[发明专利]一种基于通行能力的交通拥塞率计算方法

摘要

本方法综合应用专利申请“一种研究微观交通流的时空分析法”（申请号为201811200716.0）的时空容量子方程，以及专利申请“一种研究交通拥塞与通行能力相对变化性质的时空分析法”（申请号为201811172485.7）的时空容量与时空方程等研究成果，使用演绎推理方式，建立一种基于通行能力计算交通拥塞率的方法。本方法逻辑清楚，简便易行，可以获得了传统理论难以获取的交通拥塞率数值。从应用范围上看，本方法从时空化角度开展的交通通行能力和拥塞率分析，可广泛应用于各类交通运输领域和相关电子信息领域，具有重大的应用价值。

主权项

1.本发明研究使用演绎推理的方式，建立一种基于通行能力获得交通拥塞率的计算方法，其特征在于，包括：步骤一，选择观测面，设置M/M/s等待制交通排队系统；选定一条道路单个方向的横截面，车道数为s，通行时间不受限制，且等待位置足够长，应用交通流理论的概率论方法，假设交通单元的平均到达率为λ，平均服务率为μ，且交通单元的到来服从参数为λ的泊松过程，每个交通单元的服务时间服从参数为μ的负指数分布，由于假设这个系统的等待位置可以是无穷远，则该系统的模型为M/M/s等待制排队系统；步骤二，测量单位时间内通过观测面上的交通单元的数量n、平均车长l、平均速度v、交通行为等数据；步骤三，应用专利申请“一种研究微观交通流的时空分析法” （专利申请号为201811200716.0，以下简称微观时空分析法）的容量子时空方程，结合交通单元的驾驶行为，得到交通单元的时空容量子c_i的大小；交通单元通过观测面的最小时长t₀ 如公式(1)所示  (1)其中，T为驾驶员安全反应时长，时间单位常用秒来表示，L₀为车辆自身长度l与安全距离之和，如果通过观测面时，第i个交通单元沿着车道正常行驶，利用公式(1)，则第i个交通单元通过交通道横截面时占用的时空容量c_i，如公式(2)所示  (2)如果通过观测面时，第i个交通单元有一次变道行为，利用公式(1)，则第i个交通单元通过交通道横截面时占用的时空容量c_i，如公式(3)所示，  (3)需要注意的是，公式(1)、公式(2)和公式(3)中测量和计算交通单元通过观测面的最小时长t₀时，时间单位常用秒来表示；步骤四，在单位时间内，累加所有交通容量子的大小，获得交通流通过观测面时占用的时空化容量a，如公式(4)所示，  (4)如果单位时间为1小时，则公式(4)可以转化为以下公式(5)，  (5)；步骤五，参考专利申请“一种研究交通拥塞与通行能力相对变化性质的时空分析法”（专利申请号为201811172485.7，以下简称宏观时空分析法），根据交通流通过观测面时占用的时空化容量a，利用时空方程，计算出交通拥塞率B的大小，时空方程如公式(6)所示，  (6)公式(6)中，B表示交通单元需要等待的概率（即时间延误率，或者拥塞率），s表示通道数，a表示时空化的交通道业务量，p₀表示排队系统中没有交通单元的概率，这样，基于宏观时空分析法和微观时空分析法，用演绎推理的方式，经过以上五个步骤，将观测面上交通流相关数据，转化为横截面上交通流占用的时空化交通容量，进而获得交通拥塞率的数值大小。