[发明专利]一种交通小区协调优化方法

摘要

本发明公开了一种交通小区协调优化方法，该方法是将整个交通网络划分为若干个交通控制小区。以小区为网络交通流优化对象，对所研究的城市交通路网进行简化；之后以小区为节点，以边表示小区之间的道路，将路网抽象为点边组成的网络层；再建立符合本方法所有要求的区域宏观基本图，及各个小区的宏观基本图。本发明以路网整体运行效率为目标，以小区之间的交通流量为决策变量，以小区之间的道路的通行能力为约束条件构建网络优化模型；以路网交通运行状态的数据为网络优化模型的参数，解出当前状态下小区之间的最佳流量，从而实现协调疏解拥堵区域车流，提高网络整体运行效率。

主权项

1.一种交通小区协调优化方法，其特征在于，包括以下步骤：1)确定所研究的城市路网范围，获取基础资料，包括研究范围内所有道路的通行能力、研究范围内的平均小时交通生成量、到达终点车辆数与驶出路网车辆数的比例；2)将整个交通网络划分为若干个交通控制小区，以小区为网络交通流优化对象，对所研究的城市交通路网进行简化；3)构造网络优化有向图：以小区为节点，以边表示小区之间的道路，将路网抽象为点边组成的有向图；4)绘制宏观基本图4.1)布设检测器，在各个小区边界的出入口布设检测器，收集数据；4.2)根据所收集数据，绘制区域及各个小区宏观基本图，宏观基本图模型的纵坐标为驶出车辆数，单位为辆/分钟，即通过道路驶出小区或网络边界的车辆数与支路到达终点的车辆数之和；横坐标为区域内车辆数，对于整体路网而言，宏观基本图的纵坐标为网络内车辆数，对于小区而言，其宏观基本图的纵坐标为小区内车辆数；5)利用聚类方法将每一个小区的宏观基本图的散点分成三类，之后用直线进行分段拟合；设三段拟合函数分别为：f1(n)，f2(n)，f3(n)则:G(n)＝min{f1(n),f2(n),f3(n)}式中：n为网络内车辆数；G(n)为驶出网络车辆数，单位为辆/分钟；6)以小区之间的流量为决策变量建立网络优化模型，优化目标为输出车辆数最大同时路网利用率较高，约束条件为各节点的最大车辆数和各边的通行能力；其中，建立网络优化模型，包括以下内容：6.1)确定每个交通小区的最优点根据宏观基本图特性，令持续段和下降段的交点作为网络运行的最优点(nm,gm)，该点表示网络处于驶出流量最大情况下网络内容纳的车辆数最多的状态，该状态的网络运行效率最高，服务车辆数也相对较多；6.2)网络优化模型决策变量为小区之间的交通流，表示第t个研究时段由小区i到小区j的交通量；6.3)网络优化模型的目标为使整体路网的运行状态处于最优水平，即使每个小区的优化后的状态点与最优点的距离之和最小，所以网络优化模型的目标函数为:式中，为小区i在第t个研究时段内的车辆数；为小区i在第t个研究时段内的驶出车辆数；6.4)根据步骤5)对各个小区的宏观基本图进行聚类分段拟合的结果，有：6.5)根据流量守恒原则，有：其中，为小区i在上一个研究时段内的车辆数；为小区i在第t个研究时段内产生的交通量；为小区i在第t个研究时段到小区j的交通量；为第t个研究时段小区i到达终点的车辆数占所有驶出小区车辆数的比例；6.6)网络优化模型的约束条件有：①小区内车辆数不得超过小区能容纳的最大车辆数，即为小区i达到阻塞密度对应小区车辆数，从小区宏观基本图获得；②小区间的交通流应小于边的通行能力，即C_ij表示连接小区i和小区j的边的通行能力；③小区间的交通流应大于边的最小交通量，即d_ij表示小区i到小区j的最小交通量；④进入每个小区的车辆数应小于该小区能接受的最大流量，即为小区i在第t个研究时段内能够接受的最大流量；⑤每个小区的驶出车辆数应小于该小区能够流出的最大流量，即为小区i在第t个研究时段内能够流出的最大流量；7)输入路网当前运行状态下的各节点内车辆数，求解模型，获得边上最佳流量。