[發(fā)明專利]一種研究路段的交通容量與擁塞率相對(duì)變化的時(shí)空分析法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910109250.1
• 申請(qǐng)日: 2019-02-06
• 公開（公告）號(hào): CN109785624A
• 公開（公告）日: 2019-05-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳為忠
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廈門迅優(yōu)通信科技有限公司
• 主分類號(hào): G08G1/01
• 分類號(hào): G08G1/01;G06F17/50
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1.一種研究路段的交通容量與擁塞率相對(duì)變化的時(shí)空分析法，參考專利申請(qǐng)“一種研究交通擁塞與通行能力相對(duì)變化性質(zhì)的時(shí)空分析法”（申請(qǐng)?zhí)枮?01811172485.7）的研究方法進(jìn)行研究，其特征是，包括：

步驟一：對(duì)路段進(jìn)行空間分析，獲得其空間特征；

使用歐式空間幾何方法，對(duì)一段道路分析，獲取道路的三維形狀，以及二維簡(jiǎn)化形狀，在歐式空間幾何的三維坐標(biāo)系中，用一個(gè)質(zhì)點(diǎn)Q(x1,y1,z1)來(lái)描述路段的空間占用情況，其中橫截面所在xz平面的兩條坐標(biāo)軸長(zhǎng)度單位以通道數(shù)來(lái)表示，道路縱向y軸以常用的國(guó)際長(zhǎng)度單位來(lái)表示（比如米和千米，等等），如附圖1所示；如果是在道路交通、水面運(yùn)輸?shù)绕矫娼煌ㄟ\(yùn)輸中，道路的z1坐標(biāo)值通常固定為1，附圖1所示歐式幾何的三維立體坐標(biāo)系，可以轉(zhuǎn)化為二維平面坐標(biāo)系的方式進(jìn)行簡(jiǎn)化分析，用一個(gè)質(zhì)點(diǎn)Q(x1,y1)來(lái)描述路段的空間占用情況，如附圖2所示；

步驟二：對(duì)路段進(jìn)行時(shí)空分析，獲得其最大時(shí)空容量；

使用閔氏時(shí)空幾何方法，對(duì)以上歐式空間xy平面上路段的時(shí)空容量進(jìn)行分析，用一個(gè)質(zhì)點(diǎn)Q(x1,y1,t)來(lái)描述路段的時(shí)空占用情況，其中，道路橫向的x軸的長(zhǎng)度單位以通道數(shù)表示，道路縱向的y軸以常用的國(guó)際長(zhǎng)度單位表示（比如米和千米，等等），時(shí)間t軸以常用的時(shí)間單位表示，如附圖3所示，由于路段的質(zhì)點(diǎn)Q是靜止不動(dòng)的，質(zhì)點(diǎn)Q隨著時(shí)間的變化世界線是一條直線，單位時(shí)間t1內(nèi)，路段的最大時(shí)空容量，等于附圖3中的實(shí)線、虛線和3條坐標(biāo)軸所構(gòu)成的長(zhǎng)方體的體積大小，如公式(1)所示，

(1)；

步驟三：尋找路段的實(shí)際時(shí)空容量方程；

假設(shè)，路段的距離足夠長(zhǎng)，隨著路段擁塞程度的增加，路段提供的實(shí)際時(shí)空容量C2是變化的，如公式(2)所示，

(2)

其中, k是待定的路段容量系數(shù)，無(wú)量綱，數(shù)值大于0，并且小于等于1，當(dāng)k等于1時(shí)，路段的時(shí)空容量C2等于最大值C1，

然后再次假設(shè)，如公式(3)所示，

(3)

公式(3)中，由于k為無(wú)量綱的系數(shù)，數(shù)值介于0至1之間，k*x1*t1的單位為空間*時(shí)間，因此a2就可表示為通過(guò)該路段內(nèi)任一橫截面的時(shí)空流量，

當(dāng)t1等于1小時(shí)，公式(3)進(jìn)行轉(zhuǎn)化為下式，如公式(4)所示，

(4)

公式(4)中，a2為通過(guò)該路段內(nèi)任一橫截面的時(shí)空流量，x1為橫截面的寬度，單位為車道數(shù)，參考專利申請(qǐng)“一種研究交通擁塞與通行能力相對(duì)變化性質(zhì)的時(shí)空分析法”（專利申請(qǐng)?zhí)枮?01811172485.7），這時(shí)，k等效為道路橫截面上的時(shí)空密度ρ；

將公式(3)代入公式(2)，則路段的實(shí)際時(shí)空容量C2如公式(5)所示，

(5)

公式(5)說(shuō)明，交通路段時(shí)空容量的計(jì)算，可以轉(zhuǎn)化為道路橫截面時(shí)空化通行能力與路長(zhǎng)的乘積計(jì)算，使用圖3所示閔氏時(shí)空?qǐng)D來(lái)表示分析過(guò)程，如圖5所示，即公式(5)在分析路段時(shí)空容量的時(shí)候，先計(jì)算圖中陰影表示道橫截面時(shí)空化通行能力，然后乘以道路的縱向長(zhǎng)度；

步驟四：計(jì)算路段的擁塞率；

假設(shè)交通路段中，任一橫截面的時(shí)空化排隊(duì)服務(wù)系統(tǒng)都是M/M/s等待制排隊(duì)服務(wù)系統(tǒng)，平均到達(dá)率為λ，平均服務(wù)率為μ，且交通單元的到來(lái)服從參數(shù)為λ的泊松過(guò)程，每個(gè)交通單元的服務(wù)時(shí)間服從參數(shù)為μ的負(fù)指數(shù)分布，則交通單元需要等待的概率（又稱時(shí)間延誤率，或者擁塞率）與通行能力之間的相對(duì)變化規(guī)律，專利申請(qǐng)“一種研究交通擁塞與通行能力相對(duì)變化性質(zhì)的時(shí)空分析法”（申請(qǐng)?zhí)枮?01811172485.7）中描述時(shí)空化通行能力a與交通擁塞率B相對(duì)變化關(guān)系的時(shí)空方程，如公式(6)所示，

(6)

公式(6)中，B為交通擁塞率， a為通過(guò)該路段內(nèi)任一橫截面的時(shí)空流量，s表示橫截面處的車道數(shù)，p₀表示排隊(duì)系統(tǒng)中沒(méi)有車輛的概率，

將公式(3)中車道數(shù)x1值和時(shí)空化通行能力a2值代入公式(6)，可得路段的交通擁塞率B。