[发明专利]一种基于复杂网络的路网评价方法

说明书

一种基于复杂网络的路网评价方法，包括如下步骤：(1)以路段为节点，以连接路段的交叉口为边，建立复杂城市路网模型；(2)基于复杂城市路网模型，构建基于节点的入度与出度、路网的入度与出度、路网网络效率的路网评价指标；(3)提取道路交通实时数据，基于构建的路网评价指标，实现基于复杂网络的实时路网评价。本发明在城市路网建模基础上，构建了城市路网的节点入度与出度、路网的入度与出度、网络效率的评价指标体系，并分析路网在不同模态下的变化规律，实现了基于复杂网络的路网评价，其结果可以应用到交通诱导及控制系统中，实现交通拥堵的有效缓解。

技术领域

本发明属于交通控制领域，涉及一种基于复杂网络的路网评价方法。

背景技术

城市路网状态评价是交通管理和交通诱导的基础。交通拥堵问题严重影响着城市的可持续发展。交通拥堵产生的本质原因在于交通供给能力与交通需求不相匹配，从而造成局部交通流集中、交通时空资源浪费等现象。在既定的道路交通基础设施上，合理的交通控制与诱导措施是解决交通拥堵的有效方法，其通过信息发布、信号控制、现场指挥等手段，利用实时信号控制、交通诱导等决策方案对道路交通流进行疏导和管控，达到有效均衡路网交通流分布、提高既有道路交通基础设施的利用率、充分发挥既有交通网络潜在通行能力、减缓交通拥堵的目的。而道路交通系统的动态变化，使得交通控制与诱导措施需要根据实时的道路交通流时空演化状态进行调整与改变。故道路交通流时空演化状态的准确判别，是制定合理、有效的交通控制与诱导决策的前提。因此，交通路网的有效评价，是交通控制与诱导决策科学制定的基础，也是主动交通管理、缓解交通拥堵的关键。

但是，既有的城市路网评价方法中存在着一定的局限性：(1)大多指标的计算没有考虑路网的拓扑结构；(2)不同城市路网的指标计算所需要的特定的交通流数据，在某些情况下，并不能有效获得城市路网的评价结果。例如，在SCATS系统下，可以获得是交叉口的各个车道的流量信息，并没有路段的交通流信息，传统的城市路网的评价指标难以获得。

发明内容

为了克服现有技术方法的不足,本发明提出了一种基于复杂网络的城市路网评价方法，该方法算法简单，利于软件实现，通过道路交通复杂网络的有效构建，实现路网的有效评价。

本发明采用的技术方案是：

一种基于复杂网络的路网评价方法，包括如下步骤：

(1)以路段为节点，以连接路段的交叉口为边，建立复杂城市路网模型；

(2)基于复杂城市路网模型，构建基于复杂网络理论的路网评价指标，所述路网评价指标包括但不限于节点的入度与出度、路网的入度与出度、路网网络效率的一种或组合；

(3)提取道路交通数据，基于构建的路网评价指标，实现不同模态的交通路网评价。

进一步，步骤(1)中复杂城市道路网络模型，一般表达式如下：

URN＝(N,E,ES) (1)

其中，N＝{n₁,n₂,…,n_n}是道路的节点集合，n是路段的数量，E＝{e_ij|i,j∈N}，e_ij≠e_ji,ES:E->S是从边到由线圈检测器获得的交通状态数据(交通流量和占用率)的映射函数。

进一步，步骤(2)中节点的入度与出度可表示为：

其中代表从节点m流向节点i的车辆流量，V_iⁿ代表从节点i流向节点n的车辆流量；A_i和B_i分别表示流入和流出节点i的节点集合。

进一步，步骤(2)中路网的入度与出度可表示为：