一种自由流速度的计算方法和装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及监控技术领域，尤其涉及一种自由流速度的计算方法和装置。
【背景技术】
[0002] 随着汽车数量的增加，给城市道路带来越来越大的压力，道路拥塞情况越来越多。 为了更好的为车辆行驶做引导，减轻道路压力，提高道路流畅度，减少司机的时间开销，通 常使用TPI(TrafficPerformanceIndex，道路交通运行指数）来综合反映路网交通拥堵 状况，TPI的取值为0-10,0-2表示路网处于畅通状态，3-4表示路网处于基本畅通状态，5-6 表示路网处于轻度拥堵状态，7-8表示路网处于中度拥堵状态，9-10表示路网处于严重拥 堵状态。
[0003] 目前，TPI由平均行驶车速和自由流速度决定，如TPI= (Ι-V/Vf)X10。V为路段 的平均行驶车速，可实时获取。Vf为路段的自由流速度，自由流速度是指不受上下游条件影 响的情况下，路段畅通时的车辆自由行驶速度，在这样的条件下，车辆自由行驶速度通常接 近路段的限速上限，因此，将路段的限速上限作为该路段的自由流速度。TPI为道路交通运 行指数。
[0004] 在城市道路中，路段会受到交通管制、红绿灯、行人等各种因素的影响，因此车辆 自由行驶速度不会达到路段的限速上限，即该路段的自由流速度无法达到该路段的限速上 限。显然将路段的限速上限直接作为自由流速度，会导致自由流速度的选取并不准确，继而 导致计算出的TPI与实际路况不相符。
【发明内容】
[0005] 本发明提供一种自由流速度的计算方法，针对监控路段，第一前端设备用于采集 所述监控路段的入口处的过车数据，第二前端设备用于采集所述监控路段的出口处的过车 数据，所述方法包括以下步骤：
[0006] 针对连续N个第一时段中的每个第一时段，获取所述第一前端设备在所述第一时 段采集到的第一历史数据和所述第二前端设备在所述第一时段采集到的第二历史数据，并 利用所述第一历史数据和所述第二历史数据，确定在所述第一时段内经过所述监控路段的 每个车辆的第一平均速度；从所述每个车辆的第一平均速度中筛选出位于特定速度区间的 第一平均速度，并利用位于特定速度区间的第一平均速度计算所述第一时段的第二平均速 度；
[0007] 利用所述N个第一时段分别对应的第二平均速度，计算第二时段对应的第三平均 速度，并利用所述第二时段对应的第三平均速度计算自由流速度。
[0008] 所述利用所述第一历史数据和所述第二历史数据，确定在所述第一时段内经过所 述监控路段的每个车辆的第一平均速度的过程，具体包括：针对在所述第一时段内经过所 述监控路段的每个车辆，利用所述车辆对应的第一历史数据确定所述车辆进入所述监控路 段的第一时间，并利用所述车辆对应的第二历史数据确定所述车辆离开所述监控路段的第 二时间；利用所述第一时间和所述第二时间确定所述车辆在所述监控路段的行驶时间，并 利用所述行驶时间以及所述监控路段的长度计算所述车辆的第一平均速度；
[0009] 所述从每个车辆的第一平均速度中筛选出位于特定速度区间的第一平均速度的 过程，具体包括：获得所述监控路段的第一限速区间和第二限速区间，并取所述第一限速区 间和所述第二限速区间的交集为所述特定速度区间；针对在所述第一时段内经过所述监控 路段的每个车辆，当所述车辆的第一平均速度位于所述特定速度区间时，保留所述车辆的 第一平均速度；当所述车辆的第一平均速度不位于所述特定速度区间时，删除所述车辆的 第一平均速度；其中，所述第一限速区间是从￥_到V_，所述第二限速区间是从0. 6￥_到 V_，V_是所述监控路段的最小限速，V_是所述监控路段的最大限速。
[0010] 所述利用位于特定速度区间的第一平均速度计算所述第一时段的第二平均速度 的过程，具体包括：将所述特定速度区间划分成k个速度子区间，为位于特定速度区间的每 个第一平均速度找到对应的速度子区间，统计每个速度子区间对应的第一平均速度数量， 并得到每个速度子区间与对应的第一平均速度数量的对应关系；针对每个速度子区间，利 用所述速度子区间与对应的第一平均速度数量的对应关系，为所述速度子区间分配权重参 数，并利用所述速度子区间对应的所有第一平均速度，计算所述速度子区间对应的第四平 均速度；利用所述k个速度子区间中的每个速度子区间分别对应的权重参数以及第四平均 速度，计算所述第一时段的第二平均速度。
[0011] 针对所述k个速度子区间中的每个速度子区间，所述利用所述速度子区间与对应 的第一平均速度数量的对应关系，为所述速度子区间分配权重参数的过程，具体包括：按照 从低速子区间到高速子区间的顺序，对所述k个速度子区间进行排序；确定第i个速度子 区间的第一子权重参数ql为（2*i) / [ (1+k) *k]，并根据速度子区间对应的第一平均速度数 量，确定第i个速度子区间的第二子权重参数q2为》
;其中，i的取值 为1，2，…，k，为第i个速度子区间对应的第一平均速度数量，nj为第j个速度子区间 对应的第一平均速度数量；高速子区间的第一子权重参数大于低速子区间的第一子权重参 数，第一平均速度数量小的第二子权重参数大于第一平均速度数量大的第二子权重参数； 计算所有速度子区间的第一子权重参数对应的权重比值λ及所有速度子区间的第二子 权重参数对应的权重比值λ2，并计算所述第i个速度子区间的权重参数具体为：（第i个 速度子区间的第一子权重参数*所述权重比值λ^ + (第i个速度子区间的第二子权重参 数*所述权重比值λ2)。
[0012] 所述利用所述Ν个第一时段分别对应的第二平均速度，计算第二时段对应的第三 平均速度的过程，具体包括：计算所述第二时段对应的第三平均速度为
心其 中，所述i的取值为1，2, -·，Ν，所述ηι为第i个第一时段对应的筛选出的第一平均速度数 量，所述η为N个第一时段对应的所有筛选出的第一平均速度数量，所述I为第i个第一 时段对应的第二平均速度；
[0013] 所述利用第二时段对应的第三平均速度计算自由流速度的过程，具体包括：将所 述第二时段对应的第三平均速度作为自由流速度；或者，利用连续Μ个第二时段对应的第 三平均速度计算自由流速度；利用连续Μ个第二时段对应的第三平均速度计算自由流速度 的过程，具体包括：计算自由流速度为
％其中，所述j的取值为1，2, -·，Μ， 所述m,为第j个第二时段对应的筛选出的第一平均速度数量，所述m为Μ个第二时段对应 的所有筛选出的第一平均速度数量，所述V,为第j个第二时段对应的第三平均速度。
[0014] 本发明提供一种自由流速度的计算装置，针对监控路段，第一前端设备用于采集 所述监控路段的入口处的过车数据，第二前端设备用于采集所述监控路段的出口处的过车 数据，所述自由流速度的计算装置具体包括：
[0015] 确定模块，用于针对连续N个第一时段中的每个第一时段，获取所述第一前端设 备在所述第一时段采集到的第一历史数据和所述第二前端设备在所述第一时段采集到的 第二历史数据，利用所述第一历史数据和所述第二历史数据，确定在所述第一时段内经过 所述监控路段的每个车辆的第一平均速度；
[0016] 筛选模块，用于针对所述确定模块确定的每个车辆的第一平均速度，从所述每个 车辆的第一平均速度中筛选出位于特定速度区间的第一平均速度；
[0017] 计算模块，用于针对筛选模块筛选出的位于特定速度区间的第一平均速度，利用 位于特定速度区间的第一平均速度计算所述第一时段的第二平均速度；以及，利用所述N 个第一时段分别对应的第二平均速度，计算第二时段对应的第三平均速度，并利用所述第 二时段对应的第三平均速度计算自由流速度。
[0018] 所述确定模块，具体用于在利用所述第一历史数据和所述第二历史数据，确定在 所述第一时段内经过所述监控路段的每个车辆的第一平均速度的过程中，针对在所述第一 时段内经过所述监控路段的每个车辆，利用所述车辆对应的第一历史数据确定所述车辆进 入所述监控路段的第一时间，并利用所述车辆对应的第二历史数据确定所述车辆离开所述 监控路段的第二时间；利用所述第一时间和所述第二时间确定所述车辆在所述监控路段的 行驶时间，并利用所述行驶时间以及所述监控路段的长度计算所述车辆的第一平均速度；
[0019] 所述筛选模块，具体用于在从所述每个车辆的第一平均速度中筛选出位于所述特 定速度区间的第一平均速度的过程中，获得所述监控路段的第一限速区间以及第二限速区 间，并取所述第一限速区间以及所述第二限速区间的交集为所述特定速度区间；针对在所 述第一时段内经过所述监控路段的每个车辆，当所述车辆的第一平均速度位于所述特定 速度区间时，则保留所述车辆的第一平均速度；当所述车辆的第一平均速度不位于所述特 定速度区间时，则删除所述车辆的第一平均速度；其中，所述第一限速区间具体是WV_到 V_，所述第二限速区间具体是从0. V_，所述V_是所述监控路段的最小限速，所述 乂_是所述监控路段的最大限速。
[0020] 所述计算模块，具体用于在利用位于特定速度区间的第一平均速度计算所述第一 时段的第二平均速度的过程中，将所述特定速度区间划分成k个速度子区间，为位于特定 速度区间的每个第一平均速度找到对应的速度子区间，统计每个速度子区间对应的第一平 均速度数量，并得到每个速度子区间与对应的第一平均速度数量的对应关系；针对每个速 度子区间，利用所述速度子区间与对应的第一平均速度数量的对应关系，为所述速度子区 间分配权重参数，并利用所述速度子区间对应的所有第一平均速度，计算所述速度子区间 对应的第四平均速度；利用所述k个速度子区间中的每个速度子区间分别对应的权重参数 以及第四平均速度，计算所述第一时段的第二平均速度。
[0021] 针对k个速度子区间中的每个速度子区间，所述计算模块，具体用于在利用所述 速度子区间与对应的第一平均速度数量的对应关系，为所述速度子区间分配权重参数的过 程中，按照从低速子区间到高速子区间的顺序，对所述k个速度子区间进行排序；确定第i 个速度子区间的第一子权重参数ql为（2*i) / [ (1+k) *k]，并根据速度子区间对应的第一平 均速度数量，确定第i个速度子区间的第二子权重参数q2为
；其中， i的取值为1，2，…，k，叫为第i个速度子区间对应的第一平均速度数量，nj为第j个速 度子区间对应的第一平均速度数量；高速子区间的第一子权重参数大于低速子区间的第一 子权重参数，第一平均速度数量小的第二子权重参数大于第一平均速度数量大的第二子权 重参数；计算所有速度子区间的第一子权重参数对应的权重比值λi以及