[发明专利]一种分层次的路网交通拥堵评价方法

摘要

本发明公开了一种分层次的路网交通拥堵评价方法，该方法解决了现有技术中大都是针对单个路段所处的运行状态进行评价的问题。具体步骤如下，首先，对城市道路进行分层，利用分层抽样方法计算不同路层的最低路段抽样样本量；其次，根据交通量和占有率，通过模糊识别方法，判断每个路段的交通拥挤状态；再次，计算车辆行驶时间，建立路网交通拥堵评价模型，计算交通拥堵指数。本发明从分析路段交通拥堵状态入手，从微观路段到宏观路段分层次的对路网拥堵状态进行评价，该方法具有很好的实用性，能够为日后交通管理部门研究分析城市交通系统的拥堵现象提供参考依据。

主权项

一种分层次的路网交通拥堵评价方法，包括如下步骤：(1)对城市道路进行分层：依据相同等级道路的路段具有相似的交通流的特性，将各等级道路看作不同的路层，把城市道路分为快速路、主干路、次干路和支路四个不同的路层；(2)利用抽样方法计算不同层的最低路段抽样样本量：根据步骤(1)的分层结果，从各路层中随机抽取样本数构成总的样本，用来推测总体目标量，最低抽样路段的样本量由路段特性参数、置信度和可接受的误差决定；(3)采用环形线圈车辆检测器实时检测不同统计时间段内抽样路段的交通量q和占有率o；环形线圈车辆检测器与埋在道路中间的线圈连接，车辆经过线圈后使线圈电感量发生变化，检测器内部电路振荡频率随着线圈电感量的变化而变化，CPU通过计数脉冲数量判断电路振荡频率的变化从而判断车辆的有无，然后计算交通参数；(4)应用模糊识别方法判断每个路段的交通拥挤状态：4a)输入变量的模糊转换；4b)模糊识别规则的确定；4c)应用模糊识别规则判断道路交通拥挤状态；根据4a)和4b)确立的变量模糊转换方式和模糊识别规则，利用Matlab计算机编程语言编写实现模型算法程序，首先将各时段评价指标参数交通量和占有率的值输入到程序中，参数值将自动转换成模糊变量，然后根据所建立的模糊识别规则得出最终路段交通状态模糊综合评判结果；仿真选用某路段环形线圈车辆检测器实测的一天交通流参数数据(采样间隔为10min)，利用MATLAB软件对提出的模糊识别方法进行仿真实验，仿真结果显示，应用此模糊规则来判断路段交通量状态的方法是可行的；(5)计算不同路层道路和不同路段的车辆行驶时间VHT：5a)路段车辆行驶时间的计算；路段i车辆行驶时间在统计时间段内的计算如下：${\mathrm{VHT}}_{{\mathrm{link}}_i}=q_{{\mathrm{link}}_i}\×T_{{\mathrm{link}}_i}$式中：表示统计时段内路段i上的平均交通量；表示路段i上车辆的平均行程时间；5b)某一路层道路车辆行驶时间的计算：某K等级道路车辆行驶时间VHT_K在统计时间内的计算如下：第一步，计算某等级道路的平均车道数：$m_K=\frac{\underset{i}{\Σ}{L}_i\×m_{Ki}}{\underset{i}{\Σ}{L}_i}$式中：m_K表示第K等级道路的平均车道数；m_Ki表示第K等级道路路段i的车道数；L_i表示路段i的长度；第二步，计算该等级道路在统计时段内的单车道平均交通量：$q_K=\frac{\underset{i}{\Σ}\frac{q_{Ki}}{m_{Ki}}\×L_i}{\underset{i}{\Σ}{L}_i}$式中：q_k表示第K等级道路在统计时段内的单车道平均交通量，q_Ki表示第K等级道路路段i在统计时段内的平均交通量；第三步，计算该等级道路在统计时段内的单位里程平均行驶时间：$T_K=\frac{\underset{i}{\Σ}(l_i/v_i)}{\underset{i}{\Σ}{l}_i}$式中：T_K表示第K等级道路在统计时段内的单位里程平均行程时间；l_i表示第K等级道路路段i在统计时段内的行驶里程，v_i表示第K等级道路路段i在统计时段内的平均行驶速度；第四步，计算该等级道路在统计时段内的车辆行驶总时间：${\mathrm{VHT}}_K=m_K\×q_K\×T_K\×\underset{i}{\Σ}{L}_{Ki};$(6)建立路网交通拥堵评价模型，计算交通拥堵指数：6a)根据交通状态定义路段交通拥堵指数TCI_link的取值；把路段交通拥堵分为5个等级，不同等级对应的TCI_link取值如下：6b)根据路段交通拥堵指数TCI_link和路段车辆行驶时间计算道路交通拥堵指数TCI_road；6c)根据道路交通拥堵指数和道路车辆行驶时间计算整体路网的交通拥堵指数TCI_network。