[发明专利]一种基于预约通行的高速公路拥挤疏导方法有效
申请号: | 201810734378.2 | 申请日: | 2018-07-06 |
公开(公告)号: | CN108986459B | 公开(公告)日: | 2020-12-22 |
发明(设计)人: | 胡郁葱;杨蕤铜;陈枝伟 | 申请(专利权)人: | 华南理工大学 |
主分类号: | G08G1/01 | 分类号: | G08G1/01;G08G1/09 |
代理公司: | 广州市华学知识产权代理有限公司 44245 | 代理人: | 冯炳辉 |
地址: | 511458 广东省广州市*** | 国省代码: | 广东;44 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 基于 预约 通行 高速公路 拥挤 疏导 方法 | ||
1.一种基于预约通行的高速公路拥挤疏导方法,其特征在于,包括以下步骤:
1)选定研究的高速公路,获取基础资料,总共包括四方面的资料:高速公路用户预约数据、高速公路路网基础数据、高速公路交通流数据、高速公路收费政策数据;
2)根据以上四个方面的高速公路基础资料,确定路网时空资源优化模型中的各个参数取值;根据步骤1)中四个方面的高速公路基础资料,确定路网时空资源优化模型中的各个参数取值,具体包括以下步骤:
2.1)基于错空策略的线路选择模型:
max P=∑k∑aLk(Rzk+qat)[co(1-γk)-μk]
式中:Lk——第k条高速公路的长度,单位千米
Rzk——决策变量,表示车主z是否被分配至第k条高速公路
qat——疏导时段t内路段a的预约交通量,单位pcu
qkt——疏导时段t内第k条高速公路的预约交通量,单位pcu
δa,k——路径与路段关系变量,若路段a在高速公路k上,δa,k=1,否则δa,k=0
μk——第k条高速公路的单位运营总成本,单位元/千米
μo——高速公路运营的单位固定成本,单位元/千米
μ1——高速公路的单位平均维护成本,单位元/千米
tf——自由流条件下的行驶时间,单位min
α——待标定的参数
β——待标定的参数
Ca——路段a的道路设计通行能力,单位pcu/h
te——车主的期望出站时间
to——车主进入路网的时间
tkp——第k条高速公路的允许通行时间
co——单位基础通行费用,单位元/千米
γk——第k条高速的优惠幅度,单位%
b——车主此次出行的预算,单位元
xae——路段a的期望饱和度
Pbk——第k条高速公路的优惠预算,单位元
2.2)基于错时策略的线路选择模型:
max P=∑k∑aLk(SztRzk+qat)[co(1-γk)-μk]
式中:Lk——第k条高速公路的长度,单位千米
Szt——决策变量,表示车主z是否被分配在t时段出行
Rzk——决策变量,表示车主z是否被分配至第k条高速公路
qat——疏导时段t内路段a的预约交通量,单位pcu
qkt——疏导时段t内第k条高速公路的预约交通量,单位pcu
δa,k——路径与路段关系变量,若路段a在高速公路k上,δa,k=1,否则δa,k=0
tb——车主原本选择的出行时段
ta——车主允许系统在原时段附近搜索较优出行路线的时段数允许值
tc——车主重新选择出行时段后进入路网的时间
μk——第k条高速公路的单位运营总成本,单位元/千米
μo——高速公路运营的单位固定成本,单位元/千米
μ1——高速公路的单位平均维护成本,单位元/千米
tf——自由流条件下的行驶时间,单位min
α——待标定的参数
β——待标定的参数
Ca——路段a的道路设计通行能力,单位pcu/h
te——车主的期望出站时间
tkp——第k条高速公路的允许通行时间
co——单位基础通行费用,单位元/千米
γk——第k条高速的优惠幅度,单位%
b——车主此次出行的预算,单位元
xae——路段a的期望饱和度
Pbk——第k条高速公路的优惠预算,单位元;
3)对高速公路路网各路段的交通量进行时空优化:首先,根据用户预约数据,判断在预约时段内路线是否存在拥挤情况;然后,根据路网各路段的交通量预约情况,判断此时段内是否存在其它不拥挤路线;最后,如果存在其它不拥挤路线,则使用基于错空策略,即避开拥堵路线的线路选择模型,如果不存在其它不拥挤路线,则使用基于错时策略,即避开拥堵时段的线路选择模型;对高速公路路网各路段的交通量进行时空优化,具体包括以下步骤:
3.1)根据用户预约数据,判断在预约时段内路线是否存在拥挤情况,直接由各路段的设计通行能力去判断;
3.2)根据路网各路段的交通量预约情况,判断此时段内是否存在其它不拥挤路线,通过各路段的设计通行能力来判断;
3.3)如果存在其它不拥挤路线,则使用基于错空策略的线路选择模型,模型的目标为路网中所有高速公路的净利润最大,即总收入与总成本之差最大;收入以通过的车辆数所缴纳的通行费衡量,而成本则包括高速公路运营方日常的固定支出和变动成本,即道路维护成本;其计算公式为:
max P=∑k∑aLk(Rzk+qat)[co(1-γk)-μk]
模型中考虑的约束如下:第k条高速公路交通量和路段a的交通量的关系;高速公路k的单位成本计算公式,为固定成本和变动成本之和;保证车主能够在期望出站时间前出站且在高速公路上的行驶时间小于一定阈值;保证车主的通行费不超过其出行预算;限制了各高速公路的流量分配阈值,避免过度浪费和过度拥挤;保证优惠金额小于高速公路财政预算;保证流量均衡;保证为车主分配一条线路;定义了决策变量,若将车主z分配至第k条高速公路,则Rzk=1,否则Rzk=0;
3.4)如果不存在其它不拥挤路线,则使用基于错时策略的线路选择模型,模型的目标为路网中所有高速公路的净利润最大,即总收入与总成本之差最大;收入以通过的车辆数所缴纳的通行费衡量,而成本则包括高速公路运营方日常的固定支出和变动成本,即道路维护成本;其计算公式为:
max P=∑k∑aLk(SztRzk+qat)[co(1-γk)-μk]
模型中考虑的约束如下:第k条高速公路交通量和路段a的交通量的关系;高速公路k的单位成本计算公式,为固定成本和变动成本之和;保证分配的出行时段在车主能够接受的范围内;保证车主能够在期望出站时间前出站且在高速公路上的行驶时间小于一定阈值;保证车主的通行费不超过其出行预算;限制了各高速公路的流量分配阈值,避免过度浪费和过度拥挤;保证优惠金额小于高速公路财政预算;保证流量均衡;保证为车主分配一个时段和一条线路;定义了决策变量,若将车主z分配至第k条高速公路,则Rzk=1,否则Rzk=0;若将车主z分配至第t个出行时段,则Szt=1,否则Szt=0;
在路网规模小于设定值的情况下,采用隐枚举法即对模型进行求解;若网络规模增大,推荐采用遗传算法对模型进行求解;
4)将线路选择模型的推荐结果反馈回车主,并通过费率优惠的方式对车主进行出行诱导。
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