[发明专利]基于压力测试的路网极限容量确定方法

摘要

基于压力测试的路网极限容量确定方法属于路网交通量控制技术领域，其特征在于，利用计算机的观测网络采集路网的交通参数，再利用宏观交通模拟与规划软件Cube及地理信息系统软件ArcGIS在所述计算机中生成路网文件及压力测试的初始值，然后利用由Cube软件生成的压力测试运行模型在设定的测试周期内进行压力测试，计算路网平均饱和度和路网平均速度，并与设定的路网平均饱和度和路网平均速度指标值相比较，判断是否满足设定的要求，只要其中有一个不满足，需增加路网交通量继续压力测试直至二者均满足要求，此时的路网交通量即为路网极限容量。本发明提高了计算的准确性、可靠性和效率，填补了用压力测试确定路网极限容量的空白。

主权项

1.基于压力测试的路网极限容量确定方法，其特征在于，依次含有以下的步骤：步骤(1)，在计算机中配置作为压力测试工具使用的宏观交通模拟与规划软件Cube及地理信息系统软件ArcGIS，其中：Cube软件中含有：第一MVNET模块、第二MVNET模块、AVROAD模块、MVGRAM模块、MVHWAY模块以及MVGRAF模块，其中，第一MVNET模块、第二MVNET模块、AVROAD模块、MVGRAM模块、MVHWAY模块以及MVGRAF模块依次串联，第二MVNET模块的输出端和MVHWAY模块的输入端相连，而该MVHWAY模块的输出端和MVGRAF模块的输入端相连，在所述Cube软件中设置以下参数：X₀：路网实际交通量，辆/小时，路段交通量是指在单位时间内通过路段某一地点、某一断面或某一条车道的车辆数，路网交通量是指单位时间内整个路网内所有的路段和交叉口容纳的车辆数，所述路网的实际交通量的计算公式为：式中：i为路段序号，N为路段总数量，X_m：第m次测试的路网交通量，辆/小时，Q：路网极限容量，辆/小时，指单位时间内整个路网内所有的路段和交叉口所能够容纳的最大车辆数，Δf：路网交通量增加值，辆/小时，为设定值，t：测试时间，小时，通常取t＝1小时，T：测试周期，通常取T＝1年，S：路网平均饱和度指标值，所述饱和度指某条路段的交通量与通行能力的比值，通行能力指单位时间内路段的某一断面所能通过的最大车辆数，其中，路网平均饱和度由以下公式计算：s₀：路网实际平均饱和度，s_m：第m次测试的路网平均饱和度，V：路网平均速度指标值，千米/小时，速度是指路段长度与车辆通过的行程时间的比值，路网平均速度由以下公式计算：式中：j为车辆序号，K为路段交通量，辆，v₀：路网实际平均速度，千米/小时，v_m：第m次测试的路网平均速度，千米/小时，ε_s：路网平均饱和度的允许误差，ε_v：路网平均速度的允许误差，在所述Cube软件中对测试路网设置下述路段属性，包括：路段类型、行政区编号、通行能力索引、速度以及通行能力，其中：路段类型是指为不同道路等级的路段进行分类的编号，行政区编号是指路段所属的不同行政区的编号，通行能力索引是指路段的不同通行能力的分类编号，速度是指路段的速度指标的数值，通行能力是指路段的通行能力的数值，此外，还需要对所属路网划分交通小区，所述交通小区是指组成路网的各个单元，每个交通小区中包含设定数量的路段和交叉口，在输入要进行压力测试的路网中要事先根据行政区域、地理条件、经济联系以及运输集散点的原则划分交通小区，所述交通小区中心节点的位置尽量在小区交通流集中的交叉口附近，所述交通小区由表示交叉口的节点和表示路段的线段组成，并进行编号；步骤(2)，在所述计算机中，利用作为压力测试工具的Cube软件的所述各程序模块构造如下的压力测试运行模型：路网分析模块，应用所述互相串联的第一MVNET模块和第二MVNET模块构成，用于核查已绘制的路网，并生成所述压力测试运行模型中能够应用的路网文件并存储，需要输入的参数至少包含交通小区数量和节点数量，还需要设置程序使用方式和输出文件的类型或格式，出行产生模块，其中至少包含回归分析模型、类别分析模型和层次回归分析模型，用所述AVROAD模块构成，用于计算路网中各交通小区的交通需求总量，需要设置路径建立方式、报告输出格式和精算方式，交通分布模块，其中至少包含重力模型和增长系数模型，由所述MVGRAM模块构成，用于把各交通小区的交通需求总量转换成各交通小区之间的空间交通量，交通分配模块，其中至少包含全有全无法、流量均衡法和平衡法，用所述MVHWAY模块构成，用于将各交通小区之间的空间交通量，按照设定的规则符合实际地分配到路网中的各条路段上，进而求出路网中各路段的交通量，分析模块，用所述MVGRAF模块构成，用于显示设备图形化显示所述路网的交通分配结果，显示饱和度、交通量、速度各路网特征参数；步骤(3)，建立所述计算机的观测网络，以确定包括路网实际交通量、路网实际平均饱和度和路网实际速度在内的各参数的初始值，其步骤如下：步骤(3.1)，在所述测试路网的每一个交叉口安装动态信息检测器，步骤(3.2)，向所述动态信息检测器输入至少包含：所在路段的道路等级、路段中的车道数量、路段中的车道宽度、路段的横断面形式、路段的车速以及路段的通行能力的数据，步骤(3.3)，所述动态信息检测器对路段中移动的车辆进行交通参数实时的采集，得到该路段的实际交通量、饱和度和速度，实时地上传到计算机的终端；步骤(4)，在所述计算机中将所述宏观交通模拟与规划软件Cube与地理信息系统软件ArcGIS直接衔接，应用ArcGIS的数据文件直接将路网图形和步骤(1)中所述的路段属性转换为可供Cube软件使用的路网文件，快速完成路网的搭建；步骤(5)，所述计算机按以下步骤进行压力测试：步骤(5.1)，利用所述Cube软件的压力测试运行模型计算由计算机观测网络采集的数据，得到路网实际交通量X₀、路网实际平均饱和度s₀和路网实际平均速度v₀，所述X₀即为采集到的路网交通量的最大值，步骤(5.2)，按照设定的所述测试用的路网交通量增加值Δf、测试时间t和测试周期T，利用所述Cube软件的压力测试运行模型对搭建的路网进行压力测试，得到X_m、s_m和v_m，步骤(5.3)，对于每次测试的结果，若测试结果不符合预先设定的路网运行质量评价指标，即s_m-S<0或v_m-V>0，则增加交通量压力Δf再次进行测试，路网交通量X_m＝X₀+m×Δf×t；一旦测试结果达到路网运行质量评价指标，即s_m-S>0，s_m-S<ε_s且v_m-V<0，V-v_m<ε_v，停止压力测试，此时的路网交通量作为该路网的极限容量Q，测试周期不超过T。