一种路权交易道路运行状态动态识别装置及方法与流程

本发明涉及交通管理，特别涉及一种路权交易道路运行状态动态识别装置及方法。

背景技术：

1、我国基础设施特许经营政策文件下发后，城市基础设施建设将迎来新的高潮，其中路权交易道路作为一种新的市政道路投融资建设和运营模式，能更好满足地方政府建设要求，减轻ppp项目债务压力。但是路权交易道路由于需要兼顾收费及通行效率，需要动态开展路权交易道路状态识别监测，因此运行状态识别成为其发挥功能的关键。

2、现有城市道路交通状态识别一般是采用视频现场识别、浮动车车速标定等方式，但存在数据来源单一、状态分类缺乏依据、分类精度偏低等问题，不利于道路交通运行状态监测的智能化、数字化。因此，需要设计一种能融合车流量和速度数据，制定科学的状态划分依据的路权交易道路状态识别方法和装置。

技术实现思路

1、针对现有技术的路权交易道路运行状态识别精度偏低的技术问题，本发明提出一种路权交易道路运行状态动态识别装置及方法。

2、为了实现上述目的，本发明提供以下技术方案：

3、一种路权交易道路运行状态动态识别装置，包括流量感应模块、浮动车感知模块、处理模块；

4、所述流量感应模块安装在路面开挖槽内，用于检测经过的车辆数量；

5、所述浮动车感知模块安装在浮动车车辆上，实时发出浮动车经度、纬度、时间信息；

6、所述处理模块，用于根据车辆数量、浮动车经度、纬度、时间信息实时计算路权交易道路运行状态。

7、优选地，所述流量感应模块由压力传感器、减震弹簧、拱形外壳、固定安装槽、电缆、计数器组成；其中，固定安装槽外侧设置有拱形外壳，拱形外壳通过螺栓螺母安装在路面开挖槽内；压力传感器固定安装在固定安装槽中，且通过减震弹簧与拱形外壳连接；压力传感器通过电缆连接计数器。

8、优选地，所述固定安装槽为铁质金属框架。

9、优选地，所述拱形外壳为钢制空心半椭圆形部件，设置有8个圆形槽孔，用于安装螺栓螺母。

10、优选地，所述浮动车感知模块由浮动车gps仪、传送天线组成。

11、优选地，还包括存储模块；所述存储模块由硬盘组成，存储城市gis路网、浮动车数据信息。

12、优选地，还包括显示模块；所述显示模块为led显示屏，用于显示道路运行等级，并分别用不同颜色进行标注。

13、本发明还提供一种路权交易道路运行状态动态识别方法，具体包括以下步骤：

14、s1：从存储模块的历史数据中，提取道路交通量q(i，j)，表示第j个子路段第i个时间段的道路交通量；i∈[1，n]，n为时间段的总数量，j∈[1，m]，m为子路段总数量；

15、s2：根据道路交通量计算道路的平均运行车速：

16、

17、公式(1)中，v(i，j)表示第j个子路段第i个时间段的平均运行车速；lc为第c辆车在第j个子路段的通行里程，tc为第c辆车在第j个子路段的通行时长；p为第i个时段内去重后车辆总数量；

18、s3：以道路的平均运行车速为横坐标，道路交通量为纵坐标，构建二维坐标散点图；

19、s4：通过均值切分法将二维坐标散点图划分为k个簇，分别确定每个簇的第一质心点；

20、s5：计算每个簇中第一质心点到其它数据点的欧拉距离；再遍历计算每个第一质心点到各数据点距离，将每个数据点划入欧拉距离最小对应的质心点簇；

21、s6：将每个簇中第一质心点和所有数据点的欧拉距离累加得到总距离特征值ba，表示第a个簇的总距离特征值；

22、s7：更新第一质心点，令质心点簇中均值点为该簇的第二质心点；

23、s8：重重复s4-s7，当每个簇的ba值不再变化时终止迭代，并以当前第二质心点为每个簇的第三质心点；

24、s9：计算最优簇的数量特征值；

25、s10：令k＝k+1，k<6，重复s4-s9,令db值为最小值时的k值为最优簇数量，并以该簇数量下的第三质心点为第四质心点，即最终质心点，在二维坐标散点图中生成簇分类图；

26、s11：实时获取目标路段的车辆数量信息、浮动车信息，将目标路段的坐标放入簇分类图中，确定目标路段当前所处的簇，并根据不同簇识别目标路段的交通运行状态。

27、优选地，所述s4中，第一质心点的计算公式为：

28、

29、公式(1)中，aa表示第a个簇中第一质心点的坐标，a∈[1，k]；k表示簇数量；xmax表示第a个簇中平均运行车速的最大值；xmin表示第a个簇中平均运行车速的最小值；ymax表示第a个簇中道路交通量的最大值；ymin表示第a个簇中道路交通量的最小值。

30、优选地，所述s9中，数量特征值的计算公式为：

31、

32、公式(3)中，db表示最优簇的数量特征值；k表示簇数量；为第f个簇中每个数据点与第三质心点之间的平均欧拉距离；为第g个簇中每个数据点与第三质心点之间的平均欧拉距离；df，g为第f个簇和第g个簇的第三质心点之间的欧拉距离；d(f，g)表示中间参数。

33、综上所述，由于采用了上述技术方案，与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：

34、本发明在工作时，流量感应装置中的压力传感器实时采集压力信号，当连续2次及3次压力数值相同时，计数器会记录一次车辆通行；再结合安装在车辆上的浮动车感知装置实时发出浮动车经度、纬度、时间字段信息，生成的坐标点放入簇分类图中，识别出目标路段当前所处簇，并根据不同簇识别出道路的交通运行状态，最大簇数量状态下包括完全畅通、基本畅通、轻度拥堵、中度拥堵、严重拥堵5个状态，并将状态信息发送至液晶显示装置，当路段状态为严重拥堵时，高音喇叭将发出语音提示。当计算出的簇数量为4个时，状态包括基本畅通、轻度拥堵、中度拥堵、严重拥堵4类。

技术特征：

1.一种路权交易道路运行状态动态识别装置，其特征在于，包括流量感应模块、浮动车感知模块、处理模块；

2.如权利要求1所述的一种路权交易道路运行状态动态识别装置，其特征在于，所述流量感应模块由压力传感器、减震弹簧、拱形外壳、固定安装槽、电缆、计数器组成；其中，固定安装槽外侧设置有拱形外壳，拱形外壳通过螺栓螺母安装在路面开挖槽内；压力传感器固定安装在固定安装槽中，且通过减震弹簧与拱形外壳连接；压力传感器通过电缆连接计数器。

3.如权利要求2所述的一种路权交易道路运行状态动态识别装置，其特征在于，所述固定安装槽为铁质金属框架。

4.如权利要求2所述的一种路权交易道路运行状态动态识别装置，其特征在于，所述拱形外壳为钢制空心半椭圆形部件，设置有8个圆形槽孔，用于安装螺栓螺母。

5.如权利要求1所述的一种路权交易道路运行状态动态识别装置，其特征在于，所述浮动车感知模块由浮动车gps仪、传送天线组成。

6.如权利要求1所述的一种路权交易道路运行状态动态识别装置，其特征在于，还包括存储模块；所述存储模块由硬盘组成，存储城市gis路网、浮动车数据信息。

7.如权利要求1所述的一种路权交易道路运行状态动态识别装置，其特征在于，还包括显示模块；所述显示模块为led显示屏，用于显示道路运行等级，并分别用不同颜色进行标注。

8.如权利要求1-7任一项所述装置的一种路权交易道路运行状态动态识别方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

9.如权利要求8所述的一种路权交易道路运行状态动态识别方法，其特征在于，所述s4中，第一质心点的计算公式为：

10.如权利要求8所述的一种路权交易道路运行状态动态识别方法，其特征在于，所述s9中，数量特征值的计算公式为：

技术总结本发明公开一种路权交易道路运行状态动态识别装置及方法，包括流量感应模块、浮动车感知模块、处理模块；所述流量感应模块安装在路面开挖槽内，用于检测经过的车辆数量；所述浮动车感知模块安装在浮动车车辆上，实时发出浮动车经度、纬度、时间信息；所述处理模块，用于根据车辆数量、浮动车经度、纬度、时间信息实时计算路权交易道路运行状态。本发明结合安装在车辆上的浮动车感知装置实时发出浮动车经度、纬度、时间字段信息，生成的坐标点放入簇分类图中，识别出目标路段当前所处簇，并根据不同簇识别出道路的交通运行状态，最大簇数量状态下包括完全畅通、基本畅通、轻度拥堵、中度拥堵、严重拥堵5个状态。技术研发人员：程龙春,张晓阳,程丹,胡艳艳,李幸谕,李金宴,张磊,徐韬,朱叶茹,王川,段佐刚,吴昊受保护的技术使用者：重庆设计集团有限公司城市建设策略研究院技术研发日：技术公布日：2024/6/13