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基于公交车gps数据的城市道路偶发性拥堵检测与系统实现

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基于公交车GPS数据的城市道路偶发性拥堵检测与系统实现

作者：崔德冠重庆大学

学位级别：硕士

城市道路偶发性拥堵检测可为交通诱导、应急处理等提供支持和参考,有助于提高现代交通管理和服务水平。城市道路偶发性拥堵具有偶然性,发生的时间、地点不确定,现有的算法主要用于高速路,在城市道路偶发性拥堵检测方面难以取得满意的效... 详细信息

城市道路偶发性拥堵检测可为交通诱导、应急处理等提供支持和参考,有助于提高现代交通管理和服务水平。城市道路偶发性拥堵具有偶然性,发生的时间、地点不确定,现有的算法主要用于高速路,在城市道路偶发性拥堵检测方面难以取得满意的效果。近年来智能交通领域积累了海量的公交车gps数据,这些数据覆盖面积广、实时性高、维护成本低和可靠性高,包含丰富的道路交通拥堵信息,反映了道路交通拥堵的变化过程,可为其偶发性拥堵检测提供支持。但如何利用这些数据检测城市道路偶发性拥堵,目前还缺乏有效的研究。因此,论文以海量公交车gps数据为基础,研究如何检测发生在城市道路上的偶发性交通拥堵。论文首先分析道路交通状态的历史情况,然后分析道路交通状态的实时变化趋势,结合历史情况和实时变化趋势,以检测城市道路偶发性拥堵,并进行相应的软件系统开发实现工作。因此,论文主要研究了以下3点内容:①研究了基于公交车gps数据的城市道路偶发性拥堵检测系统体系结构,将主要工作划分为若干模块,明确各模块的主要内容和各模块之间的关系;并在最后开发和实现基于公交车gps数据的城市道路偶发性拥堵检测系统。②研究了如何利用海量公交车gps历史数据分析道路交通状态规律的技术:定义“路段延误时间指数”用以表征道路交通状态;针对交通偶发性拥堵的相对性和情景性的特点,提出基于T-检验的K-均值自适应聚类算法进行道路交通状态模式识别;引入“四分位差”的方法明确区分交通平常状态与偶发性拥堵;③研究了道路交通状态实时变化趋势分析与偶发性拥堵检测的技术。针对单一的瞬时速度不完全可靠的特点,提取了4个速度参数用以表征道路交通实时状态;引入CVA(Canonical Variate Analysis,规范变量分析)算法用于检测偶发性拥堵:分析道路交通状态的实时变化趋势,通过比较交通状态实时变化趋势与历史阈值,从而实现偶发性拥堵的检测。在软件系统实现的基础上,利用实际公交车gps数据进行测试。测试结果表明,该系统不仅能实现城市道路偶发性拥堵的检测,在误报率低于35%的情况下,检测率达到90%,平均检测时间为3.2分钟,能取得较为满意的效果,可为城市道路交通管理和服务提供支持,具有实用意义。

关键词：城市道路偶发性拥堵公交GPS数据 K-均值自适应聚类规范变量分析

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基于公交车gps数据的短时交通流预测研究

内蒙古工业大学学报（自然科学版） 2018年第1期37卷 75-80页

作者：张海鹏杨宏业邬鑫珏王葆元内蒙古工业大学信息工程学院呼和浩特010080 呼和浩特市公交总公司智能调度中心呼和浩特010080 内蒙古自治区公安厅事故处呼和浩特010080

随着智慧化城市的提出,智能交通系统已经成为城市建设中至关重要的部分,而短时交通流预测是实现智能交通系统的核心研究内容之一[1]。本文对获取的公交车gps数据进行了挖掘分析,提取公交车速度数据进行短时交通流预测算法研究。考虑到... 详细信息

随着智慧化城市的提出,智能交通系统已经成为城市建设中至关重要的部分,而短时交通流预测是实现智能交通系统的核心研究内容之一[1]。本文对获取的公交车gps数据进行了挖掘分析,提取公交车速度数据进行短时交通流预测算法研究。考虑到时序数据的时间相关性和交通流数据的准周期特性,本文设计长短期记忆人工神经网络(Long-Short Term Memory,LSTM)对交通流速度数据进行预测。结果表明,LSTM能够通过对历史速度数据的学习,找出时间序列之间的关系,利用LSTM的选择性记忆功能,能够对短时交通流速度进行更准确的预测。

关键词：短时交通流预测公交GPS数据长短期记忆网络

基于稀疏gps数据的公交进出站轨迹还原方法

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基于稀疏GPS数据的公交进出站轨迹还原方法

作者：陈润萱西南交通大学

学位级别：硕士

公交站点是公交线路的重要节点,公交车辆在站点的停站和排队延误时间等是评估车辆在站点的运行可靠性、估计站点能力的重要参数。同时也是帮助管理者进行分析和决策的关键指标。虽然AVL系统提供了大量的公交GPS数据用于公交运营管理,但... 详细信息

公交站点是公交线路的重要节点,公交车辆在站点的停站和排队延误时间等是评估车辆在站点的运行可靠性、估计站点能力的重要参数。同时也是帮助管理者进行分析和决策的关键指标。虽然AVL系统提供了大量的公交GPS数据用于公交运营管理,但是由于现阶段大多数城市的gps数据采样间隔较大,无法直接捕捉到公交车辆进出站过程中的运动细节,如停车行为。因此本文基于Hao所提出的概率模型,通过对公交进出站运行特性进行分析,建立了一套适用于公交进出站过程的轨迹还原方法,估计公交车辆在进出站过程中每秒的位置、速度以及运动状态。具体研究如下:(1)首先介绍了用于参数标定和模型验证的公交进出站完整轨迹的采集和处理方法。通过高点拍摄的方式采集公交进出站的视频数据,并导入Data From Sky Viewer软件分析得到像素坐标下的完整轨迹数据;随后对数据进行坐标转换、异常数据处理、轨迹平滑处理以及运动状态识别。并对公交GPS数据的基本情况和处理流程进行了介绍。(2)基于采集到的完整轨迹数据,对公交进出站运行特性进行了定性和定量分析,得到公交进出站过程中的运动状态变化规律以及运动特征。在此基础上通过对公交运行时关键变量的分布进行假设,建立了公交进出站轨迹还原概率模型,求解稀疏gps点间所有可能轨迹的概率,以概率最大的轨迹作为最终的还原轨迹。(3)基于采集到的完整轨迹数据进行参数标定和模型检验。本文从轨迹还原结果和停车行为估计结果两个角度对模型进行了检验,并与三次多项式插值以及Hao所提出的原概率法得到的还原结果进行了对比分析。结果显示调整后的概率法能够更准确地捕捉公交车辆的停车行为,对停车开始时间、位置以及停车时长的估计也更准确,更能反应真实的公交进出站过程。同时对模型适用边界进行了讨论。(4)以真实的公交GPS数据作为模型的输入,得到了公交进出站过程的完整轨迹数据。基于前后车辆的时空轨迹关系,针对单泊位站点和多泊位站点分别提出了公交停车类型判断方法,停车类型主要包括排队、停站及其它原因导致的停车。基于判断结果进一步计算得到了公交车辆的进站排队延误时间和停站时间。同时基于完整轨迹数据对各线路在对应站点的车头时距进行了计算分析。

关键词：公交GPS数据公交进出站轨迹数据概率模型进站排队停站时间

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基于gps数据的公交车到站时间预测

基于GPS数据的公交车到站时间预测

作者：陶亭长沙理工大学

学位级别：硕士

21世纪以来,能源问题成为全球所面临的重大基础问题,公交优先战略作为国家可持续发展理念的重要举措,在越来越多的城市得到大力发展。现阶段,公交系统服务满意度低下是限制其发展的主要因素。公交到站时间信息作为出行者最关心的问题,... 详细信息

21世纪以来,能源问题成为全球所面临的重大基础问题,公交优先战略作为国家可持续发展理念的重要举措,在越来越多的城市得到大力发展。现阶段,公交系统服务满意度低下是限制其发展的主要因素。公交到站时间信息作为出行者最关心的问题,直接影响公交出行吸引力。同样,对于公交管理者而言,实时、准确的公交到站时间信息能为其排班调度提供更科学的依据。大数据时代的到来、数据挖掘技术的发展为公交到站时间预测提供了新的研究方向。本文基于杭州市实际公交车gps数据,对公交到站时间预测进行研究。首先,论文阐述了公交到站时间预测的研究意义,对现阶段国内外学者的研究成果进行了综述总结,指出了现有研究方法的优点及不足之处。其次,介绍了公交车gps数据挖掘技术,完成了对数据的预处理。随后,分析了公交车运行特性,提出了将公交车到站时间分为站点停靠时间和站间行程时间的研究思路,并提取了预测模型相关变量的输入数据。在此基础上,本文提出了历史数据均值、加权平均值时间序列、KNN算法、极限学习机(ELM)四种模型对公交到站时间进行预测研究。实例验证结果显示,四种方法在预测精度上均有其各自的特点。最后,为考虑预测过程及结果的鲁棒性,本文将区间分析与传统组合预测结合,以区间系数代替传统组合预测固定点值权重,建立了区间组合预测优化模型。得到的公交车到站时间是一个包含下限与上限两个时刻的区间数。结果显示,该模型在各个公交站点预测结果的拟合程度要优于单一预测方法模型。

关键词：公交GPS数据公交到站时间极限学习机区间分析组合预测

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基于公交gps和IC卡数据的公交OD推算

基于公交GPS和IC卡数据的公交OD推算

作者：尹安藤哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

城市居民公交出行OD是城市公共交通规划的基础资料,是城市公交线网布局和优化的重要依据。传统居民公交出行OD采集采用的是人工调查方法,不仅耗费大量人力、物力,还存在采集的数据样本量少、精度低等问题。随着公交刷卡收费系统和gps系... 详细信息

城市居民公交出行OD是城市公共交通规划的基础资料,是城市公交线网布局和优化的重要依据。传统居民公交出行OD采集采用的是人工调查方法,不仅耗费大量人力、物力,还存在采集的数据样本量少、精度低等问题。随着公交刷卡收费系统和gps系统等信息技术被逐渐引入城市公交系统中,随之产生了大量的公交IC卡数据,这为城市公共交通基础数据采集开辟了新的途径。但目前国内多数城市公交运营仍采用一票制模式,公交IC卡数据只有上车记录不包含下车记录,无法直接获取居民出行信息。因此,如何有效地从这些数据中获取居民公交出行OD,对城市公共交通服务水平提升有着重要的现实意义。为实现这一目标,本文将对公交IC数据和gps数据进行分析,以推算出居民出行OD矩阵。本文首先对公交IC卡和gps数据进行分析处理,根据公交IC卡数据特点,提出了一种推算乘客刷卡比例的方法。针对一票制公交IC卡缺少乘客站点信息的特点,将公交gps记录时间与公交IC卡刷卡时间匹配,获取乘客上车时位置信息,识别乘客上车站点;采用时空约束进行乘客换乘识别,以乘客相邻两次刷卡记录时间间隔和两个站点间的空间距离为识别标准进行换乘的识别。在下车站点识别中,在参考深圳居民出行特点的同时,本文提出引入地铁IC卡数据作为补充数据,完善乘客出行链,采用基于出行链的乘客下车站点概率模型进行下车站点的推算。在完成上下车站点识别基础之上,建立公交站间OD矩阵,以刷卡比例与识别成功率进行扩样。根据站点与交通小区的空间关系,将公交站间OD矩阵转化为居民公交出行OD矩阵。最后以深圳市为例进行居民出行OD矩阵推导,验证算法的有效性和可行性。

关键词：数据挖掘公交IC卡数据公交GPS数据公交OD矩阵

基于IC卡与gps数据融合的公交线路运力配置

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交通与运输 2020年第S01期36卷 241-246页

作者：于廷润上海市城市建设设计研究总院(集团)有限公司上海200125

为了解决公交的运力供给与客流需求在时空上存在不匹配的问题,避免公交线路运力资源的短缺或者浪费,系统研究了基于公交IC卡与gps等数据的公交线路运力配置方法。首先,研究了智能交通背景下公交IC卡与gps等数据产生的模式及数据结构,并... 详细信息

为了解决公交的运力供给与客流需求在时空上存在不匹配的问题,避免公交线路运力资源的短缺或者浪费,系统研究了基于公交IC卡与gps等数据的公交线路运力配置方法。首先,研究了智能交通背景下公交IC卡与gps等数据产生的模式及数据结构,并分析了这两种数据的预处理步骤与方法。其次,利用公交IC卡与gps数据融合的方式,获取公交线路各站点上客情况,利用两站点模型推断乘客下车站点,从而求解断面客流在各时段上的分布规律,为运力配置提供数据支撑。再次,定义成本目标函数,构建基于需求特征分析的运力配置多目标决策模型。最后,以宁波6路公交为例,验证了该方法的可行性。

关键词：数据融合公交IC卡数据公交GPS数据运力配置

基于公交IC卡和gps数据的居民公交出行OD矩阵推导与应用

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基于公交IC卡和GPS数据的居民公交出行OD矩阵推导与应用

作者：吴祥国山东大学

学位级别：硕士

随着我国城市社会经济以及物质文化生活水平的不断提升,快速城市化、机动化现象愈演愈烈;加之,城市人口不断增加,居民交通需求与日俱增,城市交通拥堵状况日益加剧。大力优先发展城市公共交通系统是我国城市缓解城市交通拥堵状况的根本... 详细信息

随着我国城市社会经济以及物质文化生活水平的不断提升,快速城市化、机动化现象愈演愈烈;加之,城市人口不断增加,居民交通需求与日俱增,城市交通拥堵状况日益加剧。大力优先发展城市公共交通系统是我国城市缓解城市交通拥堵状况的根本出路和必然选择。公共交通基础数据资源是进行科学、有效的城市公共交通规划与管理运营决策的基础保障和关键。而传统基础数据采集采用人工调查的方式进行,不仅耗费大量的人力、物力、财力资源,还存在着调查数据样本量低、数据精度差、不能及时进行数据更新的固有缺陷。随着现代信息技术的发展,大量高科技硬件设施如公交刷卡收费系统、公交gps系统等应用于城市公共交通系统之中,而所采集到的数据信息并未进行深度的挖掘与应用。本文基于公交IC卡和gps数据进行城市居民公交出行OD矩阵的推导与应用,则实现了深度的公交基础数据挖掘与应用。首先,针对城市公交IC卡收费系统的国内外相关研究应用状况进行综述分析,分别从城市公交IC卡的推广应用、公交数据仓库构建与数据挖掘技术、公交出行OD矩阵反推、公交运营与规划应用4个方面展开。总结城市公共交通基础数据的采集技术,主要分为传统人工调查采集技术和基于现代信息技术的公交基础数据采集技术2类。城市公交数据仓库构建与数据挖掘技术、城市公交居民出行OD矩阵推导是本文的核心与关键。基于城市公交IC卡、gps数据源,分别建立了基于公交IC卡数据的数据仓库结构体系、基于公交IC卡和gps数据的数据仓库结构体系;并在此基础上,构建了包含数据仓库模块、数据挖掘工具模块、数据逻辑分析模块、用户控制模块4层结构的数据挖掘结构体系。城市公交居民出行OD矩阵推导主要包括公交站间OD矩阵推导、公交出行OD矩阵生成、公交出行OD矩阵校验3方面的内容。其中,公交站点OD矩阵推导是本章的核心研究内容,分别从上车站点推导、下车站点推导、公交换乘分析以及站间出行OD矩阵生成4个方面展开,并详细阐述了推导上车站点的基于公交IC卡数据和调度信息的聚类分析法、基于公交IC卡和gps数据的时刻匹配分析法,推导下车站点的公交站点吸引权法、基于单个公交乘客的出行链分析法。最后,基于已挖掘的信息进行公交运营与规划的决策应用分析。分别从城市公交动态特性分析、公交服务质量分析、公交出行特征分析3个方面进行。

关键词：交通规划公共交通公交IC卡数据公交GPS数据数据挖掘公交出行OD矩阵

基于gps数据的公交线路校核:以厦门市为例

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综合运输 2017年第5期39卷 85-89页

作者：袁佳杨东援李玮峰孙世超同济大学道路与交通工程教育部重点实验室上海201804

实际运营中,公交车辆服务的线路编号调整频率高,而在车辆信息表中存在更新不及时及只增加不删除的情况,极大地影响了结合gps数据匹配上车站点方法的准确性。本文提出了一种基于公交gps到离站数据的线路校核方法,首先根据距离最近原则为... 详细信息

实际运营中,公交车辆服务的线路编号调整频率高,而在车辆信息表中存在更新不及时及只增加不删除的情况,极大地影响了结合gps数据匹配上车站点方法的准确性。本文提出了一种基于公交gps到离站数据的线路校核方法,首先根据距离最近原则为每条公交gps到离站数据匹配上车站点,并对途经该上车站点的线路号计数一次;然后按照车辆编号对gps到离站数据进行分组,分别统计各组中,线路号计数值最大的线路号,以此作为该车辆编号的校核线路;最后根据gps数据点、原始线路、校核线路进行抽样人工复核,验证校核的准确度。案例数据表明,校核有效率高达98%,并将人工检查的比例降至20%以下,在保证准确度的同时提高了处理效率。

关键词：公交GPS数据公交线路校核栅格站点匹配

基于gps与公交卡数据的城市公交营运研究现状及趋势

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城市地理 2017年第6X期 188-188页

作者：张洋屈治华重庆交通大学交通运输学院

城市公交在我们国家发展当中起着越来越大的作用.它对于城市政治经济,文化教育,科学技术等方面影响极大.发展城市公交不仅可以有效缓解交通拥堵而且可以改善城市人居环境,提高资源利用率,实现可持续发展.gps与公交卡数据是目前我们进行... 详细信息

城市公交在我们国家发展当中起着越来越大的作用.它对于城市政治经济,文化教育,科学技术等方面影响极大.发展城市公交不仅可以有效缓解交通拥堵而且可以改善城市人居环境,提高资源利用率,实现可持续发展.gps与公交卡数据是目前我们进行公交营运评价的有利工具,文中综述了gps发展的现状以及公交卡数据对于公交营运评价的优势以及劣势.通过对以上2点的分析来更好的评价公交营运.其中,将gps与公交卡数据相结合从而进行公交营运的研究是我们着重研究的方向。

关键词：公交GPS数据公交卡数据公交营运评价指标定量化