[發(fā)明專利]一種基于綜合出行費(fèi)用的城市路網(wǎng)模式選擇方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810636670.0
• 申請日: 2018-06-20
• 公開（公告）號(hào): CN108648455B
• 公開（公告）日: 2020-11-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 石琴;楊昊隆;陳一鍇
• 申請（專利權(quán)）人: 合肥工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G08G1/01
• 分類號(hào): G08G1/01;G06Q10/04;G06Q10/06;G06Q50/30
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責(zé)任公司 34101
• 代理人: 何梅生

1.一種基于綜合出行費(fèi)用的城市路網(wǎng)模式選擇方法，其特征是按如下步驟進(jìn)行：

步驟1、設(shè)定可選擇的四種方格型路網(wǎng)模式分別是：

模式一：雙向8車道路網(wǎng)模式，模式二：雙向4車道路網(wǎng)模式，

模式三：雙向2車道路網(wǎng)模式，模式四：單向2車道路網(wǎng)模式；

步驟2、綜合考慮車輛的燃油消耗、行程時(shí)間和行程時(shí)間不可靠性三個(gè)指標(biāo)，分別給定各指標(biāo)的權(quán)重，構(gòu)建城市路網(wǎng)綜合出行費(fèi)用目標(biāo)函數(shù)；

步驟3、劃定城市路網(wǎng)規(guī)劃區(qū)域，通過城市規(guī)劃部門或調(diào)研獲取所述規(guī)劃區(qū)域內(nèi)的交通流量；

步驟4、以所述規(guī)劃區(qū)域內(nèi)的交通流量為自變量，根據(jù)所述城市路網(wǎng)綜合出行費(fèi)用目標(biāo)函數(shù)分別計(jì)算獲得車流在四種不同方格型路網(wǎng)模式下橫穿規(guī)劃區(qū)域所需要的綜合出行費(fèi)用，選定綜合出行費(fèi)用最小的路網(wǎng)模式作為所述規(guī)劃區(qū)域的推薦路網(wǎng)模式；

針對任一路網(wǎng)模式，所述城市路網(wǎng)綜合出行費(fèi)用目標(biāo)函數(shù)包括路段綜合出行費(fèi)用函數(shù)和交叉口綜合出行費(fèi)用函數(shù)，由式(1)表征；

式(1)中，以r表示路徑集，是指車輛在規(guī)劃區(qū)域從設(shè)定的起點(diǎn)到達(dá)設(shè)定的終點(diǎn)的所有路徑的集合，以p表示路徑集r中的任一條路徑，以N表示交叉口集，是指規(guī)劃區(qū)域內(nèi)所有交叉口的集合，以n表示交叉口集N中的任一交叉口，以i表示交叉口n上的任一進(jìn)道口，以j表示交叉口n的進(jìn)道口i中的任一車道組j；以A表示路段集，是指規(guī)劃區(qū)域內(nèi)所有路段的集合，以a表示路段集A中的任一路段；

為車輛按路徑p在所述規(guī)劃區(qū)域行進(jìn)所產(chǎn)生的綜合出行費(fèi)用；

COST_a為規(guī)劃區(qū)域內(nèi)路段a的綜合出行費(fèi)用；

COST_nij為規(guī)劃區(qū)域交叉口n中，車輛自進(jìn)道口i進(jìn)入交叉口，并按車道組j通過交叉口的綜合出行費(fèi)用；

為0或1變量，若路徑p包含路段a，則否則

為0或1變量，若路徑p包含規(guī)劃區(qū)域交叉口n，且車輛自進(jìn)道口i進(jìn)入交叉口，并按車道組j通過交叉口，則否則

式(1)中的綜合出行費(fèi)用COST_a是由式(2)計(jì)算獲得：

COST_a＝ω₁E_aP₁+ω₂T_aP₂+ω₃γ(T_a)P₃ (2)

其中，E_a為車輛行駛通過路段a產(chǎn)生的燃油消耗；T_a為車輛行駛通過路段a的行程時(shí)間；γ(T_a)為車輛行駛通過路段a的行程時(shí)間不可靠性；

式(1)中的綜合出行費(fèi)用COST_nij是由式(3)計(jì)算獲得：

COST_nij＝ω₁E_nijP₁+ω₂D_nijP₂+ω₃γ(D_nij)P₃ (3)

其中，E_nij為車輛從進(jìn)口道i中車道組j行駛通過交叉口n產(chǎn)生的燃油消耗；D_nij為車輛從進(jìn)口道i中車道組j行駛通過交叉口n的交叉口車均延誤；γ(D_nij)為車輛從進(jìn)口道i中車道組j行駛通過交叉口n的交叉口車均延誤波動(dòng)；

式(2)和式(3)中，P₁，P₂，P₃一一對應(yīng)為燃油消耗、行程時(shí)間、行程時(shí)間不可靠性的單位費(fèi)用；ω₁，ω₂，ω₃一一對應(yīng)為燃油消耗、行程時(shí)間和行程時(shí)間不可靠性在綜合出行費(fèi)用中的權(quán)重系數(shù)，所述權(quán)重系數(shù)ω₁，ω₂，ω₃根據(jù)城市規(guī)劃要求進(jìn)行設(shè)定；

式(2)中的車輛行駛通過路段a產(chǎn)生的燃油消耗E_a由式(4)計(jì)算獲得：

E_a＝l_a(k₁q_a²+k₂q_a+k₃) (4)

l_a為路段a的長度；q_a為路段飽和度；

k₁，k₂，k₃為擬合參數(shù)，均為常數(shù)；

對于雙向8車道路網(wǎng)模式，k₁＝7.810，k₂＝-7.530，k₃＝7.789；

對于雙向4車道路網(wǎng)模式，k₁＝6.907，k₂＝-6.229，k₃＝7.957；

對于雙向2車道路網(wǎng)模式，k₁＝5.197，k₂＝-2.858，k₃＝7.792；

對于單向2車道路網(wǎng)模式，k₁＝7.171，k₂＝-7.771，k₃＝7.976；

式(2)中的車輛行駛通過路段a的行程時(shí)間T_a由式(5)計(jì)算獲得：

T_a＝t₀(1+αq_a^β) (5)

其中，t₀為車輛在自由流情況下行駛通過路段a的行程時(shí)間；α和β的取值分別為：α＝0.15，β＝4；

式(2)中的車輛行駛通過路段a的行程時(shí)間不可靠性γ(T_a)由式(6)計(jì)算獲得：

γ(T_a)＝1-R(T_a) (6)

其中，R(T_a)是由式(7)計(jì)算獲得的路段a的行程時(shí)間可靠性：

為對出行現(xiàn)實(shí)情況的期望指標(biāo)，即路段行程時(shí)間閾值；E(T_a)為路段a的行程時(shí)間的期望值，為系數(shù)，取值為1～2。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于綜合出行費(fèi)用的城市路網(wǎng)模式選擇方法，其特征在于：

式(3)中的所述車輛通過交叉口n所產(chǎn)生的燃油消耗E_nij由式(8)計(jì)算獲得：

E_nij＝l_n(h₁q_n²+h₂q_n+h₃λ+h₄) (8)

q_n為交叉口n的飽和度；λ為交叉口n的綠信比，l_n是交叉口n的長度；

對于雙向8車道路網(wǎng)模式，h₁＝26.462，h₂＝-12.155，h₃＝-9.397，h₄＝17.950；

對于雙向4車道路網(wǎng)模式，h₁＝24.741，h₂＝-9.706，h₃＝-9.093，h₄＝17.604；

對于雙向2車道路網(wǎng)模式，h₁＝28.302，h₂＝-11.193，h₃＝-8.791，h₄＝18.301；

對于單向2車道路網(wǎng)模式，h₁＝23.625，h₂＝-12.777，h₃＝-8.568，h₄＝14.339；

式(3)中的所述車輛從進(jìn)口道i中車道組j行駛通過交叉口n的交叉口車均延誤D_nij由式(9)計(jì)算獲得：

D_nij＝d₁+d₂+d₃ (9)

其中，d₁為均勻延誤，指車輛按照均勻分布形式到達(dá)交叉口n所產(chǎn)生的交叉口車均延誤，d₁由式(10)計(jì)算獲得：

式(10)中，C為交叉口的信號(hào)周期時(shí)長，λ為交叉口n的綠信比；

d₂為增量延誤，指車輛由于非均勻到達(dá)、個(gè)別車輛事故或車道組的飽和程度的因素，在分析周期內(nèi)所產(chǎn)生的交叉口車均附加延誤，d₂由式(11)計(jì)算獲得：

d₃為初始排隊(duì)延誤，是指在分析周期開始時(shí)上個(gè)周期遺留的排隊(duì)車輛所引起的附加交叉口車均延誤；

其中，X為車道組的飽和度；Q為車道組的通行能力；T為分析持續(xù)的時(shí)長；k為感應(yīng)控制的增量延誤修正系數(shù)；I為按上游信號(hào)燈車輛換車道和調(diào)節(jié)的增量延誤修正系數(shù)；

式(3)中的所述車輛從進(jìn)口道i中車道組j行駛通過交叉口n的交叉口車均延誤波動(dòng)γ(D_nij)由式(12)計(jì)算獲得：

γ(D_nij)＝P(D_nij≥θD_nij) (12)

其中，θD_nij為出行者所能接受的交叉口車均延誤的上限值，即交叉口車均延誤閾值，θ為系數(shù)。