[发明专利]交通流疏散时间估计方法

说明书

技术领域

本发明属于交通技术领域，特别涉及一种交通流疏散时间估计方法，可用于城市路网中。

背景技术

随着城市路网规模不断增加、交通出行和物资流通需求不断增长、自然灾害事件频发等客观原因，道路交通突发事件的数量、发生频率、影响广度以及危害程度均呈明显上升趋势。在城市交通中，一旦发生事故后往往会引起该路段的车辆排队，出现交通阻塞，增加了交通行业实施社会管理和维护稳定的难度，阻碍了道路交通社会效益和经济效益的最大化发挥。因此，在道路发生交通阻塞时，正确估算车辆疏散所需时间，不仅能对未到来的车辆提供预警作用，以便其按各自不同需求选择是否继续向该拥塞道路前进，而且也为交通管理部门正确指挥行车提供理论根据，将突发事件带来的危害尽量降到最低。

目前，关于估计疏散交通流时间的现有技术，主要有以下几种：

孔惠惠等人在《交通事故引起的排队长度及消散时间的估算》(铁道运输与经济)中提出用车流波动理论分析发生交通事故后路段上车辆排队的形成与消散过程，推导出排队长度与消散时间的公式，并通过算例说明根据疏散时间的估算值提前分流可提高道路的通行能力。虽然这种方法在估算疏散时间方面使用广泛，但由于排队长度并不是一成不变，会不断有后续车辆到达，文中并没有考虑，因此所估算时间缺乏准确性。

袁媛等人在《考虑路线复杂度的应急疏散双目标路径选择模型》(运筹与管理)中考虑疏散时间以及路线复杂度因素,建立了应急疏散路径选择的双目标优化模型。模型将总疏散时间最短以及路线复杂度最低作为优化目标,同时考虑灾害扩散对疏散网络通行状况的实时影响,将各弧段上的通行速度表示为随时间的连续递减函数。设计了求解模型的蚁群优化算法,仿真结果表明了模型和算法的有效性和可行性。但这种方法未充分考虑疏散车辆规模的离散性和后续到来车辆的随机性，估算结果难免偏差较大。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有方法的不足，提出一种交通流疏散时间估计方法，充分考虑了疏散车辆规模的离散性和路段非疏散流量的随机性，从而提供更加准确的疏散时间。

本发明的技术思路是：通过拥挤检测算法判定当前道路状况，当道路被判定为拥堵时，根据当前道路交通量构建疏散策略选择模型并运用蚁群算法对该模型进行求解，得出当前拥堵状态的最短和最长疏散时间。

根据上述思路，本发明的实现步骤包括如下：

(1)通过拥挤检测算法判定当前道路状况，对于判定为交通拥堵状态的路段，将要疏散的交通流分为已到达交通流和后续随机到达交通流；

(2)采用离散区间将已到达交通流表示为q＝[q1，q2]，其中，q1为区间下限值，辆；q2为区间上限值；

(3)根据低密度状态下的交通流分布满足泊松分布的特性，构建路段后续到达交通流的概率密度函数为:

P(X=k)=(λt)k!k.exp(-λt)]]>

式中:t为计数间隔持续时间，k为间隔t内到达的车辆数，P(X＝k)为计数间隔t内到达k辆车的概率，λ为车辆平均到达率；

(4)构建上述交通流疏散策略选择模型：

(4a)根据已到达交通流q和后续随机到达交通流q_i′_j，设计目标函数使得疏散时间最短：