[发明专利]一种基于模块度评估的交通控制子区划分方法及系统

说明书

一种基于模块度评估的交通控制子区划分方法及系统，涉及交通控制领域，方法包括以下步骤：初始划分步骤；计算步骤；子区判断步骤；重新划分步骤。本发明在全面分析各种划分原则对交通控制子区划分结果的影响后，从城市路网整体效能出发，提出基于模块度评估的交通控制子区划分系统及方法。通过模拟实验证明，模块度作为衡量划分子区后网络子区强度的指标，如果网络划分出的子区结构的强度越强，则划分质量越好。因此，可以通过最大化模块度来获得最优的网络子区划分。使用子区划分评估指标——模块度，作为交通控制子区划分过程中的控制参数，不仅可以保证交通控制子区划分的全局最优化，而且提高了交通控制子区划分算法的计算速度。

技术领域

本发明涉及一种用于交通控制的交通控制子区划分方法，涉及交通控制领域。

背景技术

区域路网由于交通流的关联特性，各个交叉口之间往往表现出一定的联动机制，一个交叉口交通状态的改变会犹如涟漪一样扩散开去，进而影响整个路网。但要对整个区域进行协调控制常常过于复杂，不能满足交通实时性和可靠性需求，而且无法取得较好的协调控制效果。于是，在对一个包含数百甚至上千个交叉口的路网进行信号控制时，经常将路网划分成若干个相互独立的区域，每个区域包含1个或者相邻的多个信号交叉口，这样的区域叫做“交通控制子区”。

对当前城市大规模路网的控制，往往是通过对路网进行划分，将一个复杂的大规模控制问题可以转化为数个独立的子路网控制问题，进而可以采用相应的算法对其进行协调控制。因此，协调控制的一般步骤往往先是进行子区划分，再对子区进行协调控制。

子区划分作为整个大片路网区域自适应交通信号控制系统的一项重要技术，其划分质量必须通过区域路网的整体效能来评估，然而实际上不可能在控制系统的子区划分前就进行评估(系统以及实施了，再评估好坏是事后诸葛亮)，必须通过模型方法寻找合适的简化理论参数来进行评估。

目前，市面上较为流行的信号灯控制系统对子区划分通常采用两种方式：一种是预设固定式，例如西门子公司的SCOOT系统，交通工程师对联网区域内的路口进行为期3周左右的实地考察，收集路网信息和流量数据，根据协调路口带来的经济效益、车流量大小判断路口间的相关度，决定哪些路口在一个子区。另一种是基于实时交通流的动态划分，例如SCATS系统。系统根据路口间相关性或者周期相似程度结合设定阈值合并或分拆子区。

常用的分区方法主要是依据周期相近、车流相近和距离相近等原则，这些原则主要是从相邻，或小范围内的交叉口是否可以合并来划分的，更多的考虑实际控制是否方便、算法流程是否简便。所以，当前常用的子区划分评估指标也都局限于评价子区划分后的局部优化效果。

而城市路网是开放的、不确定的复杂系统，小范围的协调很难使全局协调达到最优。因此，对交通控制子区的划分方法需要从路网的全局运输效率、策略效果稳定性出发，从而来保证整个路网的控制效果，可惜的是，尚未有相关技术或是研究成果出现。

发明内容

本发明是为了解决上述现有的道路网络划分不能从全局运输效率、策略效果稳定性出发，而仅仅是进行局部的优化效果欠佳的问题而进行的，目的在于提供一种基于模块度评估的交通控制子区划分系统及方法。

一种基于模块度评估的交通控制子区划分方法，用于对交通网络中子区进行划分，其特征在于，包括以下步骤：

初始划分步骤，获知路网网络的交叉口数目M，并将网络结构中n个节点记为集合C：{C₁,C₂,...,C_n}，按每个子区含有一个节点对路网进行一一对应的子区划分得到集合S：{S₁,S₂,...,S_N}，n＝M，C₁∈S₁,C₂∈S₂,...,C_n∈S_N，并计算得到该子区划分下的网络模块度Q_初始；