[发明专利]一种基于流量树分析的城市交通不平衡评价方法

说明书

本发明提供一种基于流量树分析的城市交通不平衡评价方法，其步骤如下：A：对城市交通数据及车辆轨迹数据预处理；B:将城市进行区域划分，统计区域间的交通流量，构建城市交通流量网络；C：挖掘城市关键交通流量不平衡区域；D：对城市关键交通流量不平衡区域的交通流量溯源，挖掘关键区域的流量树结构；E：提出区域流量贡献评价方法，对相应区域的流量贡献进行评价，衡量不同层次的不同节点对目标关键节点的流量贡献。本发明能够有助于理解城市交通流量的组织和汇聚过程，为城市交通管理和调控提供一定的评价方法，能够定位城市交通流量疏解的关键区域，为城市交通拥堵问题的解决和城市道路交通的疏解决策提供方法支撑。

技术领域

本发明提出一种基于流量树分析的城市交通不平衡评价方法，它涉及一种基于流量树分析的城市交通流量网络建模以及对流量不平衡区域的流量贡献评价方法，属于网络科学与交通科学的交叉技术领域。

背景技术

现代城市的快速发展和规模不断扩张，使得城市已经具有了较为明显的城市功能分区，例如居民区、工作区、学校以及商业圈等，通常各种功能区之间的分布有空间上的差异，尤其是大城市居民区域工作区域存在距离相对较远的“职住分离”现象，由此产生了大量通勤交通需求，这种通勤需求与居民其他活动产生的各种交通需求一起，构成了城市交通需求。现代大城市日益严重的交通拥堵问题，从根本上来说，是城市交通供给能力与城市居民交通需求严重失衡导致的。仅增加城市道路等基础设施建设难以满足快速增长的机动车保有量和随之而来迅速增长的居民出行需求，因此，缓解城市交通拥堵问题，需要从城市交通供给能力和城市交通需求两端同时出发：一方面，优化公共交通基础设施和服务，使得多种公共交通方式真正发挥其作用；另一方面，研究城市居民出行交通需求的特性，挖掘能够反映居民出行需求的城市交通流量分布，从而支撑制定具有针对性的交通诱导政策、采取加强引导和管控等措施，充分、合理利用现有城市道路资源。现有的计算机通信技术及智能设备的发展及其在交通领域的应用产生了海量的交通大数据，使得对城市居民出行的交通需求及相应的交通流量研究和分析成为了可能。

城市交通需求的研究重点之一是研究城市不同区域的交通需求量大小并进行预测，即研究不同区域间OD出行量的估计及其相关影响因素，学者们建立了多种模型对城市不同区域间OD量的预测进行研究和仿真分析。Zipf首先提出了重力模型(gravity model)框架来研究城市居民的出行需求分布，该模型需要从实际交通数据中对模型中的关键参数进行拟合。Jung WS运用重力模型对韩国的高速公路进行了研究分析。Krings G运用重力模型对城市间的电话通讯量进行了研究。Goh S对重力模型进行了修正，并应用修正后的重力模型研究了城市轨道交通系统。Stouffer SA提出介入机会模型(interveningopportunity model)，研究了人们出行行为与出行距离的关系。Domencich T提出了随机效用模型(random utility model)，研究了城市出行需求与人们行为之间的关系。Simini F等人提出了辐射模型(radiation model)，作为研究人类出行行为的普适模型，在该模型中，运用随机过程来模拟人们的出行决策，且模型的参数仅仅依赖于人口的分布情况，模型的仿真结果与实证数据得到的结果能够很好地吻合。Xiaoyong Y等人提出了基于人口权重的机会模型(population-weighted opportunities model)，能够很好地解释城市内的居民出行距离、出行距离范围限制和出行量等从实证数据中得到的结果，且该模型不需要任何需要调整的参数，从而对城市区域间的交通需求进行建模分析和研究。

可以看出，现有对城市居民交通需求及相应实证分析的研究，重点在于考虑城市中“点对点”的两个区域之内交通需求量建模和仿真的研究，较少考虑到城市整体层面上居民的交通需求实际上是不同区域间的交通需求在时间和空间上形成具有连续性的流量网络，较少考虑不同区域间交通需求的相互作用和更为复杂的流量耦合所形成的城市交通流量不平衡的关键区域的影响。