[发明专利]一种基于耦合-背离过程的路网时变运行状态分析方法

权利要求书

1.一种基于耦合-背离过程的路网时变运行状态分析方法，其特征在于，通过对宏观交通流状态参数进行基于耦合-背离过程的时间序列分析，深入分析交通流动态加载过程和状态演化的规律性、宏观基本图分弧段与路网运行状态的对应关系，从而辨识区域路网的交通流状态，识别将要发生拥堵状态的路网；

所述耦合-背离过程中，定义如下三种宏观交通流状态参数的时变特征及其之间的耦合度关系：

1)自由流状态下的耦合关系：

描述在自由流状态下，路网平均密度随着路网平均流量成比例增长或减少；

2)饱和路网状态下的背离关系：

描述在饱和路网中，路网平均密度增长而路网平均流量减少；

3)拥堵消散过程中的耦合关系：

描述在路网交通流量在减少过程中，路网平均密度随之减少。

2.根据权利要求1所述的一种基于耦合-背离过程的路网时变运行状态分析方法，其特征在于，所述宏观交通流状态参数包括路网流量和路网交通密度，通过基于背离度指标的评价方法衡量路网流量和路网交通密度变化趋势的对比关系。

3.根据权利要求2所述的一种基于耦合-背离过程的路网时变运行状态分析方法，其特征在于，所述基于背离度指标的评价方法具体如下：

引入时间间隔作为中间变量，用宏观交通流状态参数之间的背离程度表示网络密度k的时变趋势和网络流量q的时变趋势之间的耦合程度的比较结果，计算公式如下：

上式中，RDD_τ为背离度，和分别表示统计时间间隔内的网络平均密度的最大值和最小值，和分别表示统计时间间隔内的网络平均流量的最大值和最小值，为时间间隔τ内网络平均密度的原始值，为时间间隔τ内网络平均流量的原始值。

4.根据权利要求3所述的一种基于耦合-背离过程的路网时变运行状态分析方法，其特征在于，在背离度RDD_τ的取值1附近设置20％的浮动范围。

5.根据权利要求3所述的一种基于耦合-背离过程的路网时变运行状态分析方法，其特征在于，所述分析宏观基本图分弧段与路网运行状态的对应关系的具体过程如下：

MFD分弧段示意中，假设包括O、A、B、C、D、E、F、G、H、I、J多点，根据理想路网和实际路网MFD的形态特征，分别将其分为若干个弧段，其中，曲线弧表示理想路网的MFD，曲线弧表示具有顺时针回滞现象的实际路网的MFD，曲线弧和表示具有逆时针回滞现象的实际路网的MFD；

通过对实际路网MFD回滞现象的分析，将其从耦合-背离的角度对其进行解读，由公式(1)可知，在一个时间间隔τ内背离度、路网流量和路网交通密度之间具有如下关系：

式中，和分别表示统计时间间隔内的网络平均密度的最大值和最小值，和分别表示统计时间间隔内的网络平均流量的最大值和最小值，为时间间隔τ内网络平均密度的原始值，为时间间隔τ内网络平均流量的原始值；

当时间间隔τ足够小时，由公式(2)可得：

由公式(3)得到，背离度RDD和MFD曲线的斜率之间具有反比例关系，二者的乘积为固定常数C，在相同的时间间隔内二者的关系式如下：

根据背离度RDD和MFD曲线的斜率之间的反比例关系，即MFD曲线的斜率减少，相应地背离度RDD则会增加，从而得到MFD分弧段与耦合-背离的对照关系。