[發明專利]一種用于交通路徑選擇的生態阻抗計算方法

有效

• 申請號: 201510072813.6
• 申請日: 2015-02-11
• 公開（公告）號: CN104680788B
• 公開（公告）日: 2017-06-13
• 發明（設計）人: 宋國華;王霞;于雷
• 申請（專利權）人: 北京交通大學
• 主分類號: G08G1/01
• 分類號: G08G1/01;G06F19/00
• 代理公司: 北京正理專利代理有限公司11257
• 代理人: 張雪梅

技術領域

本發明涉及交通領域中的生態阻抗計算方法。更具體地，涉及一種用于交通路徑選擇的生態阻抗計算方法。

背景技術

目前對于路段阻抗的研究：

在諸多交通阻抗因素中，時間因素是最主要的。對于單種交通網絡，出行者在進行路徑選擇時，一般都是以時間最短為目標。有些交通網絡，路段上的行駛時間與距離成正比，與路段上的流量無關，如城市軌道交通網。有些交通網絡，如公路網、城市道路網，路段上的行駛時間與距離不一定成正比，而與路段上的交通流量相關，此時就選用時間作為阻抗。這類行駛時間與距離、流量的關系較為復雜，這種關系可以廣義的表示為：

C_a＝f({V})

即路段上的費用不僅僅是路段本身流量的函數，而且是整個路網上流量V的函數。這個一般化的公式在城市道路網上是比較多見的，因為交叉口的存在，不同路段上的流量會相互影響。對于公路網而言，由于路段比較長，這一關系可以進一步簡化，因為大部分時間是花費在路段上而不是交叉口上，這時公式可以寫為：

C_a＝f({V_a})

即路段的費用只與該路段的流量及其特性相關，這個假定簡化了對路段函數的建立和標定以及交通流分配模型的開發。

對于公路行駛時間函數的研究，既有通過實測數據進行回歸分析的，也有進行理論研究的。其中被廣泛應用的是由美國公路局Bureau of Public Road,BPR開發的函數，被稱為BPR函數，形式為：

公式中，t_a為路段a上的阻抗；t₀為零流阻抗，即路段上流量為0時車輛行駛所需要的時間；q_a為路段a上的交通量；c_a為路段a的實際通過能力，即單位時間內路段實際可通過車輛數；α、β為阻滯系數，在美國公路局交通流分配程序中，α、β參數的取值分別為α＝0.15、β＝4，α、β參數的取值也可由實際數據回歸分析求得。

現有技術對于節點阻抗的研究：

節點阻抗指車輛在交通網絡節點處主要指在交叉口處的阻抗。交叉口阻抗與交叉口的形式、信號控制系統的配時、交叉口的通過能力等因素有關。在城市交通網絡的實際出行時間中，除路段行駛時間外，交叉口延誤占有較大的比重，特別是在交通高峰期，交叉口的擁擠阻塞比較嚴重時，交叉口的延誤可能會超過路段行駛時間。

交通工程學中，對信號交叉口的延誤有過大量的研究，直接目的是為信號控制交叉口的配時，點控、線控和面控系統的設計以及交叉口通過能力計算而進行的。節點處的阻抗可以分為兩類：

(1)不分流向類：在某個節點各流向的阻抗基本相同，或者沒有明顯的規律性的分流向差別。對這類問題比較好處理，同一個統一的值表示車輛在節點i的延誤。

(2)分流向類：不同流向的阻抗不同，且一般服從某種規律。城市道路網就是這樣，車輛在城市道路的交叉口一般有三個流向：直行、左轉、右轉，所延誤的時間差別明顯，且一般服從規律：右轉<直行<左轉。其實，車輛在城市間公路網的節點處也存在著同樣的延誤規律。但是公路網的路段長，車輛在節點處的延誤相對于路段上的行駛時間非常小，可以近似為0，這樣就可以將之歸之于上述的“不分流向類”對待。但是，城市道路網交叉口密集，相鄰交叉口之間的路段往往只有幾百米，車輛在交叉口某些流向的延誤時間接近甚至超過在路段上的行駛時間，故不可忽略，而且必須分流向計算。

分流向計算時，一般表示來自節點i的車輛在交叉口j的延誤，其可以用Webster延誤公式表示。

1958年英國TRRL研究所Transport and Road Research Laboratory的F.V.Webster等人根據排隊論理論，提出了一個計算交叉口延誤的模型。該模型中主要包括兩部分，一部分是車輛到達率為固定均值時產生的正常相位延誤及均勻延誤，另一部分是車輛到達率隨機波動時所產生的附加延誤。其具體形式為：

公式中，T為信號周期長度；λ為進口道有效綠燈時間與信號周期長度之比，即綠信比；Q為進口道的交通流量；X'為飽和度，X'＝Q/S，S為進口道通過能力。

上述公式為Webster在Monter-Carlo模擬結果的基礎上，校正了當初由排隊論理論推導出的交通工程師們常用的延誤公式形式。

現有技術對于生態路線Eco-routing導航系統的研究：