[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

说明书

技术领域

本发明属于城市道路交通技术领域，涉及网络交通流量检测。

背景技术

网络交通流量的获取在城市交通规划、设计与控制管理等领域至关重要。由于城 市道路网络规模庞大(通常包括上万条路段)，在所有路段都安装交通流量检测器不仅意味 着巨大的建设费用投入，也将带来运营管理工作中惊人的维护费用，在实际应用中不具有 可行性。采用少量检测设备完成路网流量采集的方法受到关注，检测器数量与布设位置的 确定是这一方法中的核心问题。

传统的基于部分检测路段流量进行网络流量推算的方法多采用先进行交通需求 (Origin/Destination,OD)矩阵反算，再通过交通分配得到所有路段流量的思路，因此，已 有的路网交通流量检测器布设方法多以OD反算效果的提升为目的，形成的方法实质是一些 原则性的建议，比如：OD对覆盖原则、OD对间最大流量比例原则、最大流量拦截原则和路段 流量无关原则等，并未给出确切的方法。同时，面向OD反算的检测器布设方法需以历史OD矩 阵为先验信息，并需建立在一定的出行者路径选择行为假设基础之上。历史OD矩阵的获取 需要定期进行大规模的交通需求调查，高昂的调查成本使得很多城市望而却步，即使是一 些经济条件好的城市，此类调查也是每隔数年才开展一次，OD矩阵的更新速度十分缓慢。同 时，众多研究结果也表明，出行者路径选择行为十分复杂，现有的假设与实际符合程度不 高。

方法不明确、先验信息获取成本高、出行者路径选择行为假设偏离现实等一系列 问题导致已有方法在实际应用中推广困难。中国专利CN102306450A公开了一种稀疏路网交 通检测器布局方法，该方法面向稀疏公路网交通事件检测提出，并非一种针对城市密集道 路网络交通流量检测技术。

综上所述，设计一种不依赖于历史OD矩阵和出行者路径选择行为假设的网络交通 流检测器布设方法将可提高城市建设道路网络检测系统的经济和技术可行性，从而为城市 的交通规划、设计、控制管理等工作提供更好的数据支撑。

发明内容

本发明的目的在于给出一种新的网络交通流检测器布设方法，该方法能够在降低 路网交通流检测系统建设与维护费用的同时，避免OD矩阵调查的高昂成本和出行者路径选 择行为的失真假设，提高系统的经济和技术适用性。

为了实现发明目的，本发明基于路网拓扑关系的网络交通检测器布设方法步骤包 括：

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)确定所需的最少的检测器数量；

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；

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；

8)上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，可以快速 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。

进一步，所述流量检测器是指环形线圈、视频、红外、微波等所有可以获取道路断 面流量的检测器。

所述路网中路段的分类方法是：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}。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，设 路网出口路段数与内部路段数之和为m。

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，设此类路段数量为g。

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，即n-m+g。