[发明专利]新能源小汽车发展对交通拥堵分析方法

说明书

技术领域

本发明涉及交通状况分析技术领域，尤其涉及一种新能源小汽车发展对交通拥堵影响的分析方法。

背景技术

新能源车是能源安全和环境保护要求下汽车工业发展的必然趋势。相对于燃油车，较低的能量成本刺激了新能源车的使用强度。由于新能源车在出行空间和时间特征与燃油车不同，增加同样规模的新能源车和燃油车对交通拥堵的影响不尽相同。随着新能源车在机动车保有量中占比的增加，其对交通拥堵的影响逐渐凸显，需要对新能源小汽车发展对交通拥堵进行定量分析。

现有研究通过建立由路段组成的路网模型，根据新能源车的增量和出行特征计算增加的OD，并将其分配到路网进行仿真。模型大致分为三类：1、基于四阶段法的，以汉城拥挤管理SECOMM模型、Ikki四阶段改进模型，TRIMMS模型为代表；2、基于出行链的，以San Francisco模型、VISEM模型为代表；3、基于活动的，以Columbus模型和STARCHILD模型为代表，区别在于对需求的定义、产生、划分的方法不同。静态仿真中路段上的需求是固定的，动态仿真考虑到路网运行对需求的反作用，以最低费用、最小时延等为目标进行最优化求解。该类方法需要对每条路段建模，包括建立状态函数、特性函数及阻抗函数等，而且在应用中由于道路拓扑、信号灯周期、机非混行、路侧停车等各种因素影响，路段特性千差万别，建立广泛适用的路段模型并标定参数十分困难，导致该类方法适应性低，复杂度高、建模效率低。

元胞传输模型(Cell Transmission Model,CTM)降低了仿真复杂度，但主要针对道路交通流仿真，在大规模路网仿真中效果并不理想。Daganzo等人提出宏观基本图(Macroscopic Fundamental Diagram,MFD)的概念，以描述区域内在网车辆数与网络运行水平之间关系、在网车辆数与区域输出流量、区域内总流量与密度之间的关系，以及总行驶里程与总行驶时间之间的关系。进一步的研究提出了CTM和MFD结合的模型。MFD从宏观上建立了交通要素之间的联系，仿真效率较高，但未揭示拥堵形成及消散过程中各要素之间相互影响的动态关系。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种新能源小汽车发展对交通拥堵分析方法，从而获得新能源车不同增量对路网运行速度的影响。

为达到上述目的，本发明主要提供如下技术方案：

一方面，本发明提供了一种新能源小汽车发展对交通拥堵分析方法，包括如下步骤：

建立需求调控的一般性控制模型，所述模型的输入为新进入路网小汽车的自然需求u与出发时间i的联合分布输出为对应的路网运行速度v(i)，联合分布代表了出行的自然需求特征；其中，小汽车包括燃油车和新能源车,燃油车和新能源车分别具有描述各自类型小汽车出行需求特征的联合分布，以各自规模为权值将燃油车的联合分布和新能源车的联合加权求和获得描述进入路网的小汽车出行需求特征的联合分布

联合分布在某一出发时刻的条件分布为该时刻新进入路网车辆的自然需求分布，对于该时刻i，新进入路网小汽车的自然需求分布与上一时刻的剩余需求分布相加得到当前时刻的总需求分布P(u/i)，对总需求分布积分得到当前时刻的路网负荷r(i)，根据路网负荷与路网速度的关系式得到当前时刻路网速度v(i)；

根据时刻i的路网速度得到留给下一时刻的剩余需求分布式中ρ_i为供给系数，v_f为自由流速度，Δt为离散化的时间间隔；

当前时刻的剩余需求分布与下一时刻新进入路网小汽车的自然需求分布相加得到下一时刻的总需求分布P(u/i+1)，进而得到下一时刻相应的路网负荷r(i+1)及对应的路网速度v(i+1)；

如此递归，推演特定的新能源车出行需求与燃油车需求共同作用下路网速度v(i)随时间的变化过程.

作为优选，将新进入路网小汽车的自然需求分布按照新能源小汽车和燃油车调控的规则进行调整，然后输入所述模型得到对应的路网速度的动态变化过程，通过对比调整前后的速度变化得到新能源小汽车发展对道路交通的影响。

作为优选，进入路网小汽车的自然需求的获取公式如下：

进入路网小汽车的联合分布＝新能源车需求特征×其规模+燃油车需求特征×其规模 (1)

其中规模为保有量乘以出车率，新能源车和燃油车的需求特征为各自的自然需求与出发时间的联合分布，分别使用各自的历史数据标定，在一段时期内相对固定。作为优选，通过调节权值大小仿真新能源车不同发展规模对路网运行的影响，同时根据设定的路网速度可反推对应的发展规模。