[发明专利]一种研究路段的交通容量与拥塞率相对变化的时空分析法

说明书

本发明建立的一种研究交通路段的时空容量与拥塞率相对变化的方法，通过应用专利申请“一种研究交通拥塞与通行能力相对变化性质的时空分析法”（申请号为201811172485.7）的研究方法和研究成果，在新型交通时空观的指导下，以欧式空间几何和闵氏空间几何为工具，演绎出路段的实际时空容量与交通拥塞相对变化的关系，为科学评估交通道路的通行能力、寻找交通拥塞的控制与解决方案，提供了一种新的思路。从应用范围上看，本方法从时空化的角度开展的路段时空容量与拥塞分析，可广泛应用于各类交通运输领域和相关电子信息领域，具有重大的应用价值。

技术领域

本发明涉及一种研究路段的交通容量与拥塞率相对变化的时空分析法，是一种结合传统的道路时空消耗法，将专利申请“一种研究交通拥塞与通行能力相对变化性质的时空分析法”（申请号为201811172485.7）中研究交通道横截面上时空容量与拥塞率的相对变化关系的分析方法和研究成果，应用于交通路段的时空容量分析中，建立路段时空容量与拥塞率的相对变化关系，适用与交通运输领域和相关电子信息领域。

背景技术

专利申请“一种研究交通拥塞与通行能力相对变化性质的时空分析法”（专利申请号为201811172485.7，以下简称宏观时空分析法）通过研究交通拥塞的时间和空间本质，参考物理学的牛顿时空观和相对论时空观，建立了交通特色的时空观，运用闵氏时空几何、运筹学等数学工具，用时空方程的形式揭示了在交通横截面上，交通拥塞与时空化通行能力之间相对变化的规律，反映了交通流的宏观特性。

由于道路网络是由一段段的路段组成的，以下研究结合传统的分析宏观道路网承载能力路易斯·马尚时空消耗法，将专利申请“一种研究交通拥塞与通行能力相对变化性质的时空分析法”（申请号为201811172485.7）中研究交通横截面上时空容量与拥塞率相对变化的规律，推广到路段的时空容量与拥塞的相对变化分析中。

发明内容

专利申请“一种研究交通拥塞与通行能力相对变化性质的时空分析法”（专利申请号为201811172485.7）中，建立的新型交通时空观的主要观点如下：

a. 时间和空间彼此独立，互不关联，且不受物质或运动的影响；

b. 交通容量与时间和空间都有关，其值不是固定的，是相对变化的。

依据以上新型交通时空观，时空化的路段容量不是固定不变的，也是相对变化的。为简化分析，先选择路段中通道数一定的交通道片段进行分析。

路段的时空容量分析

参考专利申请“一种研究交通拥塞与通行能力相对变化性质的时空分析法”（专利申请号为201811172485.7）对交通横截面上的时空容量与拥塞率分析方法，对路段的时空容量分析，分别从空间和时空角度进行，并对变化的实际时空容量进行了假设。

欧式空间分析

如图1所示，将一段交通道放置在欧式几何的三维坐标系中，x轴、z轴单位为通道数，y轴单位为长度国际单位制的米或千米。交通道纵向位于xy平面上，交通道横截面位于xz平面上。可以用一个质点Q(x1,y1,z1)来描述一条宽度为x1条车道、高度为z1条车道、长度为y1米路段。

分析平面交通运输时，z1固定为1，图1所示欧式几何的三维立体坐标系，可以转化为图2所示二维平面坐标系，交通道横截面就转化为x轴方向的交通道横截线，交通道的纵向为y轴方向，其中x轴单位为通道数，y轴单位为长度国际单位制的米或千米。这时，可以用一个质点Q(x1,y1)来描述一条宽度为x1条车道、长度为y1米路段。

闵氏空间分析

将图2所示的欧式空间中平面交通路段放置在闵氏时空的三维坐标系中分析，如图3所示，