1.一种基于ETC数据的高速公路服务区驶入车流量估计方法,其特征在于,包括以下步骤:1)将高速公路根据ETC门架位置,将路段划分为若干个行驶路段;
2)基于高速公路历史ETC数据,分别得到历史数据中每一辆车辆通过其各个行驶路段的行程时间;
3)根据ETC位置得到每个行驶路段的长度,结合步骤2)的结果计算每一辆车在每一行驶路段的平均行程速度;
4)根据步骤3)的结果计算各个车辆通过服务区f邻近路段(i,j)平均速度比上通过服务区f所在路段(a,b)平均速度的值:其中:
pf(n)为车辆n通过服务区f邻近路段(i,j)平均速度比上通过服务区f所在路段(a,b)平均速度的值;
5)根据步骤3)中各个车辆通过服务区所在路段的平均速度和步骤4)中得到速度比值,建立层次聚类算法,判断车辆n是否进入服务区;
6)根据步骤5)分别计算不进入服务区的客车和货车从邻近上游收费站或ETC门架到目标服务区所需的平均行驶时间;
7)分别计算历史各个时间窗口客车和货车从邻近上游收费站到服务区之间的分流比例、从邻近上游ETC到服务区之间的分流比例;
8)计算估计时间窗为(ta,tb)的进入服务区f的车流量。
2.根据权利要求1所述的一种基于ETC数据的高速公路服务区驶入车流量估计方法,其特征在于,所述步骤2)中,具体包括如下步骤:
21)剔除掉ETC数据中重复的记录数据以及发生异常事件下的ETC数据;
22)根据ETC数据还原车辆的行驶轨迹,计算车辆n的在路段(i,j)上的行驶时间ti,j(n):
ti,j(n)=tj(n)‑ti(n)其中:
ti(n)为车辆n在上游ETC门架Si的通过时刻;
tj(n)为车辆n在下游ETC门架Sj的通过时刻。
3.根据权利要求1所述的一种基于ETC数据的高速公路服务区驶入车流量估计方法,其特征在于,所述步骤3)中,具体包括如下步骤:
31)根据步骤1)的路段划分,计算路段Li,i+1的长度li,i+1;
32)根据步骤2)得到的行驶时间ti,j(n),计算车辆n在路段(i,j)上的平均行程速度:
4.根据权利要求1所述的一种基于ETC数据的高速公路服务区驶入车流量估计方法,其特征在于,所述步骤4)中,具体包括如下步骤:其中:
pf(n)为车辆n在通过服务区f邻近路段(i,j)平均速度比上通过服务区f所在路段(a,b)平均速度的值;
为在历史时间窗口内车辆n通过服务区f所在路段(a,b)平均速度的值。
5.根据权利要求1所述的一种基于ETC数据的高速公路服务区驶入车流量估计方法,其特征在于,所述步骤5)中,具体包括如下:
51)确定终止条件簇的数目为2;
52)确定簇之间的邻近性为全链,计算公式为:其中:
C1和C2代表簇,P代表数据对象,|C1|,|C2|代表簇中数据对象的数目。
53)输入n个车辆的数据(pf(n),va,b(n)),并将每个对象当成一个簇;
54)根据两个簇中52)定义的相似度计算公式,找到最近的两个簇;
55)合并两个簇,生成新的簇的集合;
56)如果达到终止条件簇的数目,则终止;否则重复54)和55)。
57)输出划分两个类的边界条件(pf',va,b'),得到进入服务区和不进入服务区的条件为:
6.根据权利要求1所述的一种基于ETC数据的高速公路服务区驶入车流量估计方法,其特征在于,所述步骤6)中,具体包括如下步骤:
61)根据步骤1)路段划分,计算目标服务区f与其邻近上游收费站S的距离lSf;
62)根据步骤1)路段划分,计算目标服务区f与其邻近上游ETC门架E的距离lEf:
63)根据步骤3)车辆的在目标服务区所处路段(a,b)的平均速度,得到路段中不进入服务区客车和货车的平均速度,公式为:其中:
为服务区所在路段(a,b)不进入服务区车辆中客车的平均速度;
为服务区所在路段(a,b)不进入服务区车辆中货车的平均速度;
N0为服务区所在路段(a,b)不进入服务区车辆中客车的数量;
N1为服务区所在路段(a,b)不进入服务区车辆中货车的数量;
64)分别计算不进入服务区的客车和货车从邻近上游收费站到目标服务区所需的平均行驶时间,公式为:
其中:
lSf为服务区f与其邻近上游收费站S的距离;
为邻近上游收费站到目标服务区客车所需的平均行程时间;
为邻近上游收费站到目标服务区货车所需的平均行程时间;
65)计算不进入服务区的车辆从邻近上游ETC门架到目标服务区所需的平均行驶时间,公式为:
其中:
lEf为服务区f与其邻近上游ETC门架E的距离;
为邻近上游收费站到目标服务区客车所需的平均行程时间;
为邻近上游收费站到目标服务区货车所需的平均行程时间。
7.根据权利要求1所述的一种基于ETC数据的高速公路服务区驶入车流量估计方法,其特征在于,所述步骤7)中,具体包括如下步骤:
71)统计在时间窗口为(ti,tj)时邻近上游收费站上道流量Qs(ti,tj);
72)以步骤5)聚类算法的划分标准,统计在时间窗口为(ti,tj)时邻近上游收费站客车上道流量 货车上道流量
73)计算在时间窗口为(ti,tj)时邻近上游收费站客车上道分流系数、货车上道分流系数,公式如下:
(1)客车上道分流系数:其中 为客车上道分流系数;
(2)货车上道分流系数:其中 为货车上道分流系数;
74)统计在时间窗口为(ti,tj)时邻近上游ETC通过流量QE(ti,tj);
75)以步骤5)聚类算法的划分标准,统计在时间窗口为(ti,tj)时邻近上游ETC通过客车上道流量 货车上道流量
76)计算在时间窗口为(ti,tj)时邻近上游ETC客车通过分流系数、货车通过分流系数,公式如下:
(1)客车分流系数:
(2)货车分流系数:
8.根据权利要求1所述的一种基于ETC数据的高速公路服务区驶入车流量估计方法,其特征在于,所述步骤8)中,具体包括如下步骤:
81)确定估计进入服务区车流量的时间窗口为(ta,tb);
82)分别得到邻近上游收费站在时间窗口 内通过的客车流量在时间窗口 内通过的货车流量 计算公式如下:
其中:
为邻近上游收费站到目标服务区客车所需的平均行程时间;
为邻近上游收费站到目标服务区货车所需的平均行程时间;
为时间窗口为 时客车通过上游收费站的车流量;
为时间窗口为 时货车通过上游收费站的车流量;
为时间窗口为 时客车通过上游收费站的车流量;
为时间窗口为 时货车通过上游收费站的车流量;
83)分别统计邻近上游ETC门架在时间窗口 内通过的客车流量在时间窗口 内通过的货车流量 计算公式如下:
其中:
为邻近上游ETC门架到目标服务区客车所需的平均行程时间;
为邻近上游ETC门架到目标服务区货车所需的平均行程时间;
为时间窗口为 时客车通过上游ETC门架的车流量;
为时间窗口为 时货车通过上游ETC门架的车流量;
为时间窗口为 时客车通过上游ETC门架的车流量;
为时间窗口为 时货车通过上游ETC门架的车流量;
84)根据步骤7),分别计算邻近上游收费站上道车流量的分流系数,如下所示:(1)客车的分流系数:
其中:
是时间窗口为 时客车从上游收费站进入服务区的客车分流系数;
是前一天时间窗口为 时客车从上游收费站进入服务区的客车分流系数;
是前一周时间窗口为 时客车从上游收费站进入服务区的客车分流系数;
是时间窗口为 时客车从上游收费站进入服务区的客车分流系数;
li,j为邻近上游收费站到服务区的距离;
为客车在服务区所在路段的平均行程时间;
η1、η2是当公式计算出的客车分流系数值与实际客车分流系数值误差最小时取得的值。
(2)货车的分流系数:
其中:
是时间窗口为 时货车从上游收费站进入服务区的货车分流系数;
是前一天时间窗口为 时货车从上游收费站进入服务区的货车分流系数;
是前一周时间窗口为 时货车从上游收费站进入服务区的货车分流系数;
是时间窗口为 时货车从上游收费站进入服务区的货车分流系数;
为货车在服务区所在路段的平均行程时间;
η3、η4是当公式计算出的货车分流系数值与实际货车分流系数值误差最小时取得的值。
85)根据步骤7),分别计算邻近上游ETC门架通过车流量的分流系数,如下所示:(1)客车的分流系数:
其中:
是时间窗口为 时客车从邻近上游ETC门架进入服务区的客车分流系数;
是前一天时间窗口为 时客车从邻近上游ETC门架进入服务区的客车分流系数;
是前一周时间窗口为 时客车从邻近上游ETC门架进入服务区的客车分流系数;
是时间窗口为 时客车从邻近上游ETC门架进入服务区的客车分流系数;
li,j为邻近上游ETC门架到服务区的距离;
为客车在服务区所在路段的平均行程时间;
η5、η6是当公式计算出的客车分流系数值与实际客车分流系数值误差最小时取得的值。
(2)货车的分流系数:
其中:
是时间窗口为 时货车从邻近上游ETC门架进入服务区的客车分流系数;
是前一天时间窗口为 时货车从邻近上游ETC门架进入服务区的客车分流系数;
是前一周时间窗口为 时货车从邻近上游ETC门架进入服务区的客车分流系数;
是时间窗口为 时货车从邻近上游ETC门架进入服务区的客车分流系数;
为货车在服务区所在路段的平均行程时间;
li,j为邻近上游ETC门架到服务区的距离;
η7、η8是当公式计算出的货车分流系数值与实际货车分流系数值误差最小时取得的值。
86)计算时间窗为(ta,tb)进入服务区f的车流量,公式如下:其中, 为邻近上游收费站时间窗口 内通过的客车流量, 为邻近上游收费站时间窗口 内通过的货车流量,为邻近上游ETC门架在时间窗口 内通过的客车流量,为邻近上游ETC门架在时间窗口 内通过的货车流量,是时间窗口为 时上游收费站进入服务区的客车的分流系数, 是时间窗口为 时上游收费站进入服务区的货车的分流系数, 是时间窗口为 时上游ETC门架进入服务区的客车的分流系数, 是时间窗口为 时上游ETC门架进入服务区的货车的分流系数。