[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

本發明公開一種城市高密度路網混合交通流元胞傳輸仿真預測方法，包括：以城市高密度路網區域作為建模對象，以道路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，對元胞建立混合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。本發明綜合考慮城市快速路與城市非快速路的交通流，將城市快速路元胞與城市非快速路元胞進行了有效銜接，并且對交織區和交叉口的元胞劃分以及建模方法進行設計與改進，有利于綜合研究城市路網區域的交通流變化以及針對交通流管控的交通流狀態仿真預測。

技術領域

本發明涉及交通仿真與交通狀態預測領域，特別涉及一種城市高密度路網混合交通流元胞傳輸仿真預測方法。

背景技術

城市快速路是現代城市道路系統中常見的交通基礎設施，是設有中央分隔、全部或部分采用立體交叉與控制出入，供車輛以較高的速度行駛并且能夠連續通行的道路。城市快速路由于具有突出的優點，對交通流的吸引力更強，高峰時期內的交通流往往會更傾向聚集于城市快速路，路網地面高容量道路并沒有得到充分利用，基本上都處于低密度狀態，為快速路分擔高強度出行交通流的作用也就未被充分發揮。因此，以快速路為主體的城市路網的交通流分布處于一種極度不均衡的狀態，交通擁堵也隨之生成。

因此，需要對城市路網區域的交通流進行管控。理論上來說，通過合理的管控方法可以實現將交通流均衡地分配到整個區域路網，使城市路網區域的通行效率處于最佳狀態附近，同時提高未利用高容量道路地利用率，從而避免通行能力驟降以及嚴重擁堵的發生。

元胞傳輸模型是一種新興的交通流仿真模型，它是一個將流體動力學系統演化演化的時間和和空間以離散的形式再現的一種重要方法。元胞傳輸模型可以捕捉到網絡交通流中的不連續變化現象，清晰地描述排隊的物理效應，可以較好地模擬出交通動力學特性。但是，元胞傳輸模型的仿真對象一般只針對單一種類的路網，如城市快速路路網、高速路路網或城市非快速路路網等，對于包括城市快速路和非快速路的混合城市道路路網的仿真缺少研究與實踐，不能很好地實現快速路交通流和非快速路交通流之間的交換以及交叉口區域交通流的更新。

發明內容

發明目的：針對以上問題，本發明目的是提供一種城市高密度路網混合交通流元胞傳輸仿真預測方法，綜合考慮城市快速路和非快速路組成的混合路網，以混合元胞傳輸模型為基礎，研究城市道路路段、道路交織區和道路交叉口的元胞劃分與建模方法，并據此實現交通流的仿真與預測。

技術方案：本發明的一種城市高密度路網混合交通流元胞傳輸仿真預測方法，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。

進一步，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。

進一步，所述交織元胞分為分流元胞或合流元胞。