[发明专利]一种交通路网区域划分及动态调整方法

说明书

本发明公开了一种交通路网区域划分及动态调整方法，该方法考虑不同时段内大规模城市路网内部道路拥堵变化的特点，结合交通路网交通流扩散机理，利用相邻信号交叉口间的交通关联度、路段间的相似性，将路网中交通运行状态相似的路段分配到相同子区内，并对交通控制子区实行动态调整。依据信号交叉口实时交通流、路段排队长度与路段内车辆密度判别控制子区的交通状态类型，可为宏观拥堵网络区域交通流协调控制提供理论与技术基础；综合宏观基本图反映的道路物理特性及拥堵扩散机理，采用聚类分析法对路网实施划分，提高子区划分的有效性；引入动态调整策略，提高控制子区内部的同构性，同时增加控制子区间的异构性，对交通路网提供了有效的子区划分方法。

技术领域

本发明涉及智能交通领域，具体为一种结合实时交通流与慢同调理论的交通路网区域划分及动态调整方法。

背景技术

交通路网协调控制子区是实行交通信号灯联动管控的控制功能单元，为更高效地实行信号协调控制策略提供基础，其划分结果直接影响交通控制策略效果的优劣。交通控制子区是具有较强关联性的信号交叉口或路段的集合，交通关联度指通过实时交通流、交叉口间的饱和度、路段密度等因素综合反映相邻信号交叉口间或相邻路段间的指标。

目前现有的交通控制子区划分的研究中，主要包含关联度指标与交通路网划分算法两部分。从关联度指标方面分析，国内外通常将信号交叉口交通流量参数或交叉口饱和度参数作为衡量信号交叉口间或路段间关联度的指标，大多数研究顺畅或中饱和状态的交叉口或路段，以降低延误时间为子区划分标准。实际情况中，同一信号交叉口或路段在不同时段的交通状态存在差异，大规模交通路网中同一时段不同信号交叉口或路段的交通状态仍存在差异。第一，如何全面考虑影响不同交通状态的交通因素，准确地构建信号交叉口间或路段间的关联度模型是一个值得深入研究的方向。第二，大多数学者仅研究相邻交叉口或相邻路段间的关联度，很少研究不相邻交叉口或不相邻路段间的关联度，考虑到拥堵在相邻道路上是相关的，并以有限的速度在时空上传播，运用拥堵扩散机理能够更好地分析在交通流扩散路径上的若干交叉口间或路段间的关联度。而从交通路网划分算法方面分析，利用慢同调理论进行交通路网区域划分时也有未充分考虑路网的拓扑结构与子区规模平衡问题，因此需要一种将交通流与慢同调理论相结合来对交通路网进行划分的方法，更好地完成交通路网边界控制的实施。

发明内容

本发明为了解决高效地实现路网分层控制策略的问题，提供了一种交通路网区域划分及动态调整方法。

本发明是通过如下技术方案来实现的：一种交通路网区域划分及动态调整方法，包括如下步骤：

1)路段数据采集：根据路网的道路等级及拓扑结构，选取待划分路网；从上游交叉口x到下游交叉口y方向上，即x→y，根据信号交叉口及路段的实时监测数据，获取交叉口x与交叉口y间的平均行驶时间T_xy、x→y方向上驶入车辆的车道数N、x→y方向上所有驶入分支中的最大车流量数据Q_xmax、x→y方向上到达下游交叉口y的车流量总数x→y方向上的路段长度L_xy、x→y方向上交叉口y第k进口道内现存车辆数v_k(x→y)、x→y方向上交叉口y第k进口道内的车辆密度d_k(x→y)；

2)建立路网无向图：包括控制子区划分模型的建立、相邻交叉口间交通流量关联度模型的建立、相邻交叉口间排队关联度模型的建立、相邻交叉口间综合关联度模型的建立；

(2-1)建立相应的控制子区划分模型如下所示：