一种施工占道情景下高速公路交通量预测的方法及系统与流程

本说明书涉及高速公路交通量预测分析领域，尤其涉及一种施工占道情景下高速公路交通量预测的方法及系统。

背景技术：

1、随着城市化的不断发展道路交通得到了快速升级，而建设高速公路网也被认为是提高交通运行效率，改善居民出行条件，应对高速增长地交通需求的重要手段。为了充分发挥高速公路网的优势，精准的交通量预测或通行需求能力分析备受关注，其对于高速公路的正常运行、交通管理和出行者的体验都具有积极作用，在提高交通效率、降低交通拥堵、增强交通安全性，并为交通规划和决策等方面提供可靠的数据支持。

2、传统的交通量预测主要基于历史交通数据并结合统计模型展开，除此之外，基于机器学习的方法可以结合交通流量大数据充分挖掘交通量的时空特征进行较好的交通量预测。然而，在高速公路的建设、维护和改造过程中，由于施工占道、道路封闭或交通限制等因素，往往会导致交通流量的不稳定和异常，可能会引发临时性的交通拥堵、路径变化和出行行为改变，从而使得常规预测模型的预测精度受限。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本说明书一个或多个实施例提供了一种施工占道情景下高速公路交通量预测的方法及系统。

2、本说明书一个或多个实施例采用下述技术方案：

3、本说明书一个或多个实施例提供一种施工占道情景下高速公路交通量预测的方法，方法包括：

4、获取预设预测区域内的高速公路网结构数据，以基于所述高速公路网结构数据构建高速公路有向图，并基于所述高速公路有向图的相关节点数据提取所述预设预测区域的od矩阵；

5、根据所述高速公路有向图与所述预设预测区域内的od矩阵，统计所述预设预测区域内各路段的历史通行能力；

6、基于预设预测区域内的施工占道情况与预置施工占道情况的等级分类，确定各路段的施工占道等级，并基于折减系数对所述施工占道等级与路段通行的关键因素进行表示，获得预设预测区域内各路段的实际通行能力；

7、基于所述实际通行能力与所述历史通行能力，确定所述预设预测区域内的待分流路段，并根据预设引力场模型确定各待分流路段与各待分流路段的替换通行路段的通行概率；

8、基于所述通行概率对预设预测区域所述预设预测区域内高速公路网的实际交通量进行预测。

9、可选地，在本说明书一个或多个实施例中，所述获取预设预测区域内的高速公路网结构数据，以基于所述高速公路网结构数据构建高速公路有向图，具体包括：

10、以行政区域为边界对高速公路网进行划分，以获得各预设预测区域内的高速公路网结构数据；其中，所述高速公路网结构数据包括：边界门架数据、预测区域内收费站数据、互通立交数据、高速公路路段数据；

11、对所述高速公路网结构数据进行分类，以获得高速公路有向图的节点集合与边集合；其中，所述节点集合包括：预设预测区域内的各边界门架数据、预测区域内收费站数据、互通立交数据；所述边集合包括：预设预测区域内的各高速公路路段数据；

12、基于所述高速公路有向图的节点集合与边集合建立所述预设预测区域内的高速公路有向图。

13、可选地，在本说明书一个或多个实施例中，基于所述高速公路有向图的相关节点数据提取所述预设预测区域的od矩阵，具体包括：

14、确定所述高速公路有向图中的收费站节点与边界门架，以分别获取所述预测区域内收费站与所述边界门架的进站车辆id信息与出站车辆id信息；

15、分别对比所述预测区域内收费站的进站车辆id信息与所述出站车辆id信息，以及所述边界门架与所述预测区域内收费站的进站车辆id信息与出站车辆id信息，以确定初始od矩阵的起点与终点；

16、基于所述初始od矩阵的起点与终点确定初始od矩阵的区域范围，以将所述区域范围内的通行量作为所述初始od矩阵的矩阵元素，获得预设预测区域的od矩阵。

17、可选地，在本说明书一个或多个实施例中，分别对比所述预测区域内收费站的进站车辆id信息与所述出站车辆id信息，以及所述边界门架与所述预测区域内收费站的进站车辆id信息与出站车辆id信息，以确定初始od矩阵的起点与终点，具体包括：

18、对比所述预测区域内收费站的进站车辆id信息与所述出站车辆id信息，若确定具有所述预测区域内收费站的进站车辆id信息与所述出站车辆id信息，且所述预测区域内收费站的进站车辆id信息与所述出站车辆id信息一致，则确定初始od矩阵的起点与终点为预测区域内收费站；

19、若所述预测区域内收费站的进站车辆id信息与所述出站车辆id信息不一致，则基于所述节点集合中各边界门架的出站车辆id信息确定对应的边界门架为起点，且确定该预测区域内收费站为终点；

20、若确定具有所述进站车辆id信息且不具有所述出站车辆id信息，则确定初始od矩阵的起点为该预测区域内收费站，并基于所述节点集合中各边界门架的出站车辆id信息，确定对应的边界门架为所述初始od矩阵的终点；

21、对比所述边界门架与所述预测区域内收费站的进站车辆id信息与出站车辆id信息，若确定具有所述边界门架的进站车辆id信息与出站车辆id信息，且所述预测区域内收费站不具有进站车辆id信息与出站车辆id信息，则基于所述边界门架的时间顺序确定初始od矩阵的起点边界门架与终点边界门架。

22、可选地，在本说明书一个或多个实施例中，根据所述高速公路有向图与所述预设预测区域的od矩阵，统计所述预设预测区域内各路段的历史通行能力，具体包括：

23、基于所述预设预测区域的od矩阵所对应的起点与终点，确定所述预设预测区域内的多个路段；

24、确定各所述路段在所述高速公路有向图上相应的边，并获取所述相应的边所对应的路段交通量，以基于所述路段交通量确定所述路段的通行能力。

25、可选地，在本说明书一个或多个实施例中，基于折减系数对所述施工占道等级与路段通行的关键因素进行表示，获得预设预测区域内各路段的实际通行能力，具体包括：

26、获取所述施工占道等级与路段通行的关键因素的折减系数；

27、基于所述折减系数对各节点间路段的实际交通量进行加权处理，获得预设预测区域内各路段的实际通行能力；其中，所述实际通行能力为：

28、，，，，，占道长度，重型车比例和限速相关关键因素的折减系数，为节点间路段的实际交通量。

29、可选地，在本说明书一个或多个实施例中，基于所述实际通行能力与所述历史通行能力，确定所述预设预测区域内的待分流路段，并根据预设引力场模型确定各待分流路段与各待分流路段的替换通行路段的通行概率，具体包括：

30、对比所述实际通行能力与所述历史通行能力，以获得通行能力具有变化的路段作为所述预设预测区域内的待分流路段，以基于所述高速公路网有向图确定所述待分流路段的替换通行路段；

31、获取所述待分流路段与所述替换通行路段的引力场参数，以将所述引力场参数代入所述预设引力场模型，获得各待分流路段与各待分流路段的替换通行路段的通行概率；所述预设引力场模型为：，为路段的通行概率；引力场参数包括：路段的最小通行能力、路段的实际交通量、路段的通行成本以及引力场模型的可调节参数。

32、可选地，在本说明书一个或多个实施例中，基于所述通行概率对预设预测区域所述预设预测区域内高速公路网的实际交通量进行预测，具体包括：

33、获取各路段的通行概率，以对各所述通行概率进行标准化处理，获得标准化通行概率；

34、根据所述标准化通行概率对所述预设预测区域内各路段的交通量，进行更新分配，获得所述预测区域内各路段的预测交通量。

35、可选地，在本说明书一个或多个实施例中，根据所述标准化通行概率对所述预设预测区域内各路段的交通量，进行更新分配，获得所述预测区域内各路段的预测交通量，具体包括：

36、确定与所述标准化通行概率相路段的路况类型；其中，所述路况类型包括：有施工占道路况、无施工占道路况；

37、基于所述路况类型将所述标准化通行概率代入相对应的预置交通量分配公式中，对各路段的交通量进行更新分配，获得所述预测区域内各路段的预测交通量；其中，所述预置交通量分配公式包括：

38、无施工占道路况下的预置交通量分配公式：，，为标准化通行概率，为最小通行概率，为最大通行概率；

39、有施工占道路况下的预置交通量分配公式：。

40、本说明书一个或多个实施例提供一种施工占道情景下高速公路交通量预测的系统，系统包括：

41、构建单元，用于获取预设预测区域内的高速公路网结构数据，以基于所述高速公路网结构数据构建高速公路有向图，并基于所述高速公路有向图的相关节点数据提取所述预设预测区域的od矩阵；

42、历史通行能力计算单元，用于根据所述高速公路有向图与所述预设预测区域内的od矩阵，统计所述预设预测区域内各路段的历史通行能力；

43、实际通行能力计算单元，用于基于预设预测区域内的施工占道情况与预置施工占道情况的等级分类，确定各路段的施工占道等级，并基于折减系数对所述施工占道等级与路段通行的关键因素进行表示，获得预设预测区域内各路段的实际通行能力；

44、通行概率确定单元，用于基于所述实际通行能力与所述历史通行能力，确定所述预设预测区域内的待分流路段，并根据预设引力场模型确定各待分流路段与各待分流路段的替换通行路段的通行概率；

45、交通量预测单元，用于基于所述通行概率对预设预测区域所述预设预测区域内高速公路网的实际交通量进行预测。

46、本说明书实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到以下有益效果：

47、将高速公路的路网结构抽象为具有节点-边集合的有向图，进而构建能够表述高速公路中各路段通行能力的od矩阵，实现了为预测施工占道情景下高速公路交通量提供精确数据支撑的效果。而通过获取不同施工占道情况下的折减系数判定实际通行能力后，充分考虑了不同施工占道情况对于路段通行能力的影响，提高了实时监测实际通行能力的准确性，而基于预设引力场模型确定各待分流路段与各待分流路段的替换通行路段的通行概率，实现了以预设引力场模型来模拟驾驶员对不同路段的主观选择，进而确定各个路段的通行概率，方便了从驾驶员的角度对交通量进行重新分配获得各路段重新分配后的预测交通量。