[发明专利]一种基于“交通云”的城市交通健康指标的建立方法

权利要求书

1.一种基于“交通云”的城市交通健康指标的建立方法，其特征在于：具体包含以下步骤：

步骤一：基于城市交通实时运行数据，构建城市交通服务网络；

步骤二：基于构建的城市交通服务网络，计算城市交通云健康度和接入度，分析城市交通实时健康状态；

步骤三：分析城市交通云健康度和接入度的时空演化过程，预测健康指标变化趋势；

步骤四：通过渗流分析，计算城市交通云健康度和接入度的临界值，作为城市交通健康预警线；

在步骤二中具体包括以下内容：

2.1根据城市交通系统的实际情况设定服务水平阈值，确定城市道路网络中满足服务能力的路段和路口所构成的最大连通子团：基于步骤一中构建的城市交通服务网络，根据所研究的城市交通系统的规划设计和历史运行数据，设定服务水平阈值q；服务水平阈值是一个0到1之间的归一化值，是判断一路段是否满足服务能力的判定依据；基于步骤一的结果，对于相对速度f_i≥q的路段，是处于服务状态；反之，则该路段是不能服务；通过网络搜索方法找出其中所有处于服务状态的节点和边，即连接路口和路段所构成的最大连通子团；

2.2结合城市交通公共服务能力，计算城市交通云健康度和接入度：从健康水平来看，对于上述步骤2.1中确定的最大连通子团，分析其包含的所有路段的加权系数和健康值；具体公式为：

其中，H是城市交通云的健康度，衡量城市交通系统运行状态的健康程度，N是网络中所有节点的集合；w_i是节点i的服务加权系数，表示节点i所在地理位置在整个公共服务水平中的所占比重，而公共服务水平从用地经济指标、设施服务人数来计量，h_i是节点i的健康值，表示节点i当前运行状态相对其最优运行状态的运行水平，是一个归一化的值；h_i是道路实际运行速度与自由流时的比值，δ_i是判断节点i是否从属于集合Set的二值函数，如果节点i属于Set，则δ_i＝1；否则，δ_i＝0；设集合Set是最大连通子团，H衡量的是以最大连通子团构成的交通云所覆盖区域的健康度，为总体健康度；

从服务能力来看，具体公式为：

其中，S是城市交通云的接入度，衡量城市交通系统对不同交通模式群体，P是城市交通系统中所有考量的交通模式的集合，g_k是交通模式k的加权系数，表示使用交通模式k的群体的人数占所有出行者群体人数的比例；c_k是使用交通模式k的群体中实际接入城市交通云的人数占全体使用交通模式k的群体人数的比例，c_k也是一个归一化的值；

H和S的值越大说明城市交通网络的运行状态越健康；反之则运行状态越差；

在步骤三中具体内容包括：

计算各个时刻的交通云健康度和接入度，分析城市道路网络的运行状态变化趋势：通过计算交通云健康度和接入度随时间的演化过程，设定时段是早晚高峰时段的城市交通系统健康状态的变化过程，并依据健康度指标的演化态势预测城市交通系统状态的变化趋势；

在步骤四中具体内容和做法包括：

分析城市交通云的渗流过程，即通过设定控制参量，即服务水平阈值q，从0到1变化，观察序参量即交通云的健康度H或接入度S的变化过程；当q不断变化时，交通云健康度H或接入度S变化最显著时，定义为ΔH/Δq及ΔS/Δq的绝对值最大所对应的服务水平阈值q，即为城市交通健康预警线的值q_c；则当城市交通的高峰平均相对速度接近q_c时，需要对城市交通健康状态提出预警，开始采取相应交通调控措施。

2.根据权利要求1所述的一种基于“ 交通云” 的城市交通健康指标的建立方法，其特征在于：在步骤一中描述的基于城市交通实时运行数据，构建城市交通服务网络，其具体做法包括以下内容：

1.1构建城市道路网络的拓扑模型：将城市道路网络中的每一个路段以边来表示，将不同路段之间的连接路口以节点表示；将这些边和节点依据实际城市道路网络中的拓扑关系连接起来，构建一个表示城市道路网络的拓扑模型；道路网络的拓扑模型是对道路结构和道路间的连接关系的一种抽象表达，是一种用线表示路段，用点表示连接路口，而忽略道路的宽度、道路的等级、路口的形态的图形表达方式；

1.2基于城市交通实时运行数据，确定各城市路段是否满足公共服务要求，并构建城市交通服务网络：根据城市道路网络中各个路段测定的实时交通运行数据，确定各城市道路是否满足公共服务要求；判断一条道路是否满足公共服务要求，通过计算一路段实时状态参量值，包括实时速度及流量与其最优状态参量值，自由流速度及最大流量的比值；这一比值反映当前时刻该路段的需求—供给状态关系；具体公式为：

其中，f_j(t)表示t时刻路段j的相对速度，Q_j(t)表示t时刻该路段的实时测定速度，表示该路段的自由流速度；将上述步骤1.1中构建的城市道路网络的拓扑模型中的边，在各个时刻按对应路段的相对速度赋予权值，由此构成了包含城市道路网络拓扑信息和各边的时空状态属性的集合；这个集合就是城市交通的服务网络，表明当前城市交通的实际运行能力。