[發明專利]一種城市道路交通擁堵持續時間和空間擴散預測方法

有效

• 申請號: 201110442253.0
• 申請日: 2011-12-26
• 公開（公告）號: CN102568194A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: 董紅召;馬帥;郭明飛
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: G08G1/00
• 分類號: G08G1/00
• 代理公司: 杭州天正專利事務所有限公司 33201
• 代理人: 王兵;王利強

1.一種城市道路交通擁堵持續時間和空間擴散預測方法，其特征在于：所述預測方法包括以下步驟：

1)根據初始擁堵發生后道路交通流特性，將目標區域路段分為：

目標路段：指當前處于擁堵交通狀態的路段；上游路段：指按交通流傳播方向處于目標路段的上游位置的路段，該路段的交通流將在下個時刻進入目標路段，具有交通生成特性；下游路段：指按交通流傳播方向處于目標路段的下游位置的路段，該路段在下個時刻接受目標路段駛離交通流；

依照CTM模型，劃分目標路段及上、下游路段所組成的區域的元胞，尾元胞定義為處于路段的下游出口渠化區的元胞，分別對應左轉尾元胞、直行尾元胞和右轉尾元胞；

取單一行駛方向任意路段，由m個普通元胞組成及一組尾元胞組成，i＝1，2，...，m，并且按交通流方向路段起點由1開始升序編號；定義如下常用變量：在第k個時間步長路段兩類元胞的關鍵參數的相對應的變量如下表1所述：

表1

2)初始化各個元胞的各個關鍵參數；

3)同路段上相鄰普通元胞之間的流量傳播如式(3)所示：

y_i(k)＝min{n_i-1(k)，Qi(k)，ω(N_i(k)-n_i(k))/v}(3)

其中，Q_i(k)為第k個時間步長元胞i上的最大流入量；

同路段普通元胞與尾元胞的流量傳播如式(5)～(7)所示：

yaL(k)=min{nam(k)ηL,QaL(k),ω[NaL(k)-naL(k]/v}---(5)]]>

yaR(k)=min{nam(k)ηR,QaR(k),ω[NaR(k)-naR(k)]/v}---(6)]]>

yaS(k)=min{nm(k)(1-ηL-ηR),QaS(k),ω[NaS(k)-naS(k)]/v}---(7)]]>

其中η_L，η_R分別為該路段的車流左轉比例和右轉比例；

相鄰路段尾元胞與普通元胞流量傳播滿足以下約束條件，如式(8)所示：

Qaξ(k)=min{gaξ(k)h(v),w[Naξ(k)-naξ(k)]/v,qaξ,maxδ}---(8)]]>

其中，ξ取為L，S，R；為在第k個時間步長δ內路段各尾元胞的流向被分配的相位的有效綠燈時間，h(v)為當自由流速為v時車流平均車頭時距；尾元胞與相應下游路段的普通元胞的流量傳播方程如式(9)所示：

yb1(k)=min{nb1(k),Qaξ(k)}---(9);]]>

目標路段的元胞的評判準則rule(1)，在每個時間步長結束后進行判定，其中：

rule(1)：若滿足ypi+1(k)=npi(k)]]>則Cpi(k)∉Ucgt(k);]]>否則Cpi(k)∈Ucgt(k);]]>

其中，U_cgt(k)表示第k個時間步長結束后擁堵元胞集合，若U_cgt(k)為空時，則表明目標路段的初始擁堵已消散；

上游路段和下游路段的元胞判定則是將若干個連續時間步長組成為一個判別周期T_γ，在觀測周期內判別每個步長結束后，上游路段和下游路段分別根據rule(2)，rule(3)劃分當前周期下擁堵元胞的集合：

rule(2)：若k∈T_γ，

若滿足f(Tγ)=count[yai(k)<nai(k)]≥ϵexp1]]>則Cai(k)∈Ucgt(Tγ);]]>否則Cai(k)∉Ucgt(Tγ);]]>

rule(3)：若k∈T_γ，若滿足f(Tγ)=count{ybi(k)=[Nbi(k)-nbi(k)]}≥ϵexp2]]>則Cbi(k)∈Ucgti(Tγ);]]>否則Cbi(k)∉Ucgt(Tγ);]]>

其中，f(T_γ)＝count[exp?ression]表示為在第T_γ個觀測期內所有步長結束后，元胞之間的變量滿足條件expression的個數，ε_exp1和ε_exp1為預設的閥值；

4)如果滿足評判準則rule(1)的終止條件，則結束，并計算預測擁堵持續時間T_last＝kδ，否則返回步驟3)；

如果滿足rule(2)或rule(3)的終止條件，則結束，并計算預測擁堵擴散時間T＝kδ，否則返回步驟3)。

2.如權利要求1所述的一種城市道路交通擁堵持續時間和空間擴散預測方法，其特征在于：所述步驟3)中，同路段上相鄰普通元胞的交通密度守恒的通式為式(10)：

ρi(k+1)=ρi(k)+δli(yi(k)-yi+1(k))---(10)]]>

同路段普通元胞與尾元胞或，相鄰路段尾元胞與普通元胞建立交通密度守恒函數為式(11)：

Σξ=R,S,Lρaξ(k+1)3=Σξ=R,S,Lρaξ(k)3+δlaδ[yam(k)-yb1(k)]---(11).]]>