[发明专利]一种基于路网等级划分的高速公路VMS布局优化方法

摘要

本发明涉及一种基于路网等级划分的高速公路VMS布局优化方法，该方法包括如下步骤：(1)将待布局的路网进行等级划分，包括国家级路网和省际级路网，国家级路网以地级市作为网络节点，省际级路网以收费站作为网络节点；(2)对国家级路网和省际级路网分别进行分析，将各路网中网络节点之间的道路作为一个路段，获取各路段的流量数据以及路段关键度；(3)对每个路网根据路网中各路段的流量数据以及对应的路段关键度建立VMS布局模型；(4)分别对各路网的VMS布局模型进行求解得到相应路网中的VMS布设情况。与现有技术相比，本发明可操作性强，有良好的实际应用前景，对科学的布设VMS具有重要的指导意义。

主权项

1.一种基于路网等级划分的高速公路VMS布局优化方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：/n(1)将待布局的路网进行等级划分，包括国家级路网和省际级路网，所述的国家级路网以地级市作为网络节点，连接全国主要高速公路干线，省际级路网以收费站作为网络节点，连接省内的各条高速公路；/n(2)对国家级路网和省际级路网分别进行分析，将各路网中网络节点之间的道路作为一个路段，获取各路段的流量数据以及路段关键度；/n(3)对每个路网根据路网中各路段的流量数据以及对应的路段关键度建立VMS布局模型；/n(4)分别对各路网的VMS布局模型进行求解得到相应路网中的VMS布设情况；/n步骤(2)中路段关键度通过下述方式求取：/nψ_k＝n_k·log₁₀ M_k，/n其中，k表示该路网中路段标号，ψ_k为k路段的路段关键度，n_k为k路段的路段可靠性线性分级值，M_k为k路段的路段重要度；/nk路段的路段重要度M_k通过下述任一方式求得：/n 或/n其中，(p,q)表示路网中将网络节点p作为起点、路网节点q作为终点的网络节点对，C表示该路网中的所有网络节点对，h_pq表示网络节点p和网络节点q之间的交通流量，和对应表示k路段阻断前和k路段阻断后从网络节点p到网络节点q的行程时间，MJ表示路网中所有未阻断的路段的集合，m表示路网中未阻断的路段标号，和对应表示k路段阻断前和k路段阻断后m路段内的交通流量，和对应表示k路段阻断前和k路段阻断后m路段内的的行程时间；/n步骤(4)中VMS布局模型包括：/n目标函数：/n /n其中，F为目标函数变量，R_pq表示将路网节点p作为起点、路网节点q作为终点时所有路径的集合，r表示R_pq中的一条路径，h_pqr表示属于R_pq内的路径r上的交通流量，(p,q)表示路网中将网络节点p作为起点、路网节点q作为终点的网络节点对，C表示该路网中的所有网络节点对，A_r表示路径r中的路段集合，k表示A_r中的一条路段，X_k为待求变量，X_k＝{0,1}，若在路段k上安装有VMS则X_k＝1，否则X_k＝0，表示路径r中路段k上VMS的独立影响路段集合，a表示集合中的一条独立影响路段，ψ_k为k路段的路段关键度，表示路径r中路段k对于独立影响路段a的信息作用的衰减因子；/n约束条件：/n /n其中，M为投入使用时所用的最大VMS数量；/nk路段的路段可靠性线性分级值n_k通过如下方式获得：/n(a)将全年时间划分为连续的时间片段，记第i天第j个时间片段(i，j)，所有时间片段的集合记作T；/n(b)判断k路段在时间片段集合T中的每个时间片段是否发生拥堵，若是，则记否则，记/n(c)计算k路段的路段可靠性/n(d)对P_k进行线性分级得到n_k。/n