[发明专利]一种基于综合出行费用的城市路网模式选择方法

权利要求书

1.一种基于综合出行费用的城市路网模式选择方法，其特征是按如下步骤进行：

步骤1、设定可选择的四种方格型路网模式分别是：

模式一：双向8车道路网模式，模式二：双向4车道路网模式，

模式三：双向2车道路网模式，模式四：单向2车道路网模式；

步骤2、综合考虑车辆的燃油消耗、行程时间和行程时间不可靠性三个指标，分别给定各指标的权重，构建城市路网综合出行费用目标函数；

步骤3、划定城市路网规划区域，通过城市规划部门或调研获取所述规划区域内的交通流量；

步骤4、以所述规划区域内的交通流量为自变量，根据所述城市路网综合出行费用目标函数分别计算获得车流在四种不同方格型路网模式下横穿规划区域所需要的综合出行费用，选定综合出行费用最小的路网模式作为所述规划区域的推荐路网模式；

针对任一路网模式，所述城市路网综合出行费用目标函数包括路段综合出行费用函数和交叉口综合出行费用函数，由式(1)表征；

式(1)中，以r表示路径集，是指车辆在规划区域从设定的起点到达设定的终点的所有路径的集合，以p表示路径集r中的任一条路径，以N表示交叉口集，是指规划区域内所有交叉口的集合，以n表示交叉口集N中的任一交叉口，以i表示交叉口n上的任一进道口，以j表示交叉口n的进道口i中的任一车道组j；以A表示路段集，是指规划区域内所有路段的集合，以a表示路段集A中的任一路段；

为车辆按路径p在所述规划区域行进所产生的综合出行费用；

COST_a为规划区域内路段a的综合出行费用；

COST_nij为规划区域交叉口n中，车辆自进道口i进入交叉口，并按车道组j通过交叉口的综合出行费用；

为0或1变量，若路径p包含路段a，则否则

为0或1变量，若路径p包含规划区域交叉口n，且车辆自进道口i进入交叉口，并按车道组j通过交叉口，则否则

式(1)中的综合出行费用COST_a是由式(2)计算获得：

COST_a＝ω₁E_aP₁+ω₂T_aP₂+ω₃γ(T_a)P₃ (2)

其中，E_a为车辆行驶通过路段a产生的燃油消耗；T_a为车辆行驶通过路段a的行程时间；γ(T_a)为车辆行驶通过路段a的行程时间不可靠性；

式(1)中的综合出行费用COST_nij是由式(3)计算获得：

COST_nij＝ω₁E_nijP₁+ω₂D_nijP₂+ω₃γ(D_nij)P₃ (3)

其中，E_nij为车辆从进口道i中车道组j行驶通过交叉口n产生的燃油消耗；D_nij为车辆从进口道i中车道组j行驶通过交叉口n的交叉口车均延误；γ(D_nij)为车辆从进口道i中车道组j行驶通过交叉口n的交叉口车均延误波动；

式(2)和式(3)中，P₁，P₂，P₃一一对应为燃油消耗、行程时间、行程时间不可靠性的单位费用；ω₁，ω₂，ω₃一一对应为燃油消耗、行程时间和行程时间不可靠性在综合出行费用中的权重系数，所述权重系数ω₁，ω₂，ω₃根据城市规划要求进行设定；

式(2)中的车辆行驶通过路段a产生的燃油消耗E_a由式(4)计算获得：

E_a＝l_a(k₁q_a²+k₂q_a+k₃) (4)

l_a为路段a的长度；q_a为路段饱和度；

k₁，k₂，k₃为拟合参数，均为常数；

对于双向8车道路网模式，k₁＝7.810，k₂＝-7.530，k₃＝7.789；

对于双向4车道路网模式，k₁＝6.907，k₂＝-6.229，k₃＝7.957；

对于双向2车道路网模式，k₁＝5.197，k₂＝-2.858，k₃＝7.792；

对于单向2车道路网模式，k₁＝7.171，k₂＝-7.771，k₃＝7.976；

式(2)中的车辆行驶通过路段a的行程时间T_a由式(5)计算获得：

T_a＝t₀(1+αq_a^β) (5)

其中，t₀为车辆在自由流情况下行驶通过路段a的行程时间；α和β的取值分别为：α＝0.15，β＝4；

式(2)中的车辆行驶通过路段a的行程时间不可靠性γ(T_a)由式(6)计算获得：

γ(T_a)＝1-R(T_a) (6)

其中，R(T_a)是由式(7)计算获得的路段a的行程时间可靠性：

为对出行现实情况的期望指标，即路段行程时间阈值；E(T_a)为路段a的行程时间的期望值，为系数，取值为1～2。

2.根据权利要求1所述的基于综合出行费用的城市路网模式选择方法，其特征在于：

式(3)中的所述车辆通过交叉口n所产生的燃油消耗E_nij由式(8)计算获得：

E_nij＝l_n(h₁q_n²+h₂q_n+h₃λ+h₄) (8)

q_n为交叉口n的饱和度；λ为交叉口n的绿信比，l_n是交叉口n的长度；

对于双向8车道路网模式，h₁＝26.462，h₂＝-12.155，h₃＝-9.397，h₄＝17.950；

对于双向4车道路网模式，h₁＝24.741，h₂＝-9.706，h₃＝-9.093，h₄＝17.604；

对于双向2车道路网模式，h₁＝28.302，h₂＝-11.193，h₃＝-8.791，h₄＝18.301；

对于单向2车道路网模式，h₁＝23.625，h₂＝-12.777，h₃＝-8.568，h₄＝14.339；

式(3)中的所述车辆从进口道i中车道组j行驶通过交叉口n的交叉口车均延误D_nij由式(9)计算获得：

D_nij＝d₁+d₂+d₃ (9)

其中，d₁为均匀延误，指车辆按照均匀分布形式到达交叉口n所产生的交叉口车均延误，d₁由式(10)计算获得：

式(10)中，C为交叉口的信号周期时长，λ为交叉口n的绿信比；

d₂为增量延误，指车辆由于非均匀到达、个别车辆事故或车道组的饱和程度的因素，在分析周期内所产生的交叉口车均附加延误，d₂由式(11)计算获得：

d₃为初始排队延误，是指在分析周期开始时上个周期遗留的排队车辆所引起的附加交叉口车均延误；

其中，X为车道组的饱和度；Q为车道组的通行能力；T为分析持续的时长；k为感应控制的增量延误修正系数；I为按上游信号灯车辆换车道和调节的增量延误修正系数；

式(3)中的所述车辆从进口道i中车道组j行驶通过交叉口n的交叉口车均延误波动γ(D_nij)由式(12)计算获得：

γ(D_nij)＝P(D_nij≥θD_nij) (12)

其中，θD_nij为出行者所能接受的交叉口车均延误的上限值，即交叉口车均延误阈值，θ为系数。