[发明专利]一种基于路网拓扑关系的网络交通流量检测器布设方法

权利要求书

1.一种基于路网拓扑关系的网络交通流量检测器布设方法，其特征在于：其包括以下 步骤：

1)对路网中的路段按其在路网中所处的位置进行分类；

2)确定路网中有交通生成的路段；

3)确定所需的最少检测路段数量；

4)根据交叉口交通进出流量守恒，针对所有的路网内部路段和路网出口路段建立流量 守恒方程，形成流量守恒线性方程组，得到流量守恒系数矩阵；

5)将路网内所有路段作为备选检测路段，建立流量检测系数矩阵，与流量守恒系数矩 阵共同组成检测器布设优化系数矩阵；

6)对路网内所有路段按检测优先顺序进行排序，优先等级越高，排序数字越小；以逆序 作为路段检测的权重；对路网内路段检测的优先排序的方法为：以道路等级为主要因素，检 测设备的安装维护费用为次要因素进行排序，高等级道路的优先级高于低等级道路，对同 一道路等级内的所有路段按检测设备安装维护所需费用的逆序进行排序，所需费用越低， 优先级别越高；

7)以检测路段集的优先性最高即权重和最高为优化目标，以检测器布设的数量、检测 器优化系数矩阵的秩为约束条件，建立网络交通流量检测器布设优化模型，并采用贪婪算 法求解模型，确定检测器的最优布设位置。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述方法在无需考虑路段检测的优先排序和 路网内部的交通生成时，能够快速给出一种不依赖于路网内部拓扑关系的封闭环式检测器 布局；所述不依赖于路网内部拓扑关系的封闭环式检测器布局是指：在无需考虑路段检测 的优先排序和路网内部的交通生成时，由于流量守恒系数矩阵C为行向量满秩矩阵，只要在 路网所有进口路段布设检测器，形成一个“封闭环”，就可以保证检测器布局优化矩阵C₁的 秩为n+g，因此可以得到路网内所有路段的流量；其中，n表示路网中有向路段的数量；g表示 有交通生成的路段的数量。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述流量检测器为可以获取道路断面交通流 量的检测器，包括：环形线圈检测器、视频检测器、红外检测器、微波检测器。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于：设路网由n条有向路段组成，以数字编号为1, 2,……,n，路段集记为A＝{1,2,……,n}；所述路网中路段的分类方法是：将其中仅为路网 范围内交叉口进口道的路段作为路网进口路段；仅为交叉口出口道的路段作为路网出口路 段，其他路段为路网内部路段。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述有交通生成的路段是指在分析时段内路 段上的交通产生量与吸引量不等的路段。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述最少检测器数量为路网进口路段数与有 交通生成路段数之和。

7.如权利要求4所述的方法，其特征在于：所述流量守恒系数矩阵的确定方法为：取x_i为 路段i的流量，s_i为路段i上的交通生成量，定义为交通产生量与交通吸引量之差，a_ij为路段 j在其下游交叉口转向路段i的流量比例，有0≤a_ij≤1，当路段i不是路段j下游交叉口的出 口路段时，a_ij＝0；取路网出口路段数与内部路段数之和为m，则对于路网内部路段和出口路 段中的任意一条路段k，根据交叉口流量守恒均可列出方程共可列出 m个这样的方程；对于有交通生成的路段，设此类路段数量为g，在这些路段上游交叉口分别 增加一条交叉口进口虚拟路段，将这些虚拟路段以n+1,n+2,…,n+g进行编号，转入路段k的 流量比例a_kj＝1；取这些方程组成的线性方程组的系数矩阵作为流量守恒系数矩阵：

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于：所述检测器布局优化矩阵的确定方法是：

取y_j代表路段j是否被检测，y_j＝1代表路段j被检测，y_j＝0代表路段j不被检测，则路网 的流量检测系数矩阵为：

取路网的检测器布局优化矩阵为：