[发明专利]道路网关键节点诊断技术

说明书

技术领域

本发明属于城市道路网规划技术领域，尤其涉及一种道路网关键节点诊断技术。

背景技术

在交通领域已经提出了交通需求管理的概念，从供求和管理两个方面解决城市交通问题。一方面，为了合理引导城市居民出行，缓解交通拥堵问题，必须实施城市交通总量控制管理和制定科学的交通发展政策；另一方面，为了不断挖掘城市的交通供给能力，必须实施科学的交通工程手段。而路网上究竟哪些路段或交叉口是现状路网的瓶颈，这是城市道路网规划、建设和评价所有工作的关键。能够及时确定出需要改造的道路网节点并对这些节点重点保护，能够达到提高整个路通畅的目的。

可以将城市交通网络抽象为网络，路段为边，交叉口为节点。国内外学者应用复杂网络理论，使用不同的拓扑表示方式对交通网络进行抽象，并对抽象后展示出的路网特征进行了研究，发现路网中80％的节点具有很强的稳定性，但有大约1％的少数节点则在受到环境影响或瞬时较大交通流影响时很容易发生拥堵，进而导致路网的瘫痪。一个节点的崩溃将导致整体网络交通流的重分配，这可能使得其他节点上的负载超过其容量而也崩溃。简单说，如果开始失效的节点是一个重要的节点，它的失效可能触发整个网络的崩溃。我国较大城市的交通路网很容易出现此现象，如2004年7月10日北京市受暴风雨的袭击，41处道路出现不同程度的积水情况，导致整个路网交通严重受阻。

而在道路网中，经常会出现由于早晚高峰和较大活动而产生的瞬时特大流量或者天气环境突然剧烈变化的现象，这时上述重要节点容易崩溃，造成较大较久的拥堵，并影响到整个区域的交通状况。即使在其他路段和节点尚未达到饱和流量的情况下，这种大规模拥堵也有可能发生。所以我们有必要对路网中的节点做出判断和预测，通过定量计算方法将节点的重要程度或脆弱程度进行排序，对容易崩溃的节点做出最大载荷的界定，并通过实时监控手段在其达到这一界限之前获取信息，及时采取限流、分流或收费等手段保护该节点，从而维护区域路网的通畅和安全。北京市有很多这样的重要节点，如西直门桥，如果能控制好该节点的畅通的交通流，是其保持畅通，则西北二环的交通状况将会大有改善。

路网中有些节点对路网效率起着关键作用，这些节点的状态能够影响其他节点的状态，如果这种节点发生拥堵瘫痪，则会导致路网中其他节点的大范围瘫痪，把这样的节点定义为路网中“关键节点”。目前对于道路网关键节点的确定方法，主要运用复杂网络中的方法，即在实验中假设去除节点，从而来考核该节点对网络的重要度。在公路运输网和公交网络中交通网络的节点重要度一般是通过标定经济指标和交通运输指标的权重来确定。但是以上方法均没有考虑到路网中存在的车流，而且随着路网的增大交通流会成几何级数增长，因此当网络较大时，模型不符合实际路网运行的情况，不容易甚至不可能得出正确的结果。所以对交通网络而言，我们不仅要考虑节点本身的拓扑结构，也要考虑流经节点的交通流量等交通特征，本发明正是针对已存在方法的这个不足而设计的。

发明内容

针对上述背景技术中提到现有确定路网关键节点的方法没有考虑车流因素等不足，本发明提出了一种道路网关键节点诊断方法。

本发明的技术方案是，道路网关键节点诊断方法，其特征是该方法包括以下步骤：

步骤1：计算节点的几何拓扑数值；

步骤2：计算节点的交通量；

步骤3：对节点进行排名计算，得到节点的排名及关键节点。

所述节点的几何拓扑数值的计算过程为：

步骤1.1：根据与节点连接的道路条数计算节点的度；

步骤1.2：根据与节点连接的道路类型计算节点的权。

所述节点的交通量的计算公式为：

wi=Σa=1xw(i,i+a)]]>

其中：

wⁱ为节点的流量；

w(i，i+a)为节点i与节点i+a相连路段的交通流量。

所述对节点进行排名计算公式为：