一种基于GPS数据的工业园区物流关键路段识别方法转让专利

申请号 : CN202011414782.5

文献号 : CN112598896B

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相似专利:

发明人 : 孙宝凤聂辽栋李春峰解成孙禹刘娇娇杨成延郑黎黎

申请人 : 吉林大学中国第一汽车股份有限公司

摘要 :

本发明提供一种基于GPS数据的工业园区物流关键路段识别方法,该方法先获取电子围栏内供应商及工业园区的物流信息、网络拓扑结构数据、北斗GPS数据,通过对上述数据进行计算以获取节点拓扑结构参数、节点物流吸引力、路段拓扑结构参数、路段动态平均速度、路段动态服务水平及路段动态交通量,之后再利用上述数据获得路段的物流吸引力和路段动态通行能力,进而获取路段动态关键度,然后根据关键度排序动态识别物流关键路段。该方法在识别时考虑城市建成环境因素、物流企业分布特征和物流车辆的时空特征,对物流关键路段的识别更具针对性和准确性,而且实时读取的物流车辆的GPS数据保持了较高的实时度。

权利要求 :

1.一种基于GPS数据的工业园区物流关键路段识别方法,其特征在于,该方法包括以下步骤:

步骤1、根据供应商分布和工业园区的交通影响范围,划定电子围栏;

步骤2、获取电子围栏内供应商及工业园区的物流信息,包括供应商的经纬度坐标、供给物流量、工业园区入口的经纬度坐标、需求物流量;

步骤3、预处理电子围栏范围内网络拓扑结构数据,使格式统一,所述网络拓扑结构数据包括围栏范围内的节点信息和路段信息;所述节点信息包括节点编号、节点经纬度坐标、节点各相位绿信比;所述路段信息包括路段编号、路段起止点、路段等级、路段长度、路段车道数、路段设计通行速度;

步骤4、获取北斗或GPS数据,并进行预处理,数据包括物流车辆ID信息、物流车辆位置的经纬度信息与相应的时间戳、物流车辆与正北方向夹角、物流车辆所处位置海拔、物流车辆瞬时速度;

步骤5、根据步骤3的节点信息和路段信息计算节点拓扑结构参数,包括节点连接度和节点的通行能力;

节点i的连接度的计算公式如下:其中,ki为节点i的连接度, 为第i个节点的入度,指与节点i相连且方向指向该节点的边的数目; 为第i个节点的出度,指与节点i相连且由该节点指向其他节点的边的数目,N为节点数量;

节点i的通行能力CAPi的计算公式如下:其中,CAPi为节点i的通行能力;CAPi‑a为第a条进口车道的通行能力;Si‑a为第a条进口车道的规划饱和流量,按照国标标准并根据路段等级确定;λi‑a为第a条进口车道对应的相位绿信比;

步骤6、根据步骤2的供应商和工业园区的物流信息以及步骤5的节点通行能力计算节点的物流吸引力,

节点i的物流吸引力的计算公式如下:其中,fi‑A为节点i对供应商的吸引力,fi‑Γ为节点i对工业园区入口的吸引力fi‑Γ,fi为节点i的物流吸引力,CAPi为节点i的通行能力,di‑A为节点i到供应商A的距离;di‑Γ为节点i到工业园区入口Γ的距离;WA为供应商A的供给物流量,当某供应商的供给物流量未知时,取所有物流量的平均值计算,ω1为对供应商A的节点i的物流吸引力的权重,ω2为对工业园区入口Γ的节点i的物流吸引力的权重,ω1+ω2=1;

步骤7、根据步骤3的路段信息和步骤5的节点连接度计算路段拓扑结构参数,包括路段连接度、路段权值和路段拓扑值;

路段a的连接度Ka的计算公式如下:Ka=ki+kj

其中,节点i和节点j分别为路段的起止点,ki和kj分别为两节点的连接度;

路段a的拓扑值Ta的计算公式如下:Ta=β1·Ka·Da+β2·La其中,La为路段长度,β1为路段连接度Ka和路段权值Da乘积的权重,β2为路段长度的权重,β1+β2=1,Da根据路段等级确定;

步骤8、根据步骤4的GPS数据计算路段的动态平均速度,之后判断给定粒度的时间窗下是否有多辆车经过路段a,若是,则计算该时间窗下路段a的所有动态平均速度的平均值,记录为Va*;

路段a的动态平均速度Va的计算公式如下:其中,dij为路段a的节点i到节点j的距离,ti为令x=1时,GPS数据的第x行的轨迹位置位于节点i处的时间戳,tj为令x=x+1时,GPS数据的第x行的轨迹位置位于节点j处的时间戳;

步骤9、根据步骤3的路段等级和步骤8路段的所有动态平均速度的平均值,确定路段a的动态服务水平Sa;

步骤10、读取步骤4的GPS数据中的全部轨迹点,进行DBSCAN聚类分析,记录聚类分析所得簇数,根据簇中点的经纬度,确定每个簇所包含的路段,之后计算路段a的动态交通量Qa,计算公式如下:

其中,路段a属于第K个簇,节点i和j分别为路段a的起止点,σa为路段a对应大车比,D为每个簇平均邻域密度参数列表, 为第K个簇的平均邻域密度;

步骤11、根据步骤6节点的物流吸引力计算路段a的物流吸引力,计算公式如下:Fa=fi+fj

其中,节点i和节点j分别为路段a的起止点,fi和fj分别为两节点的物流吸引力;

步骤12、根据步骤7的路段拓扑值、步骤9的路段动态服务水平以及步骤10的路段动态交通量,计算路段的动态通行能力,计算公式如下:其中,Ea表示路段a的动态通行能力, 表示路段a的拓扑值Ta所占权重,表示路段a的服务水平Sa所占权重, 表示路段动态交通量Qa所占权重,且步骤13、计算路段的动态关键度,并按降序排序,计算公式如下:其中,Ra表示路段a的动态关键度,λ1表示路段a的物流吸引力Fa所占权重; 表示路段a物流吸引力的排序等级;λ2表示路段动态通行能力Ea所占权重, 表示路段a的动态通行能力排序等级,λ1+λ2=1;

步骤14、识别关键路段数量,根据路段动态关键度顺序,动态识别物流关键路段,关键路段数量计算公式如下:

Lα=α·L

其中,Lα为识别关键路段数量,α为预设关键路段比例,L为网络路段总数。

2.根据权利要求1所述的一种基于GPS数据的工业园区物流关键路段识别方法,其特征在于,所述路段等级与路段权值及路段动态服务水平关系如下表:

3.根据权利要求1所述的一种基于GPS数据的工业园区物流关键路段识别方法,其特征在于,节点i到供应商a的距离di‑A的计算公式如下:其中,节点i的经纬度坐标为(loni,lati),供应商A的经纬度坐标为(lonA,latA),R为地球半径,节点i到工业园区入口的距离di‑Γ以及节点i到节点j的距离dij计算过程同上。

4.根据权利要求1所述的一种基于GPS数据的工业园区物流关键路段识别方法,其特征在于,步骤10路段a的动态交通量Qa的获取方法包括以下步骤:步骤10.1、读取步骤4的GPS数据中的全部轨迹点;

步骤10.2、计算样本内每个点与所有点之间的距离dmn;

步骤10.3、生成距离分布矩阵Dn×n;

步骤10.4、将距离分布矩阵Dn×n每行元素分别按照升序排序,得到矩阵步骤10.5、计算K‑平均最近距离R参数列表,计算公式如下:R

其中,R为邻域半径,D 为R对应的参数列表;K为矩阵 所对应列数, 为对应列中所有元素的均值;

步骤10.6、对于给定的R,依次计算邻域密度阈值ε,计算公式如下:其中,Pm为第m个点在给定邻域半径R下的邻域对象数量;

ε

步骤10.7、生成邻域密度阈值ε参数列表D,1≤K≤n;

步骤10.8、给定初始K=1;

步骤10.9、将邻域半径 和邻域密度阈值 作为参数,进行DBSCAN聚类分析;

步骤10.10、记录聚类分析所得簇数MK;

步骤10.11、判断簇数MK是否连续3次相等,若是,则转步骤10.13,若否,则转步骤10.12;

步骤10.12、令K=K+1,并转步骤10.9;

步骤10.13、记录最优簇数M=MK,并令K=K+1;

步骤10.14、将邻域半径 和邻域密度阈值 作为参数,进行DBSCAN聚类分析;

步骤10.15、判断聚类分析所得簇数MK是否等于M,若是,则转步骤10.16,若否,则转步骤

10.17;

步骤10.16、令K=K+1,并步骤10.14;

步骤10.17、令K=K‑1,并将邻域半径 和邻域密度阈值 作为参数,进行DBSCAN聚类分析;

步骤10.18、根据簇中点的经纬度,确定每个簇所包含的路段;

步骤10.19、计算每个簇平均邻域密度参数列表,计算公式如下:其中, 为第K个簇的平均邻域密度;

步骤10.20、计算路段动态交通量Qa,计算公式如下:其中,路段a属于第K个簇,节点i和j分别为路段a的起止点,σa为路段a对应大车比。

说明书 :

一种基于GPS数据的工业园区物流关键路段识别方法

技术领域

[0001] 本发明属于城市路网规划领域,涉及关键路段识别,具体涉及一种基于GPS数据的工业园区物流关键路段识别方法。

背景技术

[0002] 在城市路网规划领域,由于城市道路建成环境因素会影响生产物料同城配送;因此,十分需要针对工业园区及其吸引范围内的干线交通进行精细化组织,以保障生产物料
的有效送达和精益化供应。混合交通流条件下,生产服务型物流车辆的同城配送与居民出
行共同对城市交通产生影响,采集分析物流车辆的动态轨迹数据,挖掘物流车辆的出行时
空分布特征,实时识别出物流关键路段,可为工业园区乃至城市交通精细化组织提供有力
决策支持。
[0003] 现有的物流关键路段识别方法主要有三种,第一种是采用出租车、公交车GPS数据挖掘方法识别交通异常[201510060839.9,201610483132.3]、调配车辆[201710131675.3]、
判定公交运行状态[202010081991.6,201811407198.X,201610483132.3],通过大量个体轨
迹揭示群体的时空行为规律,但利用浮动车的大规模数据识别关键路段,不能体现出物流
车辆在工业园区或城市配送的动态出行规律,无法体现物流关键路段的本质特征,不能直
接用于识别工业园区物流关键路段。
[0004] 第二种是直接采用北斗GPS车辆动态轨迹数据的数据挖掘方法,对物流车辆进行轨迹纠偏[201810675702.8,201711337827.1]或者重型货车交通流量预测
[201911336098.7],但上述两种方式只考虑重型货车出行偏好和时空特征,都未考虑城市
建成环境因素(如道路路况和物流设施空间分布)对交通出行、道路活力以及对物流车辆运
动轨迹的影响,识别参数单一,缺乏路段相关性数据的综合考量和判断,不适用于工业园区
及其附近的物流关键路段识别。
[0005] 第三种是采用实地勘探和人工测算方法,获得定义的复杂交通网络交通运行数据,基于复杂网络理论和方法,建立加权复杂交通网络仿真模型,通过去除和添加某路段,
仿真评估网络性能变化来判定该路段是否为关键路段,例如一种基于复杂网络的城市关键
道路的发掘方法[201910405988.2],类似相关的方法,还有一种基于复杂网络相关性的关
键节点识别方法[201911021967.7],基于复杂网络的多层城市交通网构建及关键节点识别
方法[201811232769.0],基于复杂网络和手机信令数据的城市交通枢纽点评价方法
[201710616366.5]等。但是这种方法总体上效率较低,所需时间较长,无法对关键路段进行
实时识别,分析结果不能体现不同时序下关键路段的变化,时效性较差,导致分析结果与实
际情况变化不能同步。同时在关键步骤上,该方法依赖特定数据采集器(线圈传感器、录像
设备等)收集车辆在路段或节点的速度数据,且在构建复杂交通网络模型时只关注城市交
通网络的拓扑属性和空间属性,未能结合城市建成环境因素,如道路路况和物流设施空间
分布对物流关键路段的实质性影响,因而,所发掘出的关键路段不具有物流属性,亦缺乏针
对性和有效性。

发明内容

[0006] 鉴于上述技术问题,本发明的目的在于提供一种基于GPS数据的工业园区物流关键路段识别方法,该方法在识别时考虑城市建成环境因素、物流企业分布特征和物流车辆
的时空特征,对物流关键路段的识别更具针对性和准确性,而且通过实时读取的物流车辆
的GPS数据,便可自动识别物流关键路段,保持了较高的实时度。
[0007] 为实现上述目的,本发明是采用如下技术方案实现的:
[0008] 一种基于GPS数据的工业园区物流关键路段识别方法,该方法包括以下步骤:
[0009] 步骤1、根据供应商分布和工业园区的交通影响范围,划定电子围栏;
[0010] 步骤2、获取电子围栏内供应商及工业园区的物流信息,包括供应商的经纬度坐标、供给物流量、工业园区入口的经纬度坐标、需求物流量;
[0011] 步骤3、预处理电子围栏范围内网络拓扑结构数据,使格式统一,所述网络拓扑结构数据包括围栏范围内的节点信息和路段信息;所述节点信息包括节点编号、节点经纬度
坐标、节点各相位绿信比;所述路段信息包括路段编号、路段起止点、路段等级、路段长度、
路段车道数、路段设计通行速度;
[0012] 步骤4、获取北斗GPS数据,并进行预处理,数据包括物流车辆ID信息、物流车辆位置的经纬度信息与相应的时间戳、物流车辆与正北方向夹角、物流车辆所处位置海拔、物流
车辆瞬时速度;
[0013] 步骤5、根据步骤3的节点信息和路段信息计算节点拓扑结构参数,包括节点连接度和节点的通行能力;
[0014] 节点i的连接度的计算公式如下:
[0015]
[0016]
[0017]
[0018]
[0019] 其中,ki为节点i的连接度, 为第i个节点的入度,指与节点i相连且方向指向该节点的边的数目; 为第i个节点的出度,指与节点i相连且由该节点指向其他节点的边
的数目,N为节点数量;
[0020] 节点i的通行能力CAPi的计算公式如下:
[0021]
[0022] 其中,CAPi为节点i的通行能力;CAPi‑a为第a条进口车道的通行能力;Si‑a为第a条进口车道的规划饱和流量,按照国标标准并根据路段等级确定;λi‑a为第a条进口车道对应
的相位绿信比;
[0023] 步骤6、根据步骤2的供应商和工业园区的物流信息以及步骤5的节点通行能力计算节点的物流吸引力,
[0024] 节点i的物流吸引力的计算公式如下:
[0025]
[0026]
[0027]
[0028] 其中,fi‑A为节点i对供应商的吸引力,fi‑Γ为节点i对工业园区入口的吸引力fi‑Γ,fi为节点i的物流吸引力,CAPi为节点i的通行能力,di‑A为节点i到供应商A的距离;di‑Γ为节
点i到工业园区入口Γ的距离;WA为供应商A的供给物流量,当某供应商的供给物流量未知
时,取所有物流量的平均值计算,ω1为对供应商A的节点i的物流吸引力的权重,ω2为对工
业园区入口Γ的节点i的物流吸引力的权重,ω1+ω2=1;
[0029] 步骤7、根据步骤3的路段信息和步骤5的节点连接度计算路段拓扑结构参数,包括路段连接度、路段权值和路段拓扑值;
[0030] 路段a的连接度Ka的计算公式如下:
[0031] Ka=ki+kj
[0032] 其中,节点i和节点j分别为路段的起止点,ki和kj分别为两节点的连接度;
[0033] 路段a的拓扑值Ta的计算公式如下:
[0034] Ta=β1·Ka·Da+β2·La
[0035] 其中,La为路段长度,β1为路段连接度Ka和路段权值Da乘积的权重,β2为路段长度的权重,β1+β2=1,Da根据路段等级确定;
[0036] 步骤8、根据步骤4的GPS数据计算路段的动态平均速度,之后判断给定粒度的时间窗下是否有多辆车经过路段a,若是,则计算该时间窗下路段a的所有动态平均速度的平均
值,记录为
[0037] 路段a的动态平均速度Va的计算公式如下:
[0038]
[0039] 其中,dij为路段a的节点i到节点j的距离,ti为令x=1时,GPS数据的第x行的轨迹位置位于节点i处的时间戳,tj为令x=x+1时,GPS数据的第x行的轨迹位置位于节点j处的
时间戳;
[0040] 步骤9、根据步骤3的路段等级和步骤8路段的所有动态平均速度的平均值,确定路段a的动态服务水平Sa;
[0041] 步骤10、读取步骤4的GPS数据中的全部轨迹点,进行DBSCAN聚类分析,记录聚类分析所得簇数,根据簇中点的经纬度,确定每个簇所包含的路段,之后计算路段a的动态交通
量Qa,计算公式如下:
[0042]
[0043]
[0044] 其中,路段a属于第K个簇,节点i和j分别为路段a的起止点,σa为路段a对应大车*ε
比,D 为每个簇平均邻域密度参数列表, 为第K个簇的平均邻域密度;
[0045] 步骤11、根据步骤6节点的物流吸引力计算路段a的物流吸引力,计算公式如下:
[0046] Fa=fi+fj
[0047] 其中,节点i和节点j分别为路段a的起止点,fi和fj分别为两节点的物流吸引力;
[0048] 步骤12、根据步骤7的路段拓扑值、步骤9的路段动态服务水平以及步骤10的路段动态交通量,计算路段的动态通行能力,计算公式如下:
[0049]
[0050] 其中,Ea表示路段a的动态通行能力, 表示路段a的拓扑值Ta所占权重,
[0051] 表示路段a的服务水平Sa所占权重, 表示路段动态交通量Qa所占权重,且
[0052] 步骤13、计算路段的动态关键度,并按降序排序,计算公式如下:
[0053]
[0054] 其中,Ra表示路段a的动态关键度,λ1表示路段a的物流吸引力Fa所占权重; 表示路段a物流吸引力的排序等级;λ2表示路段动态通行能力Ea所占权重, 表示路段a的动态
通行能力排序等级,λ1+λ2=1;
[0055] 步骤14、识别关键路段数量,根据路段动态关键度顺序,动态识别物流关键路段,关键路段数量计算公式如下:
[0056] Lα=α·L
[0057] 其中,Lα为识别关键路段数量,α为预设关键路段比例,L为网络路段总数。
[0058] 作为本发明的优选,所述路段等级与路段权值及路段动态服务水平关系如下表:
[0059]
[0060] 作为本发明的优选,节点i到供应商a的距离di‑A的计算公式如下:
[0061]
[0062] 其中,节点i的经纬度坐标为(loni,lati),供应商A的经纬度坐标为(lonA,latA),R为地球半径,节点i到工业园区入口的距离di‑Γ以及节点i到节点j的距离dij计算过程同上。
[0063] 作为本发明的优选,步骤10路段a的动态交通量Qa的获取方法包括以下步骤:
[0064] 步骤10.1、读取步骤4的GPS数据中的全部轨迹点;
[0065] 步骤10.2、计算样本内每个点与所有点之间的距离dmn;
[0066] 步骤10.3、生成距离分布矩阵Dn×n;
[0067] 步骤10.4、将距离分布矩阵Dn×n每行元素分别按照升序排序,得到矩阵
[0068] 步骤10.5、计算K‑平均最近距离R参数列表,计算公式如下:
[0069]
[0070] 其中,R为邻域半径,DR为R对应的参数列表;K为矩阵 所对应列数, 为对应列中所有元素的均值;
[0071] 步骤10.6、对于给定的R,依次计算邻域密度阈值ε,计算公式如下:
[0072]
[0073] 其中,Pm为第m个点在给定邻域半径R下的邻域对象数量;
[0074] 步骤10.7、生成邻域密度阈值ε参数列表Dε(1≤K≤n);
[0075] 步骤10.8、给定初始K=1;
[0076] 步骤10.9、将邻域半径 和邻域密度阈值 作为参数,进行DBSCAN聚类分析;
[0077] 步骤10.10、记录聚类分析所得簇数MK;
[0078] 步骤10.11、判断簇数MK是否连续3次相等,若是,则转步骤10.13,若否,则转步骤10.12;
[0079] 步骤10.12、令K=K+1,并转步骤10.9;
[0080] 步骤10.13、记录最优簇数M=MK,并令K=K+1;
[0081] 步骤10.14、将邻域半径 和邻域密度阈值 作为参数,进行DBSCAN聚类分析;
[0082] 步骤10.15、判断聚类分析所得簇数MK是否等于M,若是,则转步骤10.16,若否,则转步骤10.17;
[0083] 步骤10.16、令K=K+1,并步骤10.14;
[0084] 步骤10.17、令K=K‑1,并将邻域半径 和邻域密度阈值 作为参数,进行DBSCAN聚类分析;
[0085] 步骤10.18、根据簇中点的经纬度,确定每个簇所包含的路段;
[0086] 步骤10.19、计算每个簇平均邻域密度参数列表,计算公式如下:
[0087]
[0088] 其中, 为第K个簇的平均邻域密度;
[0089] 步骤10.20、计算路段动态交通量Qa,计算公式如下:
[0090]
[0091] 其中,路段a属于第K个簇,节点i和j分别为路段a的起止点,σa为路段a对应大车比。
[0092] 本发明的优点和有益效果:
[0093] (1)本发明提供的关键路段识别方法只需获取物流车辆的GPS数据,即可自动识别物流关键路段,无需线圈传感器、录像设备等硬件设备,也不必进行传统录像、观测、记录,
即可为交通精细化组织提供决策依据。
[0094] (2)本发明自动更新北斗GPS历史数据并实时读取,通过分析海量数据,实现对物流关键路段的实时识别,保持了较高的实时度和准确性。
[0095] (3)本发明通过动态数据特征提取和自适应调整的DBSCAN聚类算法,自动识别物流关键路段,防止人工调整参数和后期维护产生误差,更具准确性。
[0096] (4)本发明提供的关键路段识别方法考虑了城市建成环境因素、物流企业分布特征和物流车辆的时空特征,对物流关键路段的识别更具针对性和准确性。

附图说明

[0097] 图1为本发明工业园区物流关键路段识别方法流程图。

具体实施方式

[0098] 为使本发明要解决的技术问题、技术方案更加清楚,下面将结合附图及具体实施案例进行详细描述。应当理解,此处所描述的实施例仅用于说明和解释本发明,并不用于限
定本发明。
[0099] 参阅图1,本发明提供的一种基于GPS数据的工业园区物流关键路段识别方法,该方法包括以下步骤:
[0100] 步骤1、根据供应商分布和工业园区的交通影响范围,划定电子围栏;
[0101] 步骤2、获取电子围栏内供应商及工业园区的物流信息,包括供应商的经纬度坐标、供给物流量(通过供应商获得)、工业园区入口的经纬度坐标、需求物流量(通过供应商
获得);
[0102] 步骤3、预处理电子围栏范围内网络拓扑结构数据,使格式统一(可以统一转换成84坐标系),所述网络拓扑结构数据包括围栏范围内的节点信息和路段信息;所述节点信息
包括节点编号(根据区域内有多少个十字口确定)、节点经纬度坐标、节点各相位绿信比等;
所述路段信息包括路段编号、路段起止点、路段等级、路段长度、路段车道数、路段设计通行
速度等;
[0103] 步骤4、获取北斗GPS数据,并进行预处理,数据包括物流车辆ID信息,物流车辆位置的经纬度信息与相应的时间戳,物流车辆与正北方向夹角,物流车辆所处位置海拔,物流
车辆瞬时速度;
[0104] 其中,采集到的GPS数据往往存在缺失与误差,这时候需要进行数据筛选和数据补偿,同时还需要根据电子围栏范围,筛选GPS数据,剔除不在电子围栏范围内的GPS轨迹数
据;设置时间窗粒度θ,单位为min,一般取30min,将步骤4的GPS数据按照时间窗粒度划分为
不同的数据集合,之后根据分析需要,选择对应时间窗粒度的北斗GPS数据进行分析;
[0105] 步骤5、根据步骤3的节点信息和路段信息计算节点拓扑结构参数,包括节点连接度和节点的通行能力,具体过程包括步骤5.1至步骤5.7:
[0106] 步骤5.1、根据步骤3的路段起止点信息,确定节点集合的邻接矩阵;
[0107] 步骤5.2、根据步骤5.1的邻接矩阵计算所有节点的入度、出度和连接度;
[0108] 设有向路网中有N个节点,第i个节点的入度 指与节点i相连且方向指向该节点的边的数目,出度 指与节点i相连且由该节点指向其他节点的边的数目,节点i的连接
度ki指该节点入度与出度的和,连接度的计算公式如下:
[0109]
[0110]
[0111]
[0112]
[0113] 步骤5.3、判断节点i与节点j是否可达,若可达,则转步骤5.4,若不可达,则转步骤5.5;
[0114] 步骤5.4、根据步骤3的路段等级确定左转/直行/右转车道数,然后按照国标确定该路段各车道的规划饱和流量;
[0115] 步骤5.5、读取下一个节点j,并转步骤5.3;
[0116] 步骤5.6、判断计算次数是否等于节点i的连接度,若等于,则转步骤5.7,否则,转步骤5.5;
[0117] 步骤5.7、根据步骤3的节点各相位绿信比,计算节点的通行能力,计算公式如下:
[0118]
[0119] 式中,CAPi为节点(信号控制交叉口进口道)通行能力(单位为pcu/h);CAPi‑a为第a条进口车道的通行能力;Si‑a为第a条进口车道的规划饱和流量;λi‑a为第a条进口车道对应
的相位绿信比;
[0120] 步骤5.8、读取下一个节点i,并转步骤5.3;
[0121] 步骤5.9、判断所有节点是否均参与计算,若是,则转步骤6,否则,转步骤5.8;
[0122] 步骤6、根据步骤2的供应商和工业园区的物流信息以及步骤5的节点通行能力计算节点的物流吸引力,具体过程包括步骤6.1至步骤6.10:
[0123] 步骤6.1、根据步骤2的供应商经纬度坐标,计算节点i到供应商A的距离di‑A和到工业园区Γ入口的距离di‑Γ;
[0124] 设节点i的经纬度坐标为(loni,lati),供应商A的经纬度坐标为(lonA,latA),两者间距离di‑A计算公式如下:
[0125]
[0126] 式中,R为地球半径,通常取6378.137(KM),到工业园区的距离di‑Γ计算过程同上;
[0127] 步骤6.2、对供应商A,计算节点i对供应商的吸引力fi‑A,计算公式如下:
[0128]
[0129] 步骤6.3、对工业园区Γ,计算节点i对工业厂区入口的吸引力fi‑Γ,计算公式如下:
[0130]
[0131] 步骤6.4、判断所有节点是否均参与计算,若是,则转步骤6.6,否则,转步骤6.5;
[0132] 步骤6.5、读取下一个节点i,并转步骤6.1;
[0133] 步骤6.6、判断所有供应商是否均参与计算,若是,则转步骤6.8,否则,转步骤6.7;
[0134] 步骤6.7、读取下一个供应商A,并转步骤6.1;
[0135] 步骤6.8、根据步骤2中的供应商供给物流量,计算节点i的物流吸引力fi,计算公式如下:
[0136]
[0137] 式中,WA为供应商A的供给物流量,当某供应商的供给物流量未知时,取所有物流量的平均值计算,ω1为对供应商A的节点i物流吸引力的权重,ω2为对工业园区Γ的节点i
物流吸引力的权重;且ω1+ω2=1;一般取ω1=0.3,ω2=0.7;
[0138] 步骤6.9、判断所有节点是否均参与计算,若是,则转步骤7,否则,转步骤6.10;
[0139] 步骤6.10、读取下一个节点i,并转步骤6.8;
[0140] 步骤7、根据步骤3的路段信息和步骤5的节点连接度计算路段拓扑结构参数,包括路段连接度、路段权值和路段拓扑值,具体过程包括步骤7.1至步骤7.5:
[0141] 步骤7.1、计算路段a的连接度Ka,计算公式如下:
[0142] Ka=ki+kj
[0143] 式中,节点i和节点j分别为路段的起止点,ki和kj分别为两节点的连接度;
[0144] 步骤7.2、根据步骤3的路段等级,确定该路段的权值Da,确定方法如下:
[0145] 表1路段权值的确定方式
[0146]路段等级 1 2 3 4
路段名称 快速路 主干道 次干道 支路
路段权值 10 8 5 3
[0147] 步骤7.3、计算路段a的拓扑值Ta,计算公式如下:
[0148] Ta=β1·Ka·Da+β2·La
[0149] 式中,La为路段长度,β1为路段连接度Ka和路段权值Da乘积的权重,β2为路段长度的权重,且β1+β2=1,一般取β1=β2=0.5;
[0150] 步骤7.4、判断所有路段是否均参与计算,若是,则转步骤8,否则,转步骤7.5;
[0151] 步骤7.5、读取下一个路段a,并转步骤7.1;
[0152] 步骤8、计算路段的动态平均速度,具体过程包括步骤8.1至步骤8.15:
[0153] 步骤8.1、根据步骤4的一组GPS数据,令x=1,读取GPS数据的第x行信息;
[0154] 步骤8.2、判断第x行的轨迹位置是否位于节点i处,若位于,则转步骤8.3,否则,转步骤8.14,判断方法为:
[0155] 第x行点的经度与节点i的经度差小于等于阈值μ,且第x行点的维度与节点i的维度差小于等于阈值μ,μ一般取0.002;
[0156] 步骤8.3、记录此时时间戳为ti;
[0157] 步骤8.4、令x=x+1,并读取GPS数据的第x行信息;
[0158] 步骤8.5、判断第x行的轨迹位置是否位于节点i和节点j之间,若是,则转步骤8.6,否则,转步骤8.7,判断方法为:
[0159] 第x行的轨迹位置到节点i和节点j的距离之和与两节点间距离之差是否小于等于0.1,单位为km;
[0160] 步骤8.6、令x=x+1,并读取GPS数据的第x行信息,并转步骤8.5;
[0161] 步骤8.7、判断第x行的轨迹位置是否位于节点j处,若位于,则转步骤8.8,否则,转步骤8.12;
[0162] 步骤8.8、记录此时时间戳为tj;
[0163] 步骤8.9、计算路段a(节点i和节点j之间)的动态平均速度Va,计算公式如下:
[0164]
[0165] 式中,dij为节点i和节点j之间的距离,计算公式参照节点i到供应商A的距离的计算公式;
[0166] 步骤8.10、判断给定粒度的时间窗下,是否有多辆车经过路段a,若是,则转步骤8.11,若否,则转步骤8.12;
[0167] 步骤8.11、计算该时间窗下,路段a的所有动态平均速度的平均值,记录为
[0168] 步骤8.12、判断所有节点j是否均参与计算,若是,则转步骤8.14,否则,转步骤8.13;
[0169] 步骤8.13、读取下一个节点j,并转步骤8.1;
[0170] 步骤8.14、判断所有节点i是否均参与计算,若是,则转步骤9,否则,转步骤8.15;
[0171] 步骤8.15、读取下一个节点i,并转步骤8.1;
[0172] 步骤9、确定路段的动态服务水平,具体过程包括步骤9.1至步骤9.3:
[0173] 步骤9.1、根据步骤3的路段等级和步骤8.11的路段的所有动态平均速度的平均值,确定路段a的动态服务水平Sa,确定方法如下:
[0174] 表2路动态段服务水平确定方式
[0175]
[0176] 步骤9.2、判断所有路段是否均参与计算,若是,则转步骤10,否则,转步骤9.3;
[0177] 步骤9.3、读取下一个路段a,并转步骤9.1;
[0178] 步骤10、计算路段的动态交通量,具体过程包括步骤10.1至步骤10.20:
[0179] 步骤10.1、读取步骤4的GPS数据中的全部轨迹点;
[0180] 步骤10.2、计算样本内每个点与所有点之间的距离dmn;
[0181] 步骤10.3、生成距离分布矩阵Dn×n;
[0182] 步骤10.4、将距离分布矩阵Dn×n每行元素分别按照升序排序,得到矩阵
[0183] 步骤10.5、计算K‑平均最近距离R参数列表,计算公式如下:
[0184]R
[0185] 式中,R为邻域半径,D为R对应的参数列表;K为矩阵 所对应列数, 为对应列中所有元素的均值;
[0186] 步骤10.6、对于给定的R,依次计算邻域密度阈值ε,计算公式如下:
[0187]
[0188] 式中,Pm为第m个点在给定邻域半径R下的邻域对象数量;
[0189] 步骤10.7、生成邻域密度阈值ε参数列表Dε(1≤K≤n);
[0190] 步骤10.8、给定初始K=1;
[0191] 步骤10.9、将邻域半径 和邻域密度阈值 作为参数,进行DBSCAN聚类分析;
[0192] 步骤10.10、记录聚类分析所得簇数MK;
[0193] 步骤10.11、判断簇数MK是否连续3次相等,若是,则转步骤10.13,若否,则转步骤10.12;
[0194] 步骤10.12、令K=K+1,并转步骤10.9;
[0195] 步骤10.13、记录最优簇数M=MK,并令K=K+1;
[0196] 步骤10.14、将邻域半径 和邻域密度阈值 作为参数,进行DBSCAN聚类分析;
[0197] 步骤10.15、判断聚类分析所得簇数MK是否等于M,若是,则转步骤10.16,若否,则转步骤10.17;
[0198] 步骤10.16、令K=K+1,并转步骤10.14;
[0199] 步骤10.17、令K=K‑1,并将邻域半径 和邻域密度阈值 作为参数,进行DBSCAN聚类分析;
[0200] 步骤10.18、根据簇中点的经纬度,确定每个簇所包含的路段;
[0201] 步骤10.19、计算每个簇平均邻域密度参数列表,计算公式如下:
[0202]
[0203] 式中, 为第K个簇的平均邻域密度;
[0204] 步骤10.20、计算路段动态交通量Qa,计算公式如下:
[0205]
[0206] 式中,路段a属于第K个簇,节点i和j分别为路段a的起止点,σa为路段a对应大车比;
[0207] 步骤11、计算路段的物流吸引力,具体过程包括步骤11.1至步骤11.3:
[0208] 步骤11.1、计算路段a的物流吸引力Fa,计算公式如下:
[0209] Fa=fi+fj
[0210] 式中,节点i和节点j分别为路段a的起止点,fi和fj分别为两节点的物流吸引力;
[0211] 步骤11.2、判断所有路段是否均参与计算,若是,则转步骤12,否则,转步骤11.3;
[0212] 步骤11.3、读取下一个路段a,并转步骤11.1;
[0213] 步骤12、计算路段的动态通行能力,具体过程包括步骤12.1至步骤12.3:
[0214] 步骤12.1、计算路段a的动态通行能力Ea,计算公式如下:
[0215]
[0216] 式中,Ea表示路段a的动态通行能力, 表示路段a的拓扑值Ta所占权重, 表示路段a的服务水平Sa所占权重, 表示路段动态交通量Qa所占权重,且 一
般取
[0217] 步骤12.2、判断所有路段是否均参与计算,若是,则转步骤13,否则,转步骤12.3;
[0218] 步骤12.3、读取下一个路段a,并转步骤12.1;
[0219] 步骤13、计算路段的动态关键度,并按降序排序,计算公式如下:
[0220]
[0221] 式中,Ra表示路段a的动态关键度,λ1表示路段a的物流吸引力Fa所占权重; 表示路段a物流吸引力的排序等级(按照降序排列的等级);λ2表示路段动态通行能力Ea所占权
重, 表示路段a的通行能力排序等级(按照降序排列的等级),λ1+λ2=1,一般取λ1=λ2=
0.5;
[0222] 步骤14、识别关键路段数量,根据路段动态关键度顺序,动态识别物流关键路段,关键路段数量计算公式如下:
[0223] Lα=α·L
[0224] 式中,Lα为识别关键路段数量,α为预设关键路段比例,一般取5%,L为网络路段总数。