[发明专利]基于压力测试的路网极限容量确定方法

说明书

技术领域

本发明属于路网交通量控制技术领域。

背景技术

早在20世纪50年代初，国外的一些学者就开始了对路网容量这一问题的探讨，研究思路按照从简单到复杂的规律进行。其中，具有代表性的国家是美国、日本和法国。

美国是对路网容量研究最早的国家。研究初期，路网被简化成是一个简单的单起终点的网络，而路网容量就是在路段通行能力的制约下，从一个特殊的起点到另一个特殊的终点，能运送的最大交通量。随着对问题理解的深入，路网被看成是一个非线性的、随机开放的、多起终点的复杂系统，于是他们从系统最优的角度出发，建立了新的路网容量概念，即路网容量是在路段通行能力的制约、并满足路网系统最优的情况下，路网所能承担的最大交通量。从类别上划分美国的研究大致可以分为如下3种：一种是美国普林斯顿大学运筹学教授FordL.R.Jr和Fulkerson D.R.用图论方法研究的路网容量，其成果是运用最大流最小割定理建立的路网容量模型，同时给出了求解网络最大流的第一算法——标号法；第二种是交通分配模拟法，该方法产生的模型是基于图论和交通分配两种理论建立的；第三种是线性规划法，其中又分为单层和双层路网容量模型，单层模型主要用来分析那些相对简单、起终点和路段有明确规定的网络。而双层模型是从系统最优的角度，在单层模型的基础上改进的结果。该模型既考虑了路网的物理容量又考虑了交通个体的平衡(交通个体出行费用最小)，是美国至今确定路网容量的最新模型。

日本是亚洲国家中对路网容量研究最为深入的国家。60年代，山村信吾、三好逸二及西村昂就开始研究路网的容量。其后，日本京都大学的饭田恭敬教授采用图论法研究单一物流路网容量，采用交通分配法研究考虑了驾驶员线路选择条件下的路网容量，其研究方法和思路与美国相似。

80年代初，法国的工程师路易斯·马尚提出了“城市的时间与空间消耗”的概念。这一概念抓住了问题的实质，即城市路网在一定时段内的物理容量是受时间、空间限制的。这样，很自然的将路网看成是一种具有时间、空间属性的容器，而该容器在一定时段内的容量就是路网的容量。这种思路为路网容量的研究开辟了一条新的道路。

我国对路网容量的研究较其他国家要晚，主要是在参照国外研究经验的基础上，对其进行改进的。最早是在1986年，由长沙交通学院的木纳和中国城市规划设计研究院交通所的关忠和利用“时空消耗”概念，提出了路段占用量和城市交通容量。其后，东南大学的杨涛基于最大流最小割定理，将Ford-Fulkson算法进行改进，提出了解决随机、开放路网的衍生割集网络极大流算法(ECS)；湖南大学的李硕提出了狭义路网容量的理论及模型。另外，北方交通大学的高自友、同济大学的杨东援等人从系统的角度出发，提出了满足用户平衡和系统平衡的路网容量模型。北京工业大学的陈春妹，从交通个体的时空分布规律出发，在时空消耗法的基础上对理想及实际两种状态的路网容量进行了建模。

总体说来，目前路网容量的研究方法可以分为六种算法：时空消耗法、线性规划法、图论的最大流最小割法、交通分配模拟法、狭义路网容量分析法及供应分析法等。但存在如下问题：路网容量的定义不统一，使各种模型的计算结果不具备可比性；所建立模型方法没有全面把握路网容量的关键影响因素，从而无法建立适当的影响模型；理论模型的参数难以标定，模型大多没有计算出一个实际的路网容量，只停留在理论层面，实用性以及准确性欠佳，很难满足我国城市路网发展的现实需求。

压力测试是一种性能测试技术，它与其他工程领域的破坏性测试相似。压力测试的目的是通过搭建与实际使用环境相类似的测试环境，测试系统在不同压力情况下的效率状况，不断增加负载直至资源饱和，使其性能降低或系统产生故障，从而找到影响系统性能的瓶颈。并根据该数据评估系统在实际使用环境下的效率情况，作为评价系统性能、以及判断是否需要对该系统进行优化处理或结构调整的依据，提高系统的效率。

压力测试的概念来自Visual Studio.Net设计分布式应用程序可靠性测试，是指模拟巨大的工作负荷以查看应用程序在峰值使用情况下如何执行操作。压力测试由于其实用的价值和卓越的效果，被人们广泛的应用于软件、金融、Web领域等。

国外对压力测试的研究和应用较为广泛，从20世纪60年代，美国、欧洲等国家开始在软件开发过程中应用压力测试，对软件系统资源进行优化，以提高响应时间与吞吐量。20世纪90年代，国际清算银行要求金融领域也开始对金融风险进行压力测试，以测量某一类风险造成的损失，比如信用风险或市场风险，也可以衡量多种风险造成的整体损失。