高速公路智慧服务区车流量预测方法及管理方法与流程

本发明涉及服务区管理方法，特别涉及一种高速公路智慧服务区车流量预测方法及管理方法。

背景技术：

1、高速公路服务区是为乘客和司机提供停留休息的场所，设置有停车场、公共厕所、加油站、车辆修理所、餐饮与小卖部等设施，平均间距约50千米。服务区的服务能力是影响高速公路通行效率和出行体验感的重要因素之一。

2、随着新能源行业的发展，电动汽车的市场占有率逐年提高。为了适应市场需求，高速公路服务区也建设投入了充电桩。然而现有的服务区管理针对车位基本处于疏于管理的状态，或者依靠人工进行管理，并且没有针对可充电车位和不可充电车位进行分开监控。相比于燃油车，电动汽车需要相对较长的时间进行充电，尤其是节假日，高速公路车流量较大，传统的服务区管理方式容易导致服务区拥堵或者物资调配不合理的问题。因此，合理预测进入服务区的车流量，并根据预测车流量对服务区进行管理，可以使得服务区的车位以及物资得到合理化利用，具有较好的应用前景。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是提供一种高速公路智慧服务区车流量预测方法，对进入服务区的电动小型汽车和非电动小型汽车的车流量分开进行预测，并根据各车型预测的车流量对服务区的车位以及物资进行管理，使得服务区的车位以及物资得到合理化利用。

2、为了解决上述技术问题，本发明提供一种高速公路智慧服务区车流量预测方法，包括如下步骤：

3、(1)统计入区率：分别以电动小型汽车、非电动小型汽车、客车、货车为对象，获取服务区上游etc门架和下游etc门架的历史数据，并根据获取的历史数据进行数据分析，分析出驶离高速、进入服务区以及未进入服务区的车流量，然后计算出历史各时间段每种车型的入区率，以及对应的日期、时间段、天气和星期几；

4、(2)构建入区率预测模型：依据统计的不同车型的入区率、日期、时间段、天气和星期几，基于卷积神经网络模型，经过训练，确定模型参数，构建不同车型的入区率预测模型；

5、(3)确定下一时间段预测入区率：将下一时间段对应的日期、季节、时间段、天气和周几输入到入区率预测模型，生成下一时间段的预测入区率p1；

6、(4)修正预测入区率：统计上一时间段的实际入区率p0'，并将上一时间段的实际入区率与计算得到的预测入区率p0作比，比值记作k；即k＝p0'/p0；则下一时间段修正后的预测入区率p1修＝[(k-1+x)/x]*p1；其中1≦x≦10；；

7、(5)获取高速公路预测车流量数据：获取公路车流量预测系统中服务区上游etc门架针对各种车型的高速公路预测车流量数据q0；

8、(6)修正高速公路预测车流量：统计上一时间段的实际高速公路车流量q0'，并将q0'与计算得到的上一时间段高速公路预测车流量q0作比，比值记作n；即n＝q0'/q0；则下一时间段修正后的预测入区率q1修＝[(n-1+y)/x]*q1；其中1≦y≦10；

9、(7)计算服务区预测车流量：根据p1修和q1修计算各车型下一时间段进入服务区的预测车流量m，m＝p1修*q1修。

10、进一步，所述x＝2；y＝2。

11、本发明还提供一种高速公路智慧服务区管理方法，包括如下步骤：

12、s1、服务区车流量预测系统将根据高速公路智慧服务区车流量预测方法计算得到的各车型下一时间段进入服务区的预测车流量数据发送给车位管理系统的控制中心；

13、s2、车位管理系统的控制中心根据预测的各车型的数量以及统计的车位使用情况对车位进行管理。

14、进一步的，所述车位管理包括：

15、s21、初步判断各车型对应的车位是否充足：基于车位占用监测单元的数据，统计当前时间各车型被占用的车位数量，根据各种类型的车位总数量，计算得到处于空闲状态的各车型车位数量；再根据不同车型预测的服务区车流量，判断每个车型的车位是否充足：当剩余车位数量大于等于预测的车流量时，认定该车型的车位充足；当剩余车位数量小于预测的车流量时，认定该车型的车位不足；电动小型汽车对应的车位为可充电车位，非电动小型汽车对应的车位为不可充电车位；

16、s22、车位类型判定：根据充电故障监测单元的结果判定充电桩是否发生故障，将故障充电桩对应的可充电车位临时判定为不可充电车位；

17、s23、跨车型车位调度：当可充电车位不足，且不可充电车位充足时，根据充电枪在位监测单元的结果判定被占用的可充电车位是否处于充电状态，统计处于非充电状态且被占用的可充电车位的数量，记为a，并计算不可充电车位富余的车位数量，记为b；若a>b，则通知b个占用了可充电车位且处于非充电状态的车主将车转移到不可充电车位；若a≦b,则通知a个占用了可充电车位且处于非充电状态的车主将车转移到不可充电车位；当可充电车位充足，且不可充电车位不足时，统计富余的可充电车位的数量，记为c,并将c并入非电动小型汽车对应的车位数量，重新与预测的非电动小型汽车服务区车流量进行对比，判断车位是否充足。

18、进一步的，与所述车位管理系统的控制中心连接的引导显示单元设置在高速公路服务区出口或者服务区的入口处；所述引导显示单元用于显示小型汽车的剩余可充电车位数及剩余不可充电车位数、客车剩余车位数、货车剩余车位数。

19、进一步的，所述车位管理系统还与预约系统连接；使用者可以通过所述预约系统预定目标服务区特定时间段的对应类型的车位；在步骤s21判断车位是否充足时，被预约的车位在对应的时间段视为被占用车位。

20、进一步的，所述车位管理系统还设置有车辆驶入检测单元和车辆驶出检测单元，分别用于监测是否有车辆驶入以及是否有车辆驶出；根据车辆驶入检测单元和车辆驶出检测单元的结构，对整个服务区的总的剩余车位数进行动态管理：当有车辆驶入时，令整个服务区的剩余车位数减一，当有车辆驶出时，令整个服务区的剩余车位数加一。

21、进一步的，还将整个服务区的剩余车位数与统计的各车型的剩余车位数之和进行对比，若两个数据不一致，则提醒异常。

22、进一步的，还包括物资管理：将各车型下一时间段进入服务区的预测车流量数据发送给物资管理系统，用于提醒服务区的管理人员根据预测车流量对物资进行调配。

23、本发明有益效果：

24、(1)本发明针对电动小型汽车、非电动小型汽车、客车、货车为对象，基于卷积神经网络模型，进行入区率预测，并根据上一时间段的实际入区率以及实际高速公路车流量对预测的入区率和预测的高速公路车流量进行修正，并根据修正后的入区率和高速公路车流量计算下一时间段进入服务区的各车型的流量。相比于传统的服务区车流量算法，一方面将电动小型汽车和非电动小型汽车区分开进行预测，为后面车位的管理提供数据基础；另一方面利用上一时间段的实际值与预测值的比值，对下一时间段的预测值进行修正，使得预测得到的服务区的车流量可以根据实际情况快速响应，预测值更加精准。

25、(2)根据各车型下一时间段进入服务区的预测车流量数据对服务区的车位以及物资进行管理，可以使得服务区的车位以及物资得到合理化利用。