[發明專利]一種面向交通管理者的路網通行效率變化率計算方法

有效

• 申請號: 201610040801.X
• 申請日: 2016-01-21
• 公開（公告）號: CN105654415B
• 公開（公告）日: 2017-04-12
• 發明（設計）人: 蔡正義;王殿海;馬東方;熊滿初;朱慧;陳夢微;章偉;金盛
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00
• 代理公司: 浙江杭州金通專利事務所有限公司33100
• 代理人: 王佳健

1.一種面向交通管理者的路網通行效率變化率計算方法，其特征在于該方法包括以下步驟：

c1、選擇并計算得到用于表征路網通行效率的交通指標：路網平均行程速度和路網運輸效能；

c2、對路網平均行程速度和路網運輸效能按路網行駛車輛數分組處理，計算不同管控方案下不同交通需求區間分別相對應的路網平均行程速度和路網運輸效能變化率；

c3、定義路網通行效率分組綜合變化率，計算綜合變化率中運輸效能與平均車速的權重系數；

c4、根據路網通行效率分組綜合變化率，確定管控方案實施前后路網通行效率綜合變化率的計算結果；

步驟c1中，選擇并計算得到路網平均行程速度和路網運輸效能作為表征路網通行效率的交通指標：

c11、確定所需計算的路網范圍，將路網按照交叉口劃分為不同路段并獲取路段長度l_i；

c12、確定各路段的車輛流量和速度的可獲取性，包括但不限于線圈檢測器數據，微波數據，卡口數據；

c13、確定數據采樣間隔：選取采樣間隔為15分鐘；

c14、通過檢測設備獲取每一個采樣間隔內每個斷面的交通流量和速度數據；

c15、對步驟c14中獲取的各路段斷面的交通流量和速度進行處理，得到路網的運輸效能和路網平均速度；

c16、在同時段分別對交通措施或政策實施前后采集數據并處理，得到對比數據集；

步驟c14中對于每個斷面的檢測器，獲取每一個采樣間隔內交通流量和速度，具體包括：

c141、獲取交通流量參數；

每一個采樣間隔內通過斷面的車輛數；

q_i(k)＝n_i(k)

式中：i——路網中第i個路段斷面；

k——第k個采樣間隔；

q_i(k)——第k個采樣間隔第i個路段斷面的交通流量；

n_i(k)——第k個采樣間隔第i個路段斷面上通過的車輛數；

c142、獲取交通速度參數；

每一采樣間隔內平均速度即通過檢測設備的所有車輛的平均速度；

$v_i\left(k\right)=\frac{\underset{j=1}{\overset{n_i\left(k\right)}{\Σ}}{v}_{ij}\left(k\right)}{q_i\left(k\right)}$

式中：v_i(k)——第k個采樣間隔第i個斷面車輛的平均速度；

v_ij(k)——第k個采樣間隔第i個斷面上第j輛車通過檢測設備時的速度；

步驟c15對步驟c14中獲取的各路段斷面的交通流量和速度進行處理，得到路網的運輸效能和路網平均速度，具體包括：

c151、計算每個路段的運輸效能；

所謂運輸效能，指單位時間內網絡交通流中所有車輛行駛的總里程，每個路段的運輸效能可用下式計算得出，即：

p_i(k)＝(q'_i(k)+q"_i(k))×l_i

式中：p_i(k)——第i個路段在第k個采樣間隔內的運輸效能；

q'_i(k)、q”_i(k)——分別為路段上行方向和下行方向的流量；

l_i——第i個路段的長度；

c152、計算路網的運輸效能；

路網運輸效能為各路段運輸效能的總和，即：

$P\left(k\right)=\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}{p}_i\left(k\right)$

c153、計算路網的平均速度；

路網的平均速度取路段速度的加權平均值，即：

$V\left(k\right)=\frac{\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}{S}_i\left(k\right)v_i\left(k\right)l_i}{\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}{S}_i\left(k\right)l_i}$

式中：V(k)——第k個采樣間隔內路網平均行程車速；

S_i(k)——第k個采樣間隔內路段單元i的負荷度，無量綱；

l_i——路段單元i的長度；

v_i(k)——第k個采樣間隔內路段單元i的平均速度；

路段單元的負荷度用下式計算，即：

S_i(k)＝12q_i(k)/C_i

式中：C_i——路段單元i的設計通行能力，veh/h，可從道路規劃設計部門獲取；

c16分別對交通措施或政策實施前后同時段采集數據并處理，得到對比數據集；具體包括：

c161、對于每一個運輸效能數據P(k)，都有一個與之對應的路網在運車輛數N(k)＝∑q(k)，用(N(k)，P(k))表示；分別整理得到交通措施或政策實施前后同時段獲取的數據集，即：

{(N(1),P(1)),(N(2),P(2)),(N(3),P(3))......(N(j),P(j))}

{(N'(1),P'(1)),(N'(2),P'(2)),(N'(3),P'(3))......(N'(j),P'(j))}

c162、對于每一個路網平均速度數據V(k)，都有一個與之對應的路網在運車輛數N(k)＝∑q(k)，用(N(k),V(k))表示；分別整理得到交通措施或政策實施前后同時段獲取的數據集，即：

{(N(1),V(1)),(N(2),V(2)),(N(3),V(3))......(N(j),Vj)}

{(N'(1),V'(1)),(N'(2),V'(2)),(N'(3),V'(3))......(N'(j),V'(j))}；

步驟c2中對路網平均行程速度和路網運輸效能按路網行駛車輛數分組處理，計算不同管控方案下不同交通需求區間分別相對應的路網平均行程速度和路網運輸效能變化率，這樣剔除交通需求對指標的影響；具體過程包括：

c21、對路網平均行程速度、路網運輸效能按路網行駛車輛數分組處理；

c22、分別計算兩種方案下的路網運輸效能、路網平均速度的變化率；

c21步驟具體包括：

c211、將運輸效能數據集分組，分組組數和組距由以下公式確定，即：

K＝1+3.322lg j

$l=\frac{max(N_j,{N^{\′}}_j)-min(N_j,{N^{\′}}_j)}{1+3.3\lg j}$

式中：K——分組組數；

j——運輸效能數據個數；

l——區間間隔大小；

max(N_j,N'_j)、min(N_j,N'_j)——調查時間間隔內的兩期數據集中路

網車輛數的最大值和最小值；

c212、剔除分組后某一方案數據為空的分組，即如果方案一數據集或者方案二數據集落在某分組k中的數據為空，則剔除該分組的其它數據；

c22步驟具體包括：

c221、對每一個方案數據集處理后的分組數據，用每組數據的算術平均值表征該交通需求內的運行效率；第k個車輛數間隔內的路網運輸效能和路網平均速度計算公式為：

${\stackrel{\‾}{P}}_k=\frac{1}{m}\underset{i=1}{\overset{m}{\Σ}}{P}_{ki}$

${\stackrel{\‾}{v}}_k=\frac{1}{m}\underset{i=1}{\overset{m}{\Σ}}{v}_{ki}$

式中：——第k組數據的運輸效能數據均值；

m——第k組數據的數據個數；

P_ki——第k組的第i個點所對應的路網運輸效能；

——第k組數據的路網平均速度均值；

v_ki——第k組的第i個點所對應的路網平均速度；

c222、計算兩種方案的運輸效能變化量和平均速度變化量；

針對路網，分別用1和2表示前后兩套管控方案，以所在分組的組中值即該組上下邊界的車輛數中值為權重，計算在所有交通需求區間的運輸效能的變化量和平均速度變化量，即：

${\mathrm{\ΔP}}_k=\frac{\underset{k=1}{\overset{K}{\Σ}}({\stackrel{\‾}{P}}_k^2-{\stackrel{\‾}{P}}_k^1)\·N_k}{\underset{k=1}{\overset{K}{\Σ}}{N}_k}$

${\mathrm{\Δv}}_k=\frac{\underset{k=1}{\overset{K}{\Σ}}({\stackrel{\‾}{v}}_k^2-{\stackrel{\‾}{v}}_k^1)\·N_k}{\underset{k=1}{\overset{K}{\Σ}}{N}_k}$

式中：N_k——第k組的流量N_j組中值，即流量上下邊界的中值；

c223、計算不同分組下的運輸效能變化率和平均速度變化率；

步驟c221求出的是變化的絕對值，與上一期基準值相比得出變化率，即：

${\mathrm{\ξ}}_k^p=\frac{{\mathrm{\ΔP}}_k}{{\stackrel{\‾}{P}}_k^1}$

${\mathrm{\ζ}}_k^v=\frac{{\mathrm{\Δv}}_k}{{\stackrel{\‾}{v}}_k^1}$

式中：——路網的綜合運輸效能變化率；

——方案一數據的第k組綜合運輸效能數據的均值；

——平均速度變化率；

——方案一數據的第k組平均速度數據的均值；

步驟c3中選取的分組綜合變化率綜合考慮運輸效能和平均速度，利用交通需求組內中值作為該區間的路網運行車輛數特征值，并由路網平均速度和路網自由流速度確定權重系數；具體過程包括：

C31、定義路網通行效率分組綜合變化率，綜合考慮不同交通需求的影響，提出路網通行效率分組綜合變化率，即：

式中：——路段綜合效率變化率；

——路段綜合運輸效能變化率；

——路段平均速度變化率；

θ_k——綜合運輸效能變化率與路段平均速度變化率的權重系數；

C32、路網自由流速度的確定；

城市道路自由流速度取該路段的限速值，路網的自由流速度為各路段自由流速度的加權平均值，即：

$v_f=\frac{\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}(v_{fi}\·l_i)}{{\mathrm{\Σl}}_i}$

式中：v_f——路網的自由流速度；

v_fi——路網中第i個路段的自由流速度；

n——路網中路段的總個數；

C33、權重系數θ的確定；

權重系數θ由路網平均速度V和路網自由流速度確定，即：

${\mathrm{\θ}}_k=1-\frac{1}{1+e^{-b(V_k-\frac{v_f}{2})}}$

其中：

$b=\frac{-2*ln0.00125}{v_f};$

步驟c4中，根據路網通行效率分組綜合變化率，確定管控方案實施前后路網通行效率綜合變化率的計算結果；具體過程包括：

針對路網的交通需求區間，利用區間中值N_k作為該區間的交通需求特征值，并以此為權重計算整個交通需求范圍內的綜合變化率，比較不同方案的通行效率；方案二相對于方案一的通行效率綜合變化率為：

得出的變化率為正值，說明路網運行效率得以提升，變化率為負值，說明運行效率下降。