[发明专利]一种基于元胞传输模型的匝道流量管控效果仿真预测方法

权利要求书

1.一种基于元胞传输模型的匝道流量管控效果仿真预测方法，其特征在于，该方法具体包括如下步骤：

S1：以事件发生地点为终止位置，起始位置为事件发生地点上游，起始终止位置之间路段包括距离事件发生地点最近的上匝道、下匝道，对高速路网路段进行元胞划分，根据有无匝道，分为无匝道元胞，有上匝道元胞和有下匝道元胞三类；元胞划分需满足的原则：(1)同一个元胞内最多只有一个上匝道或下匝道；(2)所述的有上匝道元胞的起始位置位于上匝道入口的上游，所述的有下匝道元胞的终止位置位于下匝道出口位置的下游；

S2：基于流量守恒理论，建立S1得到的三类元胞的高速路网元胞传输模型；根据S1中的三类元胞中的上匝道元胞，元胞内存在上匝道和主线两股车流的合流区

其中，r_i(k)为元胞i内由匝道i进入主线元胞i的流量，d_i(k)为与元胞i相连的上匝道i的交通需求；α_i(k)为上匝道车流占合流区总车流的比例；表示由主线元胞i-1进入元胞i的车流量，S_i-1(k)为元胞i-1在自由流状态下的最大发送流率，R_i(k)为允许进入元胞i的最大接收流量；

S3：基于高速主线上起始终止路段中的ETC门架和匝道的卡口检测器获取的历史交通数据，采用基于最小二乘法的元胞传输模型参数标定方法对高速路网元胞传输模型的基本参数进行标定；并估算因事件引起的道路剩余通行能力；

S4：对匝道分流区、合流区的流量比例进行估算，并对匝道管控方案实施后的上匝道交通需求进行预测；

通过下式对所述的交通需求d_i(k)进行预测：

d_i(k)＝min(D_i(k)，q_l，c×l) (17)

其中，D_i(k)为前1小时内收费站的车流量，l为实施管控后收费站剩余车道数，q_l，c为收费站单车道的最大通行能力；

S5：基于S3和S4标定的所有参数，运行S2的高速路网元胞传输模型，对路网交通状态的演变进行仿真，输出仿真结果。

2.根据权利要求1所述的基于元胞传输模型的匝道流量管控效果仿真预测方法，其特征在于，

所述的S2具体通过如下的子步骤来实现：

基于流量守恒理论，元胞i内车密度随时间变化的更新公式如下：

其中：

ρ_i(k)表示第k个时间步内，元胞i内的车密度；

分别表示第k个时间步内高速路主线元胞i的输入和输出车流量；

ΔT表示元胞更新时间步的时长；

L_i表示元胞i的长度。

3.根据权利要求2所述的基于元胞传输模型的匝道流量管控效果仿真预测方法，其特征在于，

根据S1中的三类元胞中无匝道元胞，元胞内仅存在主线车流

S_i-1(k)＝min(ρ_i-1(k)v_f，i-1(k)，q_m，i-1) (3)

R_i(k)＝min(q_m，i，w_i(ρ_J-ρ_i(k))) (4)

其中，S_i-1(k)为元胞i-1在自由流状态下的最大发送流率，R_i(k)为允许进入元胞i的最大接收流量，v_f，i-1表示元胞i-1处于自由流状态下的平均车速；q_m，i、q_m，i-1分别表示元胞i、i-1的最大通行流量；w_i表示元胞i处于拥堵状态下的反向激波速度；ρ_J表示车流完全堵塞下的车密度。