一种高速公路交通运行状态监测方法及系统与流程

本技术涉及高速公路，更具体的说，本技术涉及一种高速公路交通运行状态监测方法及系统。

背景技术：

1、状态监测技术是指通过实时监测、数据采集和分析后提高设备和系统的运行效率、安全性和可靠性，减少故障停机时间，降低维护成本，对于工业生产、交通运输、能源供应等领域具有重要意义，能够提高设备的可靠性、安全性和效率，随着物联网、大数据和人工智能等技术的发展，状态监测技术的需求进一步扩大。

2、高速公路交通运行状态监测是指利用各种传感器、监控设备以及数据处理技术对高速公路上的交通情况进行实时监测、数据采集和分析后将数据用于以测量交通流量、车速、车辆密度等状态指标，从而实现监测交通拥堵、事故等异常运行状态，为交通管理和应急处理提供数据支持，在现有技术中，往往通过决策树算法对目标高速公路的运行状态进行分类，这种方法只通过高速公路上状态指标的大小差异判断高速公路的运行状态，然而高速公路的状态指标之间往往具有一定的耦合性，例如在车流量增大时，高速公路上的车辆分散的混乱程度较低，这时车辆的平均速度反而上升，高速公路并不拥堵，而决策树算法在通过相互耦合的多组数据判断高速公路的运行状态时准确率较低，因此如何根据相互耦合的状态指标判断高速公路的运行状态是业界面临的难题。

技术实现思路

1、本技术提供一种高速公路交通运行状态监测方法及系统，可实现根据相互耦合的状态指标判断高速公路的运行状态。

2、第一方面，本技术提供一种高速公路交通运行状态监测方法，包括下述步骤：

3、采集目标高速公路卡口处的车辆通行次数，得到车流量数据；

4、从所述车流量数据中提取每个采样时刻的车流积压量，对每个车流积压量进行滑动均值化，得到稳定车流积压集；

5、通过所述稳定车流积压集确定在每个采样时刻下公路上所有车辆的车辆分布熵，根据目标高速公路在极端运行状态时的车流特征将所有车辆分布熵划分为多个标准熵分量，进而通过所有标准熵分量确定当前公路车辆运行的状态修正系数；

6、采集车辆通行时间数据，通过所述状态修正系数和所述车辆通行时间数据确定每个采样时刻的车流状态决策域，进而根据所有车流状态决策域对目标高速公路的交通运行状态进行划分，得到多个运行状态监测域；

7、基于各个运行状态监测域对目标高速公路交通运行状态进行观测。

8、在一些实施例中，从所述车流量数据中提取每个采样时刻的车流积压量具体包括：

9、选取一个采样时刻；

10、根据所述车流量数据中该个采样时刻的出口卡口处的车流量和入口卡口处的车流量确定该个采样时刻的车流积压量；

11、继续确定剩余采样时刻的车流积压量。

12、在一些实施例中，通过所述稳定车流积压集确定在每个采样时刻下公路上所有车辆的车辆分布熵具体包括：

13、确定所述稳定车流积压集中每个采样时刻的稳定车流积压值对应的车流影响因子；

14、根据每个采样时刻的车流影响因子确定对应采样时刻的车辆分布熵。

15、在一些实施例中，通过所述状态修正系数和所述车辆通行时间数据确定每个采样时刻的车流状态决策域具体包括：

16、根据所述车辆通行时间数据确定目标高速公路每个采样时刻的车辆通行熵；

17、根据所有车辆通行熵确定公路车流的通行调整系数；

18、通过所述状态修正系数和所述通行调整系数确定每个采样时刻的车流状态决策域。

19、在一些实施例中，根据所有车流状态决策域对目标高速公路的交通运行状态进行划分，得到多个运行状态监测域具体包括：

20、根据所有的车流状态决策域确定每个车流特征点的过渡车流特征点；

21、根据所有过渡车流特征点确定各个车流特征点的车流状态离散值；

22、根据所有车流状态离散值确定目标高速公路的车流状态决策值；

23、根据所述车流状态决策值对目标高速公路的交通运行状态进行划分，得到多个运行状态监测域。

24、在一些实施例中，基于各个运行状态监测域对目标高速公路交通运行状态进行观测具体包括：

25、确定每个运行状态监测域的状态等级；

26、选取一个运行状态监测域；

27、将该个运行状态监测域中各个车流描述点的状态等级设置为该个运行状态监测域对应的状态等级；

28、继续确定剩余运行状态监测域中所有车流描述点的状态等级；

29、通过所有车流描述点的状态等级反映目标高速公路的交通运行状态。

30、在一些实施例中，通过交通监测设备对目标高速公路的车辆通过次数进行采集。

31、第二方面，本技术提供一种高速公路交通运行状态监测系统，其包括：

32、获取模块，用于采集目标高速公路卡口处的车辆通行次数，得到车流量数据；

33、处理模块，用于从所述车流量数据中提取每个采样时刻的车流积压量，对每个车流积压量进行滑动均值化，得到稳定车流积压集；

34、所述处理模块，还用于通过所述稳定车流积压集确定在每个采样时刻下公路上所有车辆的车辆分布熵，根据目标高速公路在极端运行状态时的车流特征将所有车辆分布熵划分为多个标准熵分量，进而通过所有标准熵分量确定当前公路车辆运行的状态修正系数；

35、所述处理模块，还用于采集车辆通行时间数据，通过所述状态修正系数和所述车辆通行时间数据确定每个采样时刻的车流状态决策域，进而根据所有车流状态决策域对目标高速公路的交通运行状态进行划分，得到多个运行状态监测域；

36、执行模块，用于基于各个运行状态监测域对目标高速公路交通运行状态进行观测。

37、第三方面，本技术提供一种计算机设备，所述计算机设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有代码，所述处理器被配置为获取所述代码，并执行上述的高速公路交通运行状态监测方法。

38、第四方面，本技术提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的高速公路交通运行状态监测方法。

39、本技术公开的实施例提供的技术方案具有以下有益效果：

40、本技术提供的高速公路交通运行状态监测方法及系统中，首先通过采集目标高速公路卡口处的车辆通行次数，得到车流量数据，从所述车流量数据中提取每个采样时刻的车流积压量，对每个车流积压量进行滑动均值化，得到稳定车流积压集，通过所述稳定车流积压集确定在每个采样时刻下公路上所有车辆的车辆分布熵，根据目标高速公路在极端运行状态时的车流特征将所有车辆分布熵划分为多个标准熵分量，进而通过所有标准熵分量确定当前公路车辆运行的状态修正系数，采集车辆通行时间数据，通过所述状态修正系数和所述车辆通行时间数据确定每个采样时刻的车流状态决策域，进而根据所有车流状态决策域对目标高速公路的交通运行状态进行划分，得到多个运行状态监测域，基于各个运行状态监测域对目标高速公路交通运行状态进行观测。

41、由此可见本技术中，根据所述车流积压量提取目标高速公路上每个采样时刻的车辆分布的混乱程度，即：车辆分布熵，并对所有车辆分布熵进行熵量划分，得到多个标准熵分量，从而反映每个采样时刻的高速公路上车辆分布的混乱程度对公路运行状态的影响，根据所有标准熵分量确定状态修正系数来校正选取的状态指标之间的耦合性对高速公路运行状态的影响，从而根据状态修正系数对高速公路运行状态进行观测，通过引入每个采样时刻内高速公路上车辆的分布混乱程度来对决策树算法的运行状态的分类结果进行校正，避免了相互耦合的状态指标导致的观测结果的误差，进而提高了对目标高速公路运行状态的观测结果的准确性。