[发明专利]一种快速路网交通传感网络的优化布设方法

说明书

本发明公开了一种城市快速路网交通传感网络的优化布设方法，该方法提出只在快速路网的某些路段布设交通传感网络直接获取其交通参数，且保证整个系统是可观测的；而未布设交通传感网络的路段交通参数则可以结合布设路段获取的交通参数和路网交通流模型以及历史数据推演得到。从而可以优化快速路网中交通传感网络的布设，降低道路设施的投入成本，提高交通传感器的使用效率，为城市快速路网交通状态估计和匝道调节提供重要的基础性保障，进而为改善城市交通拥堵方案的制定提供依据。

技术领域

本发明属于城市交通技术领域，具体涉及一种城市快速路网交通传感器网络的优化布设方法。

背景技术

近年来，随着城市化进程的加快，机动车保有量逐年增大，交通拥堵现象日益突出，这不仅给居民的日常生活造成了严重的影响，而且极大地阻碍了城市的经济发展。为解决交通拥堵问题，政府部门加大了基础设施建设的投入。目前，我国很多城市已经建成或者正在建设快速路网络，如北京的“环射状”快速路、上海的“申”字状快速路，其它城市如苏州、武汉、郑州等也已建成了一定规模的城市快速路。

城市快速路网提供了便捷的快速通道。同时，快速路交通拥堵也日益严重。为进一步解决拥堵问题，需要实时观测道路上的交通状况，并采取相应的诱导和匝道控制策略。因此，实时准确的交通信息获取是实现交通信息发布、诱导和控制的前提和保障。为实时测量交通参数，需要在快速路网中布设交通传感器(如线圈检测器，微波检测器、视频检测器等)。只有当路网中有足够多的传感器时，才能够获得完整的交通数据。但是，由于城市快速路网规模庞大，在每一个路段上都安装传感器将会产生高额的费用。一个关键问题是：如何布设最少数量的传感器，达到既能估计全路网交通状态，又能最大程度节约成本。本发明提出一种解决方案来实现在快速路网络中布设尽量少且位置合理的交通传感器来获取实时的交通参数，其中在布设传感器的路段可以通过传感器直接检测交通参数，而未布设传感器的路段可以借助于建立的交通流网络模型和所检测到的交通数据推演其交通参数。本发明不仅可以大大节约投资成本，而且可以更有效地获取路网交通信息，为城市快速路网交通信息发布、诱导和匝道控制等提供数据支持。

目前，国外在高速路网中布设交通传感器一般是采用基于经验的固定间距方法进行布设，通过直接的数据处理方法来获取实时交通数据。例如，美国芝加哥境内355km的高速路段埋有车辆自动检测设备，平均200米设置一处，一共1700处。加拿大多伦多市某高速公路平均600～700米设置一处交通传感器。日本阪神高速平均500米设置一处检测器。国内某些城市快速路网交通传感器同样采用密集布设的方法。例如，为了获得北京二环快速路外环的交通数据，在东南二环光明桥至西北二环德胜门大约12公里的路段上布设了26个微波检测器，平均460米就设置一个。如果按照此种布设方法，北京市从二环到五环共约245公里的道路上，若内外环同时采集交通数据，则需要布设大约1060个微波检测器。由此可知，无论是国内还是国外，采用的都是等间隔密集式的交通传感网络布设方法。此方法虽然能够实时获取各个路段的交通信息，便于对各路段的运行状态进行实时观测和分析，但同时也大大增加了资金投入，也不能充分发挥每个检测器最大功效。因此有必要对快速路网上的交通传感网络的布设进行优化。

参考文献：

[1]C.F.Daganzo,“The cell-transmission model:Asimple dynamicrepresentation of highway traffic,”Transp.Res.B:Method.,288(4),pp.269-281,1994.

[2]C.F.Daganzo,“The cell transmission model:Adynamic representationof highway traffic consistentwiththe hydrodynamictheory,”Transp.Res.B:Method.,28(4),pp.269-287,1994.