基于数据驱动的区域交通TOD时段识别方法研究.pdf

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1、第３８卷第１期武汉理工大学学报（交通科学与工程版）Vol．３８No．１２０１４年０２月JournalofWuhanUniversityofTechnologyFeb．２０１４（TransportationScience&Engineering）基于数据驱动的区域交通TOD时段识别方法研究倡１）１）２）３）王海起张腾王劲峰孟斌１）（中国石油大学（华东）地球科学与技术学院青岛２６６５８０）２）（中国科学院地理科学与资源研究所资源与环境信息系统国家重点实验室北京１００１０１）３）（北京联合大学应用文理学院北京１００１９１）摘要：提出了一种基于数据驱动的TOD时段识别方法，对区域不同路口、不同流向、不

2、同时刻的交通流数据，采用多元相关分析、主成分分析等在空间尺度上识别出路网的关键路口和关键交通流向，采用层次聚类在时间尺度上识别出不同的交通状态和各TOD时段．以９个道路交叉口流量数据为应用实例，获取其中６个不同路口方向为关键交通流，并将不同时刻观测值聚类为５种不同的交通状态，进而识别出１d的８个TOD时段，每个时段分别代表干线或区域高、中、低等不同流量时期，表明了该方法的有效性．关键词：TOD时段识别；交通状态；多元相关分析；主成分分析；层次聚类中图法分类号：U４９５doi：１０．３９６３／j．issn．２０９５‐３８４４．２０１４．０１．００９０引言或TOD时段数过多，各时段间的切换需要耗费

3、时间，频繁的TOD时段切换将导致信号配时性TOD（timeofday）多时段配时属于交通信号能下降，因此应减少参与TOD时段识别的检测［２］离线配时方式，它根据交通流的变化情况将１d器，重点考虑关键路口的检测数据．所谓关键路分为多个时段，每个时段内的交通量基本不变，各口是指对区域路网性能具有关键影响的信号交叉时段分别采用不同的配时方案，信号灯根据实时口．时钟自动进行配时方案的切换．本文提出了一种基于数据驱动的区域TOD随着智能交通系统的发展，城市道路、交叉口时段识别方法，包括交通数据整理、关键交通流选等安装了不同类型的交通流检测设备，这些采集取、聚类分析、TOD时段识别等步骤，数据整理的系统积

4、累了大量的交通流历史数据，借助于聚类目的是对检测设备获取的交通数据进行质量监手段，可以将１d不同时刻的交通流数据聚为不测，定位缺失值和无效值，并采用合适的方法进行同的几类，不同的类代表高峰、低峰等不同的交通插补；交通流选取的目的是在空间上识别出整个状态，属于同一类的各时刻具有相近的交通状区域路网的关键交通流，包括确定关键交通流个［１］态，因此，同一类中的连续时刻可以归为同一个数和定位关键交通流位置２个步骤；聚类分析的TOD时段，从而可以确定１d的TOD时段分布．目的是对关键交通流不同时刻的观测值进行聚然而，对于区域交通TOD配时，由于参与聚类，从而获取不同类型的交通状态，包括聚类分类的交通检测

5、器数目较多，且数据质量参差不齐，析、聚类效果判别及类数确定等；TOD时段识别可能导致出现无效的TOD时段（无效时段一般的目的是根据各时刻所处的交通状态，识别出一指长度少于３０min，没有实际价值的TOD时段）天的TOD时段数及各时段间隔．收稿日期：２０１３‐１１‐０６王海起（１９７２‐）：男，博士，副教授，主要研究领域为空间数据挖掘、交通GIS等倡山东省自然科学基金项目（批准号：ZR２０１２DM０１０）、国家自然科学基金项目（批准号：４０７０１１３８）资助第１期王海起，等：基于数据驱动的区域交通TOD时段识别方法研究·４１·国比较了几种用于流量缺失数据插补的方法，包１基于数据驱动的区域TOD时

6、段括历史平均值法、相邻时段平均值法、相邻检测器识别方法平均值法、EM（expectationmaximization）方法，MCMC（markovchainmentocarlo）方法，以及改1．1交通数据整理进的空间EM方法，实际效果表明后三种方法明［６］1．1．1数据质量监测显好于其他方法．本文采用EM方法进行插补．造成原始检测数据缺失或无效的可能原因有1．2关键交通流选取多种，包括检测器故障、通信故障、人员或系统数对于单个信号交叉口而言，可能仅有４个入［３］据处理错误等．口，却可能有１２种交通流向（每个入口有左转、直原始数据中的缺失值一般以零值或空白作为行和右转３个方向），如果每个方向均安

7、装检测记录，容易判断，缺失现象的出现较随机，可能缺器，那么单个路口就存在１２种交通流的观测数失某一个或多个时段的数据，可能缺失１d或多据．对于包含多个交叉口的区域路网来说，检测器天的数据，也可能出现在单个或多个检测器上．数目增加得更快．从数据挖掘角度来说，大量的数相对于数据缺失，交通数据的无效性判断要据总能提供更多有价值的信息．然而，对交通工程复杂些，无效数据是指不符合交通流特征与参数来说，一方面