[發明專利]一種城市高密度路網混合交通流元胞傳輸仿真預測方法

在審

• 申請號: 202211293833.2
• 申請日: 2022-10-21
• 公開（公告）號: CN115600410A
• 公開（公告）日: 2023-01-13
• 發明（設計）人: 徐鋮鋮;王志豪;彭暢;朱浩
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G08G1/01
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 朱小兵

1.一種城市高密度路網混合交通流元胞傳輸仿真預測方法，其特征在于，包括：以城市高密度路網區域作為建模對象，以路網區域內道路的邊界端作為交通流輸入位置和輸出位置，輸入位置與輸出位置之間的路段包括城市快速路基本路段、出入匝道和互通立交，以及城市非快速路基本路段和交叉口，對所述輸入位置與輸出位置之間的路段進行元胞劃分，分為路段元胞、交織元胞和交叉口元胞三種元胞，對所述三種元胞建立混合交通流元胞傳輸模型，根據所述混合交通流元胞傳輸模型對城市道路路網狀態進行仿真預測。

2.根據權利要求1所述的元胞傳輸仿真預測方法，其特征在于，根據交通流量守恒理論，所述混合路網元胞傳輸模型包括元胞i內的交通流密度ρ_i更新公式以及車輛數n_i隨時間變化的更新公式，分別為：

n_i(k+1)＝ρ_i(k+1)*l_i

式中，ρ_i(k)表示元胞i在第k個時間步長內的交通流密度；表示元胞i在第k個時間步長內的交通流輸入量；表示元胞i在第k個時間步長內的交通流輸出量；ΔT表示元胞更新的時間步長時間值；l_i表示元胞i的長度；n_i(k+1)表示元胞i在第k+1個時間步長內所包含的車輛數。

3.根據權利要求2所述的元胞傳輸仿真預測方法，其特征在于，所述交織元胞分為分流元胞或合流元胞。

4.根據權利要求2所述的元胞傳輸仿真預測方法，其特征在于，所述交叉口元胞分為左轉元胞、直行元胞或右轉元胞。

5.根據權利要求2所述的元胞傳輸仿真預測方法，其特征在于，所述路段元胞僅存在基本路段交通流，路段元胞i的交通流量更新由上游元胞的最大發送交通流量和元胞i的最大接收流量決定，表達式為：

式中，S_i-1(k)表示元胞i-1在第k個時間步長內能夠發送的最大交通流量，R_i(k)表示元胞i在第k個時間步長內能夠接收的最大交通流量，表達式分別為：

式中，表示元胞i-1的最大通行交通流量；表示元胞i-1在第k個時間步長內的自由流速度；表示元胞i的最大通行交通流量；表示擁擠狀態下元胞i的擁擠波波速；表示元胞i的阻塞密度。

6.根據權利要求3所述的元胞傳輸仿真預測方法，其特征在于，所述交織元胞的交通流量更新由主路元胞交通流和匝道元胞交通流的合流與分流特征決定，當交織元胞為合流元胞時，所述交織元胞的交通流量更新表達式為：

當交織元胞為分流元胞時，所述交織元胞的交通流量更新表達式為：

式中，表示在第k個時間步長內由元胞i-1進入元胞i的交通流量，表達式為：

式中，r_i(k)表示在第k個時間步長內通過出入匝道與元胞i合流或者分流的交通流量，當r_i(k)為合流交通流量時，表達式為：

當r_i(k)為分流交通流量時，表達式為：

式中，表示元胞i在第k個時間步長內的交通流輸出量，表達式為：

式中，G_i(k)表示在第k個時間步長內入口匝道匯入元胞i的最大交通流量；α_i(k)表示在第k個時間步長內入口匝道匯入元胞i的交通流量占合流區總交通流量的比例；β_i(k)表示在第k個時間步長內元胞i通過出口匝道匯出的交通流量占分流區總交通流量的比例。

7.根據權利要求4所述的元胞傳輸仿真預測方法，其特征在于，所述交叉口元胞的交通流量更新由最大發送交通流量、各方向車道的輸入流量和各方向對應出口道的最大接收流量決定，表達式為：

式中，R_i,L(k)、R_i,M(k)以及R_i,R(k)分別表示在第k個時間步長內，元胞i作為交叉口入口元胞時，其他交叉口出口元胞的左轉、直行以及右轉的最大接收交通流量；以及分別表示在第k個時間步長內元胞i輸入交通流量中的左轉、直行以及右轉交通流量，表達式分別為：

式中，γ_L(k)、γ_M(k)以及γ_R(k)分別表示在第k個時間步長內元胞i輸入交通流量中的左轉、直行以及右轉交通流量占總輸入量的比例；

當交叉口元胞為左轉元胞時，所述交叉口元胞的輸出交通流量表達式為：

當交叉口元胞為直行元胞時，所述交叉口元胞的輸出交通流量表達式為：

當交叉口元胞為右轉元胞時，所述交叉口元胞的輸出交通流量表達式為：