[发明专利]一种城市道路交通拥堵持续时间和空间扩散预测方法

摘要

一种城市道路交通拥堵持续时间和空间扩散预测方法，包括以下步骤：1)根据初始拥堵发生后道路交通流特性，划分目标路段及上、下游路段所组成的区域的元胞，尾元胞定义为处于路段的下游出口渠化区的元胞；2)初始化各个元胞的各个关键参数；3)目标路段的元胞的评判准则rule(1)，在每个时间步长结束后进行判定；上游路段和下游路段的元胞在观测周期内判别每个步长结束后，分别根据rule(2)，rule(3)评判；4)如果满足评判准则rule(1)的终止条件，则结束，并计算预测拥堵持续时间，否则返回步骤3)；如果满足rule(2)或rule(3)的终止条件，则结束，并计算预测拥堵扩散时间，否则返回步骤3)。本发明能有效预测拥堵持续时间和空间扩散估计、实用性良好。

主权项

1.一种城市道路交通拥堵持续时间和空间扩散预测方法，其特征在于：所述预测方法包括以下步骤：1)根据初始拥堵发生后道路交通流特性，将目标区域路段分为：目标路段：指当前处于拥堵交通状态的路段；上游路段：指按交通流传播方向处于目标路段的上游位置的路段，该路段的交通流将在下个时刻进入目标路段，具有交通生成特性；下游路段：指按交通流传播方向处于目标路段的下游位置的路段，该路段在下个时刻接受目标路段驶离交通流；依照CTM模型，划分目标路段及上、下游路段所组成的区域的元胞，尾元胞定义为处于路段的下游出口渠化区的元胞，分别对应左转尾元胞、直行尾元胞和右转尾元胞；取单一行驶方向任意路段，由m个普通元胞组成及一组尾元胞组成，i＝1，2，...，m，并且按交通流方向路段起点由1开始升序编号；定义如下常用变量：在第k个时间步长路段两类元胞的关键参数的相对应的变量如下表1所述：表12)初始化各个元胞的各个关键参数；3)同路段上相邻普通元胞之间的流量传播如式(3)所示：y_i(k)＝min{n_i-1(k)，Qi(k)，ω(N_i(k)-n_i(k))/v}(3)其中，Q_i(k)为第k个时间步长元胞i上的最大流入量；同路段普通元胞与尾元胞的流量传播如式(5)～(7)所示：yaL(k)=min{nam(k)ηL,QaL(k),ω[NaL(k)-naL(k]/v}---(5)]]>yaR(k)=min{nam(k)ηR,QaR(k),ω[NaR(k)-naR(k)]/v}---(6)]]>yaS(k)=min{nm(k)(1-ηL-ηR),QaS(k),ω[NaS(k)-naS(k)]/v}---(7)]]>其中η_L，η_R分别为该路段的车流左转比例和右转比例；相邻路段尾元胞与普通元胞流量传播满足以下约束条件，如式(8)所示：Qaξ(k)=min{gaξ(k)h(v),w[Naξ(k)-naξ(k)]/v,qaξ,maxδ}---(8)]]>其中，ξ取为L，S，R；为在第k个时间步长δ内路段各尾元胞的流向被分配的相位的有效绿灯时间，h(v)为当自由流速为v时车流平均车头时距；尾元胞与相应下游路段的普通元胞的流量传播方程如式(9)所示：yb1(k)=min{nb1(k),Qaξ(k)}---(9);]]>目标路段的元胞的评判准则rule(1)，在每个时间步长结束后进行判定，其中：rule(1)：若满足ypi+1(k)=npi(k)]]>则Cpi(k)∉Ucgt(k);]]>否则Cpi(k)∈Ucgt(k);]]>其中，U_cgt(k)表示第k个时间步长结束后拥堵元胞集合，若U_cgt(k)为空时，则表明目标路段的初始拥堵已消散；上游路段和下游路段的元胞判定则是将若干个连续时间步长组成为一个判别周期T_γ，在观测周期内判别每个步长结束后，上游路段和下游路段分别根据rule(2)，rule(3)划分当前周期下拥堵元胞的集合：rule(2)：若k∈T_γ，若满足f(Tγ)=count[yai(k)<nai(k)]≥ϵexp1]]>则Cai(k)∈Ucgt(Tγ);]]>否则Cai(k)∉Ucgt(Tγ);]]>rule(3)：若k∈T_γ，若满足f(Tγ)=count{ybi(k)=[Nbi(k)-nbi(k)]}≥ϵexp2]]>则Cbi(k)∈Ucgti(Tγ);]]>否则Cbi(k)∉Ucgt(Tγ);]]>其中，f(T_γ)＝count[exp ression]表示为在第T_γ个观测期内所有步长结束后，元胞之间的变量满足条件expression的个数，ε_exp1和ε_exp1为预设的阀值；4)如果满足评判准则rule(1)的终止条件，则结束，并计算预测拥堵持续时间T_last＝kδ，否则返回步骤3)；如果满足rule(2)或rule(3)的终止条件，则结束，并计算预测拥堵扩散时间T＝kδ，否则返回步骤3)。