[发明专利]一种基于通行能力的交通拥塞率计算方法

说明书

本方法综合应用专利申请“一种研究微观交通流的时空分析法”（申请号为201811200716.0）的时空容量子方程，以及专利申请“一种研究交通拥塞与通行能力相对变化性质的时空分析法”（申请号为201811172485.7）的时空容量与时空方程等研究成果，使用演绎推理方式，建立一种基于通行能力计算交通拥塞率的方法。本方法逻辑清楚，简便易行，可以获得了传统理论难以获取的交通拥塞率数值。从应用范围上看，本方法从时空化角度开展的交通通行能力和拥塞率分析，可广泛应用于各类交通运输领域和相关电子信息领域，具有重大的应用价值。

技术领域

本发明研究一种基于通行能力的交通拥塞率计算方法，融合了专利申请“一种研究交通拥塞与通行能力相对变化性质的时空分析法”（申请号为201811172485.7）和专利申请“一种研究微观交通流的时空分析法”（申请号为201811200716.0）两种新型时空分析法的成果，使用演绎推理方式，建立一种基于通行能力计算交通拥塞率的方法，适用于各类交通领域和相关电子信息领域。

背景技术

在日常生活中，交通拥塞问题已成为人类交通中十分普遍，十分尖锐的问题。

交通工程学就是研究交通规律及其应用的一门技术科学，其中，道路的通行能力和服务水平是交通工程学的基本概念，它们从不同的角度反映了道路的性质与功能。

通行能力主要反映道路服务数量的多少或能力的大小，是在一定的时间段内和在通常的道路、交通、管制条件下，能合理的期望人和车辆通过道路某一断面或地点的最大交通体数量。

道路服务水平主要反映了道路服务的质量或满意程度，是道路使用者根据交通状态，从速度、舒适、方便、经济和安全等方面得到的服务程度，即在某种交通条件下所提供运行服务的服务质量。针对不同的道路场景使用不同的服务水平评估指标，主要包括密度（pcu/(km·ln)）、V/C（实际通行能力/设计通行能力）密度、交通量（pcu/(h·ln)）、延误率（%）、平均速度（km/h）、车辆排队数（辆）等等。

目前，国际上对道路通行能力的研究，都是从观测入手，经过归纳分析获得。这种研究以美国为代表，美国于20世纪40年代起，其他国家陆续跟进，由政府组织研究小组，基于大量观测数据，编制出通行能力手册，提出了基本通行能力、可能通行能力和实际通行能力、服务水平、路网容量等概念，取得了许多科研成果。

但是，由于实际的道路交通系统是由人、车、路相互作用构成的复杂系统，交通工程学的现有理论中，还缺少一种能够反映这个复杂系统的理论，道路通行能力和服务水平大都使用一些测量数据和经验公式来评估。比如，参考美国的六级服务水平标准来来评估，在应用上一来缺少理论指导，二来各国的国情和交通状况不同，难以准确评估实际道路交通状况。

专利申请“一种研究交通拥塞与通行能力相对变化性质的时空分析法”（专利申请号为201811172485.7，以下简称宏观时空分析法）通过研究交通拥塞的时间和空间本质，参考物理学的牛顿时空观和相对论时空观，建立了交通特色的时空观，运用欧式空间几何、闵氏时空几何、运筹学等数学工具，用时空方程的形式揭示了交通拥塞与时空化通行能力之间相对变化的规律，反映了交通流的宏观特性。

专利申请“一种研究微观交通流的时空分析法” （专利申请号为201811200716.0，以下简称微观时空分析法），融合现有的微观交通流理论，应用现代物理学量子论的思维方法，研究交通单元占用交通道横截面上的时空化交通容量，建立交通单元的时空容量子模型，体现了交通流的微观特征。

传统交通工程学理论中，交通拥塞率的获取是一个难点，以下将研究一种新型的交通拥塞率计算方法，解决这个难点。

发明内容

宏观时空分析法反映了交通流的宏观特性，微观时空分析法反映了交通流的微观特征，本发明将融合了宏观时空分析法和微观时空分析法两种新型的基础理论研究成果，以时空化通行能力为媒介，建立一种基于通行能力计算交通拥塞率的方法，步骤如下所示：