[发明专利]城市交通堵塞扩散范围估计方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于城市交通管理中的交通堵塞扩散范围估计方法，具体来说是涉及利用检测器数据、路网拓扑结构数据、信号参数对城市路网中产生的交通堵塞扩散范围进行估计的一种方法。

背景技术

路网交通拥堵扩散范围的估计是进行有效合理的交通拥挤疏堵的前提，路网拥堵首先是从孤立的路段产生的，向相邻的路段扩散，最终扩散到整个路网。而路段是否发生排队上溯是表征路段拥堵的一个重要指标，简单直观。但排队上溯问题所涉及的参数多，与交叉口配时方案以及路段的结构都相关。目前，城市交通拥堵扩散估计方法主要利用高速公路或者快速路的交通波方法、累计曲线方法，这些方法前提假设苛刻，无法应用到城市路网中。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服现有的估计方法不能准确估计城市路网交通拥堵扩散范围的问题。本发明提出了一种新的路网交通拥堵扩散估计方法，该方法根据检测器检测的实时流量数据、路网拓扑结构以及各交叉口的信号配时方案，能够准确估计路网的拥堵范围。

为解决技术问题，本发明的解决方案是：

提供一种城市交通堵塞扩散范围估计方法，包括通过检测器获取更新路网中各路段的流量数据对于上溯的影响提出影子信号的概念，从而路网中存在三种信号：实际信号、等效信号和影子信号；其中，实际信号是指信号灯实际显示的信号参数；等效信号是指上溯的排队的效应，如果排队上溯，则等效信号灯为红色；如果上溯的排队消散，则等效信号灯为绿灯；影子信号是指实际信号和等效信号的叠加，车辆能否前进取决于影子信号；通过使用影子信号来描述下述情况：当实际信号灯为绿时，如果等效信号灯为红车辆也无法通过，相当于车辆仍然被红灯阻挡；

以路段的集合CL^t来表示每个时段t的交通拥堵范围，并且每个时段进行实时更新，每个时段间隔取Δt=5分钟；

该方法具体包括以下步骤： 

（1）系统初始化

将每个时段的拥挤范围路段集表示为一个集合，将方法应用的开始时刻，拥挤集合初始化为空集CL^t=Φ；

（2）路网流量获取

通过检测器获取更新路网中所有路段的流量数据q_i^t，i=1,2……n，i表示路段的编号；

（3）过饱和判断

令j=1，根据路段流量数据q_j^t以及交叉口信号配时参数绿信比λ_j^t判断路段j的过饱和临界性条件：

如果q_j^t≤Sλ_j^t，说明该路段不会发生拥挤，转到步骤（6）；

如果q_j^t>Sλ_j^t，那么该路段会发生排队上溯情况，则计算排队上溯所需的时间L_jk_jam/(q_j^t-Sλ_j^t)，排队上溯所需的时段数目为；因此，在时段t+⊿c，连线j为拥挤连线，更新CL^t+⊿c=CL^t+⊿c∪{j}；

所述λ_j^t=g_j/C_j，C_j为该连线所流入的交叉口的周期时长，g_j为绿灯时间；S为饱和流率，是固定的参数；L_j是路段的长度，k_jam为堵塞密度，均为固定的参数；符号表示向下取整；

（4）上溯影响确定

分析上溯路段j影响的车道，确定受影响的路段集合；对于每个受影响的连线m，通过影子信号确定每个车道或者连线的绿信比λt+⊿c+1   v,m，作为下一个时段判断该连线是否饱和的绿信比，即λt+⊿c+1    m=λt+⊿c+1   v,m；

（6）如果路网中的所有路段都已经遍历，则至转至步骤（7）；否则令j=j+1，返回步骤（3）；

（7）令t=t+1，转到步骤（2）。