本發(fā)明屬于交通管理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于行使權(quán)分配的城市交通高峰錯(cuò)行方法。

背景技術(shù)：

目前，交通擁堵是國(guó)內(nèi)各大城市共同面臨的難題。2015年2月26日，國(guó)家統(tǒng)計(jì)局發(fā)布《2014年國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)》，截止2014年末全國(guó)民用汽車(chē)保有量達(dá)到15447萬(wàn)輛，其中私人汽車(chē)保有量12584萬(wàn)輛。我國(guó)的汽車(chē)保有量仍然在不斷的增加，會(huì)進(jìn)一步考驗(yàn)我國(guó)的交通道路的承受能力。

交通阻塞問(wèn)題給城市生活的人民帶來(lái)了很多困擾，極大地增加了人們出行的時(shí)間及成本。在北京，如果選擇高峰期出行1個(gè)小時(shí)，大概有半個(gè)小時(shí)的時(shí)間會(huì)花費(fèi)在擁擠等待上。通勤族每個(gè)月因?yàn)榻煌〒矶聯(lián)p失的時(shí)間成本就有808元。而其他擁堵排名前十的杭州、廣州、濟(jì)南、大連、哈爾濱、深圳、上海、重慶、青島等城市，由于交通擁堵也會(huì)增加0.88～1.00倍數(shù)的出行時(shí)間，造成的額外成本損失最少也是每人每月至少551元。其次，交通阻塞使得能耗增加，極大地增長(zhǎng)了城市交通的大氣污染排放，對(duì)大眾健康帶來(lái)了巨大的威脅。

針對(duì)早晚高峰期交通阻塞現(xiàn)象，中國(guó)一些大城市也開(kāi)始實(shí)施早晚高峰限行措施，限制車(chē)輛在早晚高峰期行駛進(jìn)入限行區(qū)域，減少限行區(qū)域的車(chē)輛數(shù)量。其次，限行時(shí)間范圍也有所增。在解決道路供需矛盾上，限行措施通過(guò)減少車(chē)輛出行需求來(lái)緩解道路資源的供應(yīng)緊張，在一定程度上緩解了交通阻塞，提高了車(chē)輛的通行速度。

針對(duì)目前城市交通阻塞，目前主要還存在以下兩方面問(wèn)題：

(1)高峰期出行車(chē)流量超過(guò)道路承載能力。

道路作為有限的行駛資源，在特定的時(shí)間段內(nèi)，使用特定的交通區(qū)域(路段)的車(chē)流量超出交通區(qū)域可承載量就會(huì)發(fā)生交通擁塞。早晚高峰期，在時(shí)間維度上，單位時(shí)間內(nèi)出行車(chē)輛的數(shù)量處于波峰；其次，在空間維度上，車(chē)輛駛?cè)敕比A商業(yè)區(qū)和中心就業(yè)區(qū)也是最多的。由此，高峰期中心城區(qū)交通區(qū)域的交通阻塞已經(jīng)成為常態(tài)，極大的困擾著城市居民的出行。

(2)現(xiàn)有的限行措施無(wú)法從根本上解決交通阻塞問(wèn)題。

為了緩解城市的交通壓力，中國(guó)的一些大城市頒布了單雙號(hào)限行制度，按照車(chē)輛尾號(hào)實(shí)行車(chē)輛限行措施，使得車(chē)輛的車(chē)輛大幅度減少，在一定程度上減少了交通壓力。但是現(xiàn)有的限行措施，以車(chē)牌號(hào)作為限行標(biāo)準(zhǔn)，缺乏人性化的考慮，此外，沒(méi)有從時(shí)間和空間維度上考慮車(chē)輛的分布情況，無(wú)法從根本上解決城市的交通阻塞問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于上述，本發(fā)明提供了一種基于行使權(quán)分配的城市交通高峰錯(cuò)行方法，能夠?qū)崿F(xiàn)時(shí)間與空間兩個(gè)維度上的限行，起到錯(cuò)峰出行的目的，更加合理的利用道路資源。

一種基于行使權(quán)分配的城市交通高峰錯(cuò)行方法，包括以下步驟：

(1)獲取用戶的行使權(quán)請(qǐng)求報(bào)文和交通安全信用罰分，這些行使權(quán)請(qǐng)求報(bào)文分為兩類(lèi)：一類(lèi)為高峰時(shí)間段前發(fā)出的預(yù)約行使權(quán)請(qǐng)求報(bào)文，另一類(lèi)為高峰時(shí)間段內(nèi)發(fā)出的臨時(shí)行使權(quán)請(qǐng)求報(bào)文；

(2)將高峰時(shí)間段平均劃分成若干個(gè)時(shí)間區(qū)塊，將整個(gè)城市劃分成若干個(gè)區(qū)域；對(duì)于任一區(qū)域，根據(jù)交通安全信用罰分對(duì)出發(fā)地點(diǎn)在該區(qū)域內(nèi)的預(yù)約行使權(quán)請(qǐng)求報(bào)文用戶進(jìn)行動(dòng)態(tài)限行；

(3)對(duì)于任一區(qū)域，計(jì)算該區(qū)域高峰時(shí)間段的平均車(chē)流量，進(jìn)而基于出行時(shí)間信息熵的分配方案為出發(fā)地點(diǎn)在該區(qū)域內(nèi)且未被限行的預(yù)約行使權(quán)請(qǐng)求報(bào)文用戶分配出行時(shí)間；

(4)對(duì)于任一區(qū)域，根據(jù)出行時(shí)間對(duì)出發(fā)地點(diǎn)在該區(qū)域內(nèi)的臨時(shí)行使權(quán)請(qǐng)求報(bào)文用戶進(jìn)行動(dòng)態(tài)限行；

(5)對(duì)于每一位被分配好出行時(shí)間的用戶，根據(jù)其出發(fā)地點(diǎn)和目的地點(diǎn)采用Dijkstral最短路徑算法為其規(guī)劃出行路徑。

所述的行使權(quán)請(qǐng)求報(bào)文包含出行時(shí)間、出發(fā)地點(diǎn)、目的地點(diǎn)以及用戶ID，且報(bào)文中的出行時(shí)間屬于高峰時(shí)間段內(nèi)。

在高峰時(shí)間段內(nèi)所有用戶的出行時(shí)間服從高斯分布，所有用戶的出發(fā)地點(diǎn)和目的地點(diǎn)所屬區(qū)域同樣服從高斯分布，即一些城市中心區(qū)域相對(duì)住的人或去的人比較多，偏僻的區(qū)域相對(duì)住的人或去的人比較少。

所述步驟(2)中對(duì)預(yù)約行使權(quán)請(qǐng)求報(bào)文用戶進(jìn)行動(dòng)態(tài)限行，具體過(guò)程如下：

首先，對(duì)于任一區(qū)域，統(tǒng)計(jì)出發(fā)地點(diǎn)在該區(qū)域內(nèi)且出行時(shí)間落在高峰時(shí)間段各時(shí)間區(qū)塊內(nèi)的預(yù)約行使權(quán)請(qǐng)求報(bào)文個(gè)數(shù)；

然后，針對(duì)該區(qū)域高峰時(shí)間段內(nèi)的任一時(shí)間區(qū)塊，將落在該時(shí)間區(qū)塊內(nèi)的預(yù)約行使權(quán)請(qǐng)求報(bào)文個(gè)數(shù)記為M，對(duì)落在該時(shí)間區(qū)塊內(nèi)所有預(yù)約行使權(quán)請(qǐng)求報(bào)文對(duì)應(yīng)的用戶按交通安全信用罰分從高到低進(jìn)行排序，若M大于區(qū)域車(chē)流量分配上限閾值threshold，則拒絕其中交通安全信用罰分最高的M-threshold個(gè)用戶的預(yù)約行使權(quán)請(qǐng)求報(bào)文，即對(duì)這些用戶實(shí)施限行。

所述步驟(3)中通過(guò)以下公式計(jì)算區(qū)域高峰時(shí)間段的平均車(chē)流量：

其中：avg_flow為區(qū)域高峰時(shí)間段的平均車(chē)流量，flow_i為出行時(shí)間落在區(qū)域高峰時(shí)間段第i個(gè)時(shí)間區(qū)塊內(nèi)的行使權(quán)請(qǐng)求報(bào)文個(gè)數(shù)，K為高峰時(shí)間段被劃分成的時(shí)間區(qū)塊總數(shù)。

所述步驟(3)中基于出行時(shí)間信息熵的分配方案，具體過(guò)程如下：

3.1對(duì)于任一區(qū)域，統(tǒng)計(jì)出發(fā)地點(diǎn)在該區(qū)域內(nèi)且出行時(shí)間落在高峰時(shí)間段各時(shí)間區(qū)塊內(nèi)的預(yù)約行使權(quán)請(qǐng)求報(bào)文個(gè)數(shù)；

3.2提取該區(qū)域高峰時(shí)間段內(nèi)預(yù)約行使權(quán)請(qǐng)求報(bào)文個(gè)數(shù)最多的一個(gè)時(shí)間區(qū)塊作為中心區(qū)塊，將該時(shí)間區(qū)塊內(nèi)未被限行的預(yù)約行使權(quán)請(qǐng)求報(bào)文導(dǎo)入分配池中，對(duì)分配池中所有預(yù)約行使權(quán)請(qǐng)求報(bào)文對(duì)應(yīng)的用戶按交通安全信用罰分從高到低進(jìn)行排序，提取出其中交通安全信用罰分最低的N個(gè)用戶的預(yù)約行使權(quán)請(qǐng)求報(bào)文，并分配這N個(gè)用戶在該時(shí)間區(qū)塊內(nèi)出行；N為該區(qū)域高峰時(shí)間段的平均車(chē)流量；

3.3根據(jù)步驟3.2以與中心區(qū)塊間隔從小到大的順序遍歷該區(qū)域高峰時(shí)間段內(nèi)所有時(shí)間區(qū)塊。

進(jìn)一步地，所述步驟3.3中對(duì)于任一待分配的時(shí)間區(qū)塊，將該時(shí)間區(qū)塊內(nèi)未被限行的預(yù)約行使權(quán)請(qǐng)求報(bào)文導(dǎo)入分配池中，判斷分配池中每一預(yù)約行使權(quán)請(qǐng)求報(bào)文：若預(yù)約行使權(quán)請(qǐng)求報(bào)文中的出行時(shí)間與該時(shí)間區(qū)塊的間隔超過(guò)60分鐘，則將該預(yù)約行使權(quán)請(qǐng)求報(bào)文對(duì)應(yīng)的用戶分配至該時(shí)間區(qū)塊內(nèi)出行。

所述步驟(4)中對(duì)臨時(shí)行使權(quán)請(qǐng)求報(bào)文用戶進(jìn)行動(dòng)態(tài)限行，具體過(guò)程如下：

對(duì)于任一區(qū)域，判斷出發(fā)地點(diǎn)在該區(qū)域內(nèi)的每一個(gè)臨時(shí)行使權(quán)請(qǐng)求報(bào)文：若臨時(shí)行使權(quán)請(qǐng)求報(bào)文所要求的出行時(shí)間落在高峰時(shí)間段某一時(shí)間區(qū)塊內(nèi)，且步驟(3)中分配在該時(shí)間區(qū)塊內(nèi)出行的用戶數(shù)量大于等于該區(qū)域的高峰時(shí)間段的平均車(chē)流量，則對(duì)該臨時(shí)行使權(quán)請(qǐng)求報(bào)文的用戶限行，否則允許該用戶根據(jù)其出行時(shí)間在該區(qū)域內(nèi)通行。

所述交通安全信用罰分由交通違章懲罰分和交通擁堵懲罰分加權(quán)求和后得到；所述的交通違章懲罰分由用戶在各類(lèi)交通違章行為上的歷史違章次數(shù)加權(quán)求和后得到，所述的交通擁堵懲罰分為用戶所預(yù)約的出行時(shí)間落在高于平均車(chē)流量的時(shí)間區(qū)塊內(nèi)的歷史次數(shù)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益技術(shù)效果：

(1)本發(fā)明提出了基于行使權(quán)分配的限行概念，基于“出行時(shí)間信息熵”思想，結(jié)合交通安全信用體系分配行使權(quán)，實(shí)現(xiàn)交通流量在時(shí)間維度上的平攤和限行。

(2)本發(fā)明將“交通安全信用”作為行使權(quán)分配的加權(quán)要素，并且引入?yún)^(qū)域動(dòng)態(tài)限行概念，實(shí)現(xiàn)了更合理的空間維度上的限行。

(3)本發(fā)明交通擁塞積分機(jī)制，誘導(dǎo)用戶在早晚高峰期出行時(shí)主動(dòng)提早(推遲)出行時(shí)間。

(4)本發(fā)明還能基于當(dāng)前車(chē)流量進(jìn)行臨時(shí)出行預(yù)約的請(qǐng)求，增加了行使權(quán)分配的靈活性。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明城市交通高峰錯(cuò)行方法的步驟流程示意圖。

具體實(shí)施方式

為了更為具體地描述本發(fā)明，下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。

如圖1所示，本發(fā)明基于行使權(quán)分配的城市交通高峰錯(cuò)行方法，包括如下步驟：

(1)用戶通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用獲取行使權(quán)預(yù)約請(qǐng)求，預(yù)約請(qǐng)求報(bào)文分為用戶出行預(yù)約使權(quán)報(bào)文和用戶臨時(shí)預(yù)約行使權(quán)報(bào)文兩部分。

用戶出行預(yù)約使權(quán)報(bào)文即出行高峰前進(jìn)行的預(yù)約報(bào)文，其中定義高峰期為6：00到10：00。用戶出行預(yù)約使權(quán)報(bào)文與戶臨時(shí)預(yù)約行使權(quán)報(bào)文包括：出行時(shí)間T₀、出發(fā)地點(diǎn)S₀、目的地點(diǎn)S_t，即M_o：＝{S₀，S_t，T₀}；l和k指第幾條出行預(yù)約報(bào)文；出發(fā)地點(diǎn)S₀、目的地點(diǎn)S_t獨(dú)立同分布，服從二維高斯分布；各用戶從出發(fā)地點(diǎn)S₀到目的地點(diǎn)S_t的路徑由Dijkstral最短路徑算法求的；早高峰期，各用戶出行時(shí)間T₀服從高斯分布。

(2)時(shí)間與空間劃分，交通區(qū)域動(dòng)態(tài)限行，保證局部交通區(qū)域不擁堵。

首先，對(duì)高峰時(shí)間段進(jìn)行時(shí)間劃分，即6：00-10：00按照interval＝5min的間隔分割成s單位分配時(shí)間[T_i，T_i+1)，i＝1，2，...，s，分配次數(shù)assign_cnt＝48；區(qū)域劃分將城市地圖劃分成m*n等面積子網(wǎng)格。

然后，統(tǒng)計(jì)每個(gè)子區(qū)域單位分配時(shí)間T₀內(nèi)的用戶出行預(yù)約使權(quán)報(bào)文總數(shù)將集合中元素按照交通安全信用分C_l降序排列；將與單位時(shí)間交通子區(qū)域車(chē)流量分配上限flow_threshold比較，超過(guò)上限則限行；具體計(jì)算方式如下：

For eachassign_time T_k in T：

i.當(dāng)時(shí)，不限行，用戶享有出行的權(quán)利；

ii.否則，對(duì)用戶限行。

(3)在交通高峰期基于“出行時(shí)間信息熵”原理，依據(jù)行平均車(chē)流量和個(gè)人交通安全信用決定限行、保留原有出行時(shí)間出行或者等待到下一輪的分配，直至分配時(shí)刻到高峰末期結(jié)束。

出行時(shí)間信息熵原理指當(dāng)用戶的出行時(shí)間信息熵H(D)最大時(shí)，即交通區(qū)域車(chē)輛出行時(shí)間盡可能的保持均勻分布時(shí)，交通區(qū)域擁堵指數(shù)最小，計(jì)算方式如下：

其中：flow_ij為第i行第j列所對(duì)應(yīng)的子交通區(qū)域出行流量，flow_ijk為第i行第j列所對(duì)應(yīng)的子交通區(qū)域在出行時(shí)間在[T_k，T_k+1)出行流量。

平均車(chē)流量特征為：?jiǎn)挝粫r(shí)間交通子區(qū)域車(chē)流量平攤上限，其中flow_i時(shí)刻T_i交通子區(qū)域出行車(chē)流量。

本實(shí)施方式中的具體分配方案如下：

首先，計(jì)算出行車(chē)流量最多的時(shí)刻max_flow_time；分配過(guò)程從max_flow_time開(kāi)始，往之前(后)時(shí)刻依次進(jìn)行分配。

其次，每個(gè)單位時(shí)間T_k，將集合中元素按照交通安全信用分C_l降序排列；把flow_threshold以內(nèi)的未限行用戶加入到待分配緩沖隊(duì)列wait_mes_buffer中，計(jì)算方法如下：

然后，利用出行時(shí)間信息熵理論，將高峰期出行流量盡量平攤，即將wait_mes_buffer中低于單位時(shí)間交通子區(qū)域車(chē)流量平攤上限avg_flow的用戶分配當(dāng)前時(shí)刻作為其被分配的出行時(shí)間。

最后，如果wait_mes_buffer中剩余待分配用戶，如果有人已超過(guò)可忍耐等待時(shí)間60min則無(wú)論其信用分是否靠前，均為其分配當(dāng)前T_k作為其出行時(shí)間。

對(duì)于臨時(shí)出行請(qǐng)求根據(jù)車(chē)流量分配行使權(quán)，具體分配如下：

當(dāng)時(shí)刻T_i交通子區(qū)域已分配出行車(chē)流量assign_flow_t＜avg_flow時(shí)，用戶順利出行；否則，限行。

(4)維護(hù)個(gè)人交通安全信用評(píng)分體系，利用擁塞積分獎(jiǎng)勵(lì)懲罰機(jī)制誘導(dǎo)用戶在早晚高峰期出行時(shí)提早(推遲)出行時(shí)間。

個(gè)人交通安全信用評(píng)分體系包含：影響交通違章行為類(lèi)型n_i，第i種類(lèi)型的交通違章行為次數(shù)c_i，第i種交通違章行為的權(quán)重系數(shù)δ_i。

交通違章行為的權(quán)重系數(shù)δ_i利用交通違章行為判斷矩陣值計(jì)算，交通違章行為判斷矩陣如表1所示：

表1

a_ij表示a_i違規(guī)行為相對(duì)于a_j違規(guī)行為對(duì)于交通安全的危害性以及對(duì)于交通安全信用的影響重要性程度；交通違章行為的權(quán)重系數(shù)計(jì)算方式如下：

根據(jù)交通違章行為判斷矩陣獲得12分，6分，3分，2分，1分這5種違反交通行為的權(quán)重向量為δ＝(0.503，0.260，0.134，0.068，0.035)。

因此，個(gè)人交通安全信用評(píng)分具體計(jì)算方式如下：

根據(jù)每個(gè)用戶分配到的出行時(shí)間，計(jì)算該用戶在算法分配過(guò)程中獲得的獎(jiǎng)勵(lì)(懲罰)分congestion_penaltyl計(jì)算方式如下：

首先，當(dāng)時(shí)：

其次，當(dāng)時(shí)：

上述對(duì)實(shí)施例的描述是為便于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能理解和應(yīng)用本發(fā)明。熟悉本領(lǐng)域技術(shù)的人員顯然可以容易地對(duì)上述實(shí)施例做出各種修改，并把在此說(shuō)明的一般原理應(yīng)用到其他實(shí)施例中而不必經(jīng)過(guò)創(chuàng)造性的勞動(dòng)。因此，本發(fā)明不限于上述實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的揭示，對(duì)于本發(fā)明做出的改進(jìn)和修改都應(yīng)該在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。