[发明专利]一种多用户多车道高快速路宏观交通流仿真方法

摘要

本发明涉及一种考虑多驾驶员类型和车道选择偏好的高速路宏观交通流仿真方法。具体步骤为1）将路网在空间离散化为元胞，选择合适的仿真步长；2）按照驾驶倾向性及期望速度将驾驶员分类；3）输入各元胞的初始状态；4）利用包含车道偏好、速度偏好和换道成本三方面效用的离散选择模型确定换道比例，同时结合发送‑接收平衡原则，计算各元胞在当前仿真步长内的流量；5）根据各元胞的当前状态和在当前仿真步长内的流量，更新所有元胞的状态；6）重复步骤4）、5），直至仿真结束。该方法考虑了实际交通流中各驾驶员在驾驶倾向性及车道选择上存在的差异，能够更准确的模拟出高速路交通流车道利用率模式和流量‑速度关系曲线，更为精确的反映交通流运行状况。

主权项

一种多用户多车道高快速路宏观交通流仿真方法，其特征在于具体步骤如下：(1)时空离散化将仿真路网按照行车方向在空间离散化为N个区段，标号分别为1,2,…,i,…,N，第i个区段的长度为Li，在每个区段内，车道数保持不变；针对每个区段，将该区段依照车道数划分为M个仿真元胞，M为该区段的车道数，标号分别为1,2,…,l,…,M，元胞即车道，其编号按照沿行车方向从左至右的顺序依次增加；仿真步长时间设为T，j代表第j个仿真步长，仿真总步长设为B，则仿真总时长为B·T；(2)将驾驶员进行分类用r表示驾驶员类型，r＝1,2,……,P，P为驾驶员类型总数量；对于交通流中存在的多类驾驶员，他们之间的区别是期望速度不同，用vf(r)表示第r类驾驶员的期望速度，并假定vf(1)<vf(2)<……<vf(P)；(3)初始状态输入令仿真步长j＝0，即仿真起始时刻，输入所有元胞的初始状态变量：和和分别表示在j·T时刻，第i个区段第l个元胞的密度、第i个区段第l个元胞第r类驾驶员‑车辆单元占所在元胞车辆总数目的比例；(4)计算元胞在当前仿真步长内的流量根据j·T时刻第i个区段所有元胞的密度及各类驾驶员‑车辆单元所占车辆总数目的比例和第(i+1)个区段所有元胞的密度及各类驾驶员‑车辆单元所占车辆总数目的比例，利用包含车道偏好、速度偏好和换道成本三方面效用来源的离散选择模型计算在[j·T,(j+1)·T]时间内第i个区段第l个元胞内各类驾驶员选择下游区段各车道的比例，从而计算在[j·T,(j+1)·T]时间内第i个区段第l个元胞第r类驾驶员‑车辆单元，流向第(i+1)个区段第l个元胞的流量流向第(i+1)个区段第(l‑1)个元胞的换道流量和流向第(i+1)个区段第(l+1)个元胞的换道流量(5)更新元胞状态根据式(1)‑(2)计算在(j+1)·T时刻第i个区段第l个元胞的密度和第r类驾驶员‑车辆单元占车辆总数目的比例更新所有元胞的状态；kilj+1=kilj+TLiΣr=1P(qi-1,lj(r)-qi,lj(r)+Φi-1,l-1,lj(r)+Φi-1,l+1,lj(r)-Φil,l-1j(r)-Φil,l+1j(r)),i=1,2,...N,l=1,2,...,M---(1)]]>θilj+1(r)=(kilj·θilj(r)+T/Li·(qi-1,lj(r)-qi,lj(r)+Φi-1,l-1,lj(r)+Φi-1,l+1,lj(r)-Φil,l-1j(r)-Φil,l+1j(r))/kilj+1,i=1,2,...,N,l=1,2,...,M,r=1,2,...,P---(2)]]>(6)若j＝B，则停止仿真计算；否则，令j＝j+1，返回步骤(4)。