务区的车辆数为
[0104]
3-2)计算路段服务区车速影响修正系数
[0105]
根据路段j终点检测器检测的车辆数n与服务区进出口车辆数据，计算路段j服务区的车速影响修正系数k
s_j
，
[0106][0107]
4)确定路段的进口匝道车速影响修正系数
[0108]
通过检测进口匝道处在起终点检测时段由进口匝道进入主线道路的车辆数，计算进口匝道对目标车辆在该路段行程时间的影响修正系数；
[0109]
具体为，
[0110]
如果路段j中没有进口匝道，则进口匝道车速影响修正系数k
r(i)_j
取1；如果路段j中包括进口匝道，则需要进一步考虑进口匝道对目标车辆在该路段行程时间的影响；
[0111]
4-1)采集进口匝道车辆数据
[0112]
在路段j起点、终点检测器检测的同时，进口匝道处检测该时段内通过匝道进入主线道路的车辆数q
r(i)_j
；
[0113]
4-2)计算路段进口匝道车速影响修正系数
[0114]
根据路段j终点检测器检测的车辆数n与进口匝道车辆数据，计算路段j进口匝道的车速影响修正系数k
r(i)_j
，
[0115][0116]
5)确定路段的出口匝道车速影响修正系数
[0117]
通过检测出口匝道处在起终点检测时段由出口匝道离开主线道路的车辆数，计算出口匝道对目标车辆在该路段行程时间的影响修正系数；
[0118]
具体为，
[0119]
如果路段j中没有出口匝道，则出口匝道车速影响修正系数k
r(o)_j
取1；如果路段j中包括出口匝道，则需要进一步考虑出口匝道对目标车辆在该路段行程时间的影响；
[0120]
5-1)采集出口匝道车辆数据
[0121]
在路段j起点、终点检测器检测的同时，出口匝道处检测该时段内通过匝道离开主线道路的车辆数q
r(o)_j
；
[0122]
5-2)计算路段出口匝道车速影响修正系数
[0123]
根据路段j终点检测器检测的车辆数n与出口匝道车辆数据，计算路段j出口匝道的车速影响修正系数k
r(o)_j
，
[0124][0125]
6)预测正常路况条件下车辆路段行程时间
[0126]
通过确定目标车辆在起终点瞬时车速，计算目标车辆在路段的平均车速，预测正常路况条件下路段行程时间；
[0127]
具体为，
[0128]
6-1)计算目标车辆在路段起点位置的瞬时车速排序
[0129]
将按照从小到大进行排序，确定目标车辆在路段j起点处瞬时速度的排序位次并计算目标车辆在路段j起点处瞬时车速的排位比例
[0130][0131]
6-2)确定路段终点检测车辆中与起点相同位次目标车辆对应的车速
[0132]
目标车辆在路段j终点处所对应瞬时车速的排位比例为排序位次为
[0133][0134][0135]
将按照从小到大进行排序，根据其排序情况与确定目标车辆在路段j终点检测器处的车速
[0136]
6-3)预测正常路况条件下路段目标车辆的行程时间
[0137]
计算目标车辆在路段j的平均车速
[0138][0139]
预测正常路况条件下在路段j目标车辆的行程时间
[0140][0141]
7)动态修正突发交通事件下车辆道路行程时间
[0142]
通过记录目标车辆在路段运行过程中车速小于阈值车速的运行时间，动态修正突发交通事件对车辆路段行程时间，从而动态修正突发交通事件对车辆道路行程时间。具体为，
[0143]
7-1)路段突发交通事件影响时间采集
[0144]
目标车辆在路段j运行过程中车速小于阈值车速时，判定其受到突发交通事件影响而降低车辆运行速度；
[0145]
当目标车辆的瞬时车速第k次小于时记录时刻当其瞬时车速第k次大于时记录时刻则第k次交通事件影响下目标车辆在路段j中的行程时间修正值为t
a(k)_j
，
[0146][0147]
其中k∈k，k＝1,2,3,
…
；
[0148]
7-2)动态修正目标车辆的路段行程时间
[0149]
结合正常路况条件下路段j行程时间，动态修正受突发交通事件影响的目标车辆在路段j行程时间
[0150][0151]
7-3)动态修正目标车辆道路行程时间
[0152]
结合目标车辆在路段j的行程时间动态修正受突发交通事件影响的目标车辆在道路行程时间
[0153][0154]
实施例2：
[0155]
通过一个实例对本发明车联网环境稳健性导向的道路行程时间预测方法给出进一步说明，
[0156]
下面根据本发明车联网环境稳健性导向的道路行程时间预测方法的具体步骤，预测道路行程时间。
[0157]
s1：划分车联网环境下车辆道路运行分析路段
[0158]
经过调查，需要预测的道路距离为30km，超过设定长度10km，结合图5所示，将需要预测道路距离划分成3个路段，分别为路段#1、#2、#3，每个路段长度为10km，路段#1有一个进口匝道，路段#2有一个进口匝道、出口匝道及服务区，路段#3有一个出口匝道。
[0159]
s2：采集路段的起终点车辆运行特征数据
[0160]
s21：结合图6所示，以路段#1为例，在目标车辆距离路段起点检测器1km时，起点检测器开始检测车辆瞬时速度，并当目标车辆经过起点检测器时结束检测。检测时间选取工作日早高峰时段(8:00-9:00)，路段的起点车辆运行特征数据如表1所示。目标车辆在路段#
1为第23辆车，在路段#2为第26辆车，在路段#3为第30辆车。
[0161]
表1路段起点车辆运行特征数据表
[0162][0163][0164]
注：“/”表示该路段此车辆不存在。
[0165]
s22：终点检测器于起点检测器同时开始检测车辆瞬时速度，并同时结束检测，路段的终点车辆运行特征数据如表2所示。
[0166]
表2路段终点车辆运行特征数据表
[0167][0168][0169]
注：“/”表示该路段此车辆不存在。
[0170]
s3：确定路段的服务区车速影响修正系数
[0171]
s31：在路段#2的起点、终点检测器检测的同时，服务区进出口处分别检测该时段内进入服务区的车辆数4辆，离开服务区的车辆数为3辆。
[0172]
s32：根据路段#2终点检测器检测的车辆数与服务区进出口车辆数据，路段的服务区车速影响修正系数的计算结果如下：
[0173][0174]
s4：确定路段的进口匝道车速影响修正系数
[0175]
s41：在路段#1、#2起终点检测器检测的同时，进口匝道处检测该时段内通过匝道进入主线道路的车辆数如表3所示。
[0176]
s42：根据路段终点检测器检测的车辆数与进口匝道车辆数据，路段进口匝道的车速影响修正系数的计算结果如表3所示。
[0177]
表3路段进口匝道的车速影响修正系数
[0178]
路段编号进口匝道车辆数终点车辆数服务区车速影响修正系数路段#14250.86路段#25240.83
[0179]
s5：确定路段的出口匝道车速影响修正系数
[0180]
s51：在路段#2、#3起终点检测器检测的同时，出口匝道处检测该时段内通过匝道进入主线道路的车辆数如表4所示。
[0181]
s52：根据路段终点检测器检测的车辆数与出口匝道车辆数据，路段出口匝道的车速影响修正系数的计算结果如表4所示。
[0182]
表4路段出口匝道的车速影响修正系数
[0183]
路段编号出口匝道车辆数终点车辆数服务区车速影响修正系数路段#22241.08路段#32271.07
[0184]
s6：预测正常路况条件下车辆路段行程时间
[0185]
s61：将路段起点位置的瞬时车速排序如表5所示，得到目标车辆在路段起点处瞬时速度的排位次序和排位比例如表6所示。
[0186]
表5路段起点位置的检测车辆车速排序
[0187]
[0188][0189]
注：“/”表示该路段此车辆不存在。
[0190]
表6路段起点位置目标车辆车速排序位次和排位比例
[0191]
路段编号车速排序位次车速排位比例路段#1150.65路段#2100.38路段#3120.40
[0192]
s62：将路段终点位置的瞬时车速排序如表7所示，并结合各项速度影响修正系数，计算目标车辆在路段终点处所对应瞬时车速的排位比例和排序位次，从而得到目标车辆在路段终点检测器处的车速如表8所示。
[0193]
表7路段终点位置的检测车辆车速排序
[0194]
[0195][0196]
注：“/”表示该路段此车辆不存在。
[0197]
表8目标车辆在路段终点检测器处的车速
[0198][0199]
s63：根据目标车辆在起终点的速度计算目标车辆在路段的平均车速并预测正常路况条件下目标车辆在路段的行程时间如表9所示。
[0200]
表9目标车辆在路段的行程时间
[0201][0202][0203]
s7：动态修正突发交通事件下车辆道路行程时间
[0204]
s71：结合目标车辆在路段起终点的速度，计算目标车辆在路段运行过程中的阈值车速如表10所示。
[0205]
表10路段车辆运行过程中的阈值车速
[0206]
路段编号阈值车速(km/h)路段#185.85路段#283.30路段#386.70
[0207]
根据记录目标车辆在路段运行过程中车速小于阈值车速的运行时间，可知目标车辆在路段#2遇到1次突发交通事件，由此得到交通事件影响下目标车辆在路段中的行程时间修正值如表11所示。
[0208]
表11目标车辆在路段中的行程时间修正值
[0209][0210]
s72：结合正常路况条件下路段行程时间，动态修正受突发交通事件影响的目标车辆在路段行程时间，结果如下：
[0211]
路段#1：
[0212]
路段#2：
[0213]
路段#3：
[0214]
s73：结合目标车辆在路段的行程时间，动态修正受突发交通事件影响的目标车辆在道路行程时间，计算结果如下：
[0215]