[发明专利]一种面向智能网联道路的承载能力概率折减表征方法

权利要求书

1.一种面向智能网联道路的承载能力概率折减表征方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)划分智能网联道路区段；

将智能网联道路划分为路侧停靠站区段、港湾停靠站区段、交叉口区段、施工区段及一般区段五类，双向道路的上下行分别进行划分；

2)构建智能网联道路交通特征数据库；

于工作日高峰时段实时采集车辆交通数据，每t分钟作为一个统计时段，记为t_k时段，共调查n个t_k时段，构建智能网联道路车辆交通特征数据库，具体包括路侧停靠站、港湾停靠站区段、交叉口区段、施工区段及一般区段交通特征数据集；

3)确定智能网联道路各区段包含范围；

对各交通特征数据集的数据进行分析，根据车辆在区段上下游换道点的位置确定路侧停靠站区段、港湾停靠站区段、施工区段包含范围；根据交叉口有无渐变段及渐变段范围确定交叉口区段包含范围；其他区段则属于一般区段；

4)计算各区段承载能力折减影响时间；

根据车辆到达和离开路侧停靠站的时间，计算路侧停靠站区段的折减影响时间；

根据车辆到达和离开港湾停靠站的时间及港湾停靠站的泊位数，计算港湾停靠站区段的折减影响时间；

根据交叉口的信号配时方案，计算交叉口区段的折减影响时间；

根据施工区段的施工时间，计算施工区段的折减影响时间；

根据一般区段车辆运行特征，计算一般区段的折减影响时间；

5)确定不同概率下道路承载能力折减区间；

各统计时段内，将计算的各区段承载能力折减总影响时间放在不同的时间区段内，画出时间区段占比图，确定各区段占比最高的时间区段及其占比大小，根据该占比最及其上下游的占比大小，确定不同概率下各区段承载能力折减区间的上、下限值，对各区段包含的路段范围进行折减，最后得到道路的承载能力折减区间；

所述步骤2)中构建智能网联道路交通特征数据库，具体为，

2-1)构建路侧停靠站区段交通特征数据集

路侧停靠站区段交通特征数据集其中，分别为第i辆车在路侧停靠站的到站、离站时间，分别为车辆在路侧停靠站上、下游换道位置距该区段起点的距离；

2-2)构建港湾停靠站区段交通特征数据集

港湾停靠站区段交通特征数据集其中，分别为第i辆车在港湾停靠站的到站、离站时间，分别为车辆在港湾停靠站上、下游换道位置距该区段起点的距离，b为港湾停靠站泊位数；

2-3)构建交叉口区段交通特征数据集

交叉口区段交通特征数据集其中，t_c为交叉口信号周期时长，分别为左转、直行、右转相位的有效绿灯时间，为交叉口进口道渐变段起点距停车线的距离；

2-4)构建施工区段交通特征数据集

施工区段交通特征数据集其中，分别为车辆在施工区上、下游换道位置距施工区段起点的距离；

2-5)构建一般区段交通特征数据集

一般区段上事故的发生具有随机性，无需构建该数据集；

所述步骤3)中确定智能网联道路各区段包含范围，具体为，

3-1)确定路侧停靠站区段包含范围

t_k时段内，寻找车辆在该区段上、下游换道位置距该区段起点距离的最大最小值计算车辆在上、下游换道位置的中位点距该区段起点的距离为则路侧停靠站包含的范围为

3-2)确定港湾停靠站区段包含范围

t_k时段内，寻找车辆在该区段上、下游换道位置距该区段起点距离的最大最小值计算车辆在上、下游换道位置的中位点距该区段起点的距离为则港湾停靠站包含的范围为

3-3)确定交叉口区段包含范围

若交叉口进口道包含渐变段，则交叉口包含的范围为其中，为渐变段起点距停车线的距离；若不包含渐变段，则交叉口区段包含的范围为停车线至上游100米区段；

3-4)确定施工区段包含范围

t_k时段内，寻找车辆在该区段上、下游换道位置距该区段起点的距离的最大最小值计算车辆在上、下游换道位置的中位点距该区段起点的距离为则施工区段包含的范围为

3-5)确定一般区段包含范围

介于上述各区段之间的区段属于一般区段；

所述步骤4)中计算路侧停靠站区段承载能力折减影响时间，具体为，

4-1a)换算车辆的到站和离站时间

将车辆的到站和离站时间以秒为单位进行换算，即t^(Ri)＝H^(Ri)×3600+M^(Ri)×60+S^(Ri)，其中，分别为第i辆车在路侧停靠站的到站、离站时间，H^(Ri)、M^(Ri)、S^(Ri)分别为各换算时刻的时、分、秒数；

4-2a)判断车辆是否停靠在站

时，第i辆车停靠在该停靠站；时，第i辆车未停靠在该停靠站；

4-3a)计算路侧停靠站区段承载能力折减影响时间

t_k时段内，路侧停靠站第i辆车的承载能力折减影响时间为其中，分别为第i辆车在路侧停靠站的到站和离站时间；则t_k时段该区段的总折减影响时间为其中V_R为该统计时段内到达该路侧停靠站的总车辆数；

所述步骤4)中计算港湾停靠站区段承载能力折减影响时间，具体为，

4-1b)换算车辆的到站时间和离站时间

将车辆的到站和离站时间及统计时段中的每个时刻以秒为单位进行换算，即t^(Bi)＝H^(Bi)×3600+M^(Bi)×60+S^(Bi)，其中，分别为第i辆车在港湾停靠站的到站、离站时间，t_i为统计时段中的每个时刻，H^(Bi)、M^(Bi)、S^(Bi)分别为各换算时刻的时、分、秒数；

4-2b)判断每个时刻车辆是否在站

将t_k时段的每个时刻和车辆的到站、离站时刻进行比对，时，表示第i辆车在t_i时刻停靠在站；或时，表示第i辆车在t_i时刻未停靠在站；

4-3b)计算每个时刻在站车辆数

t_i时刻在站车辆数其中，分别为第i辆车的到站、离站时间，b^(Bi)的初始值为0；

4-4b)确定停靠站有无车辆排队溢出

当停靠站同时在站车辆数大于停靠站泊位数，即b^(Bi)b时，该停靠站有车辆排队溢出；当b^(Bi)≤b时，该停靠站没有车辆排队溢出；

4-5b)计算停靠站每次排队溢出时间

t_k时段内，停靠站第i次排队溢出时间其中，b^(Bi)为t_i时刻在站车辆数，b为停靠站泊位数，的初始值为0秒；

4-6b)计算港湾停靠站区段折减影响时间

t_k时段内，港湾停靠站区段的总折减影响时间为

所述步骤4)中计算交叉口区段承载能力折减影响时间，具体为，

4-1c)计算各流向相位红灯时长

各相位显示绿灯时间为其中，f为流向类型，f＝{L,T,R}，L为左转相位，T为直行相位，R为右转相位，为各流向相位有效绿灯时间，A、L_s分别为黄灯时长和车辆启动损失时间，则各流向相位红灯时间为t_c为周期时长；

4-2c)计算交叉口区段承载能力折减影响时间

t_k时段内，该区段在一个周期内的折减影响时间为其中，分别为交叉口左转、直行、右转相位的红灯时间；t_k时段共有个周期，其中，t为每个统计时段的时间，则交叉口区段的总折减影响时间为

所述步骤4)中计算施工区段承载能力折减影响时间，具体为，

4-1d)判断施工区段是否仍在施工

对t_k时段中的每个时刻进行判断，时，表示该时刻车辆在施工区段起点上游换道，说明该时刻施工区段仍在施工；时，表示该时刻车辆已驶过施工区段起点，说明该时刻施工区段已取消施工；

4-2d)计算施工区段承载能力折减影响时间

t_k时段内，施工区段的总折减影响时间为每个施工时刻之和，若该时刻则在施工区段总的承载能力折减影响时间里加1秒，否则加0秒，对t_k时段中的每个时刻进行判断，其中，为车辆在施工区段上游换道位置距该区段起点的距离，超过施工区段起点取负值，的初始值为0秒；

所述步骤4)中计算一般区段承载能力折减影响时间，具体为，

t_k时段内，一般区段的承载能力总折减影响时间为

所述步骤5)中确定不同概率下道路承载能力折减区间，具体为，

5-1)将各区段的总影响时间放入时间区段内

以t₁为时间间隔划分时间区段，其中，0≤t₁≤t，各时间区段分别为[0,t₁]，(t₁,2t₁]，...，共有个时间区段；

t_k时段内，各区段共有n个总折减影响时间其中，m为区段类型，m＝{R,B,I,C,O}，其中，R表示路侧停靠站区段，B表示港湾停靠站区段，I表示交叉口区段，C表示施工区段，O表示一般区段，将总影响时间放入相应的时间区段内，各区段第i个时间区段包含的总影响时间个数为

5-2)确定各区段占比最高时间区段及其占比

t_k时段内，各区段的时间区段包含的总影响时间个数的最大值记为则各区段占比最高时间区段的占比为n为调查时段个数；

5-3)确定占比最高时间区段上下游的总占比

t_k时段内，各区段占比最高时间区段的上、下游包含的总影响时间个数分别记为当第i个时间区段((i-1)t₁,it₁]在占比最高的时间区段的上游，即(i-1)t₁≥t_M2时，的初始值为0；(i-1)t₁t_M2时，的初始值为0；则占比最高时间区段上、下游的总占比分别为

5-4)确定各区段承载能力折减区间

t_k时段内，可接受折减概率为设定的p％时，距占比最高时间区段上游的时间区段的中间值记为B^(mk)，则该区段承载能力折减区间的上限值为距占比最高时间区段下游的时间区段的中间值记为A^(mk)，则该区段承载能力折减区间的下限值为则t_k时段内，各区段承载能力折减区间为

5-5)确定道路承载能力折减区间

t_k时段内，将各区段的承载能力折减区间分别折减到各区段包含范围上，得t_k时段内道路的承载能力折减区间。