[發明專利]基于塊坐標下降的大規模城市交通網絡流量監測方法

有效

• 申請號: 202011350776.8
• 申請日: 2020-11-26
• 公開（公告）號: CN112562325B
• 公開（公告）日: 2021-11-02
• 發明（設計）人: 劉志遠;陳新元;張凱;王澤文;張奇
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G08G1/01
• 分類號: G08G1/01;G08G1/065
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 湯金燕

本發明公開了一種基于塊坐標下降的大規模城市交通網絡流量監測方法，其可以收集城市道路交通網絡上的運行參數；并行計算道路交通網絡上的最短路建立初始路徑集合；更新路段身的車流量和出行時間；并行計算最短路更新路徑集合；利用塊坐標方法更新路徑流量；計算精度指標，判斷收斂狀態。本發明在路徑流量分配技術的基礎上，利用坐標下降的概念，設計了大規模城市交通網絡流量并行分配技術，在大規模交通網絡中的試驗結果表明，塊坐標并行計算方法具體更高的收斂速度。

技術領域

本發明涉及交通控制技術領域，尤其涉及一種基于塊坐標下降的大規模城市交通網絡流量監測方法。

背景技術

城市道路交通網絡的流量分配問題是交通規劃，管理與控制領域的關鍵性問題。在交通工程領域具有基礎性作用，是科學合理評估交通治理政策，規劃方案，管理措施的重要工具。交通分配問題的核心是快速求解。在過去的幾十年里，開發高效的交通分配技術一直是交通工程師和科學家關注的焦點，不斷擴張的城市交通網絡和對高精度解的需要激勵研究人員開發更高效快捷的交通網絡流量監測技術，以用于相應交通網絡流量分配。Beckmann于1956年將提出了一個與交通網絡流量分配問題等價的數學模型，為開發高效交通網絡流量分配技術提供了一個良好的基礎。自此之后，基于Beckmann模型，很多交通網絡流量分配技術被開發出來。這些技術可以被分成三種類型，即(1)基于路段的交通網絡流量分配技術；(2)基于路徑的交通網絡流量分配技術；(3)基于起點的交通網絡流量分配技術。

基于路段的交通網絡流量監測或者分配等技術是通過更新路段流量估計交通網絡流量的分布情況。基于路段的交通網絡流量分配技術在實踐和研究中得到了廣泛的應用，其具有很多優點，比如：操作方法簡單，計算機存儲路段流量不需要占用過多的內存空間。但是基于路段的交通網絡流量分配技術的計算精度不高，很難獲得精確解。根據現有研究，基于路段的交通網絡流量分配技術的精度只能達到1E-7左右(采用廣泛使用的相對誤差作為精度指標)。為了進一步提高精度，研究者們提出了基于路徑的交通網絡流分配技術，該技術將Beckmann模型分解為基于起訖點的模型，然后依次求解各個基于起訖點的模型，調整每個起訖點之間的交通流量。基于路徑的交通網絡流量分配技術可以獲得較高的收斂精度(超過1E-12)，但是存儲路徑變量需要占用很多的計算機內存空間，所以研究者開發了基于出行起點的交通網絡流量分配技術。這類技術將Beckmann模型分解為基于起點的模型，并依次求解這類模型。

盡管現有的交通網絡流量監測或者分配等技術能夠在一定程度上解決交通分配問題，但是這些技術都是串行計算的，隨著計算機技術的發展和普及，計算機的多核計算算力已經獲得很大的增長。而現有的串行計算方法不能利用計算機的多核心處理能力，容易使城市道路交通網絡的流量監測或者分配等問題的效率低。

發明內容

針對以上問題，本發明提出一種基于塊坐標下降的大規模城市交通網絡流量監測方法，使一種基于交通網絡流量分配技術可以有效的利用計算機并行計算資源，進一步提高城市道路交通網絡的流量分配問題的分配效率和精度，其可以有效利用計算機多核計算資源的大規模城市交通網絡流量分配技術，快速分配交通需求，評估交通基礎設施建設工程和交通管理方案的影響，進而幫助管理部門做出科學合理的決策。

為實現本發明的目的，提供一種基于塊坐標下降的大規模城市交通網絡流量監測方法，包括如下步驟：

S1，獲取設定城市內道路交通網絡上的運行參數，設置交通流量分配精度閾值M，以及計算過程中的參數FreC；所述運行參數包括路段自由流行駛時間，路段上的交通流承載能力，路段阻抗函數，道路交通網絡上的機動車出行需求分布情況；所述機動車出行需求分布情況包括機動車出行的起點、機動車出行的終點、以及OD對之間的出行需求；所述OD對包括起點和該起點對應的終點，出行需求指從出行起點O到出行終點D的機動車數量；