[发明专利]一种面向道路封锁的路网交通流变动定量计算方法

说明书

本发明公开了一种面向道路封锁的路网交通流变动定量计算方法，通过分析路网流量时间依赖、流量累计的特征首先提出路段节点流量动态值的量化表达模型，并通过追踪路网流量的微小扰动扩散传播过程给出起讫路段节点之间流量变化率的级联反应函数，进而用以求解路段之间的流量扰动响应矩阵，最后提出整合时间滞后算子和空间扩散算子的相关性模型以计算交通流时空延迟对路段相关性造成的路网交通流变动。该方法通过在任意路段节点加载微量交通流扰动来追踪并捕捉其他路段的响应稳态值，能够探测空间局域路段节点的动态时空相关性，准确计算路网的交通流变动。

技术领域

本发明属于交通工程领域，具体涉及一种面向道路封锁的路网交通流变动定量计算方法。

背景技术

如今道路的车辆日趋增多，道路拥堵问题越来越严重，因此需要对道路网络的交通状态进行预测。

假设道路网络中发生了某些局域节点和路段能力衰减或失效的突发事件，通过交通配流手段对路段失效后的各种交通流指标进行统计分析，从而确定路网中各路段节点的重要度及其相关性。此类方法的创新点集中于路段失效策略、交通配流方法以及路段评价指标三个方面。路段失效策略方面，Liu等人首先提出节点度优先的路段攻击策略并认为在特定情况下可以提高路网通行能力(Liu,et al.,2007)。此后，Zhang等人对比了节点度优先和介数优先两种不同的攻击策略，并指出了两者对路网传输影响的异同(Zhang,et al.,2007)。而Huang认为以上两种攻击策略不能有效优化路网全局运输能力，因此基于模拟退火算法提出了一种新的路段删除策略，能够保证高度节点和邻域节点网络流量的均衡分配(Huang,et al.,2010)。此外，相关学者根据不同的城市路网评测目标，设计了级联失效、随机失效、故意攻击和区域覆盖等多种路段失效策略(Wisetjindawat,et al.,2015；Jenelius,et al.,2015)，并对比分析了随机边重连、基于高度值边重连以及基于高介数值边重连等多种断边重连策略对道路网络的传输性能影响(Jiang,et al.,2014)。

城市路网的静态拓扑结构和动态交通流特征通常难以融合分析，导致现有评估方法大多关注静态路网的全局性评价指标而忽略了其动态变化过程，缺乏探讨交通流的传播效应对路网结构的动态影响以及道路空间结构的局部关联，从而对路网交通流的变动计算不准确。

发明内容

本发明的目的在于提供一种面向道路封锁的路网交通流变动定量计算方法，通过构建交通流动态传输过程描述模型计算交通流对路段的动态扰动，提出一种计算更为准确，能考虑到更多动态变量的基于交通流动态模型的交通流变动计算方法。

本发明提供的这种面向道路封锁的路网交通流变动定量计算方法，包括如下步骤：

S1.通过分析路网流量时间依赖、流量累计的特征，提出路段节点流量动态值的量化表达模型；

S2.通过追踪路网流量的微小扰动扩散传播过程，给出起讫路段节点之间流量变化率的级联反应函数；

S3.提出路段之间的交通流扰动响应矩阵；

S4.提出整合时间滞后算子和空间扩散算子的相关性模型，以评估交通流时空延迟对路段相关性造成的影响；

S5.提出路段动态关联程度度量，计算道路封锁时的路网交通流变动；

所述的步骤S1具体为，提出动态交通系统，计算由路段节点r_j的流量扰动引起T时刻节点r_i的流量瞬时值为：