一种分层次的路网交通拥堵评价方法技术

本发明专利技术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。本发明专利技术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。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术设及城市道路交通控制
，进一步属于交通状态评价领域，具体设 及。
技术介绍
城市交通的发展水平是城市经济发展的重要标志。20世纪80年代W来，随着我国 社会经济的高速发展和城市进程化的推进，城市机动车保有量W及道路交通量不断增加， 城市交通需求迅速增长，但城市交通设施的建设速度相对较缓慢。而且由于潜在交通量的 存在和城市空间的限制，使得交通供需关系不平衡，因此，交通拥堵在世界各国大中城市中 普遍存在，缓解交通拥堵成为城市交通管理与控制的首要目标。 为改善道路运行质量，通过对大城市开展交通拥堵评价，有助于客观的认识大城 市交通拥堵的变化规律，从总体上把握交通拥堵程度W及拥堵的影响范围和发展蔓延的趋 势。通过对所得数据进行分析，评价现有道路交通系统的运行状态，并同W往的交通系统作 比较，使交通管理者正确认识所面临的交通现状，W便制定合理的应对措施，为日后交通 管理部口研究分析城市交通系统的拥堵现象提供新思路和参考依据，提供一套适用、有效 的研究方法，并未为实施拥堵治理的措施和政策提供技术支持W及理论依据。同时对城市 道路网运行状态进行合理的评价，也可为交通管理部口合理引导公众的出行，改善道路的 运行水平，提高道路的有效利用率提供参考依据，制定出有效的拥堵缓解措施，从而最终 改善路网运行状况，减少道路的交通拥堵程度，减少出行时间，降低环境污染等。 李丹丹，王建强在其发表的论文"基于指数模型的城市路网交通拥堵评判方法研 究"（《西部交通科技》期刊，2015, 01)中提出了基于交通拥堵指数模型的一般性交通拥堵 评判方法，介绍了该模型各评判指标的计算过程，该方法的不足之处是单一的根据各路段 的平均行程速度，来判断路网中各个道路的交通拥堵等级。 阳0化]迟聘在其发表的论文"北京市路段交通拥堵评价体系研究"（北京交通大学硕±学 位论文，2007,12)中通过调查和分析，总结了北京市道路拥堵的时空分布特征W及拥堵成 因，根据路段的拥堵特征，建立路段拥堵评价指标体系，对北京市路段实际调研的数据进行 回归拟合分析，确定每种指标的评价参考标准，最终形成一个系统的多因素综合评价模型。 该方法存在的不足之处是只对北京市主干路和快速路进行分析，缺少对次干路、支路的研 究，最后只是对路段拥堵进行评价，缺乏对城市路网的整体评价。 在W往的研究中，在我国对人城市的交通管理、道路交通服务水平、智能交通系统 效果等方面的评价己有部分研究成果，但专口针对路网交通拥堵状态的评价尚不多见。而 且，目前大多数的道路运行状态评价方法都是针对单个路段所处的运行状态进行评价，缺 少从微观路段到宏观路网的分层次路网拥堵状态的评价方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有技术的不足，提出一种路网交通拥挤评价方法。 本专利技术从利用模糊识别方法分析交通拥堵状态入手，对大城市分层次路网的交通拥堵状态 评价方法进行研究，具有理论的创新意义和现实的应用价值。[000引为实现上述专利技术目的，本专利技术采用如下技术方案： (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路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是由路段特性参数、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；[001引 （4)采用模糊识别方法，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)根据模糊识别规则判断出道路交通拥挤状态； 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Matl油计算机编 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； (5)计算不同路段和不同等级道路的车辆行驶时间（VHT): 车辆行驶时间（VHT)是指路段上平均交通量和车辆行程时间的乘积，包含了路段 长度和交通拥堵的双重影响； 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： 巧巧斯X而雌式中：属辦表示统计时段内路段i上的平均交通量；？W表示路段i上车辆的平均 行程时间； 5b)某一等级道路车辆行驶时间的计算； 某K等级道路车辆行驶时间VHTk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： 式中：1?表示第K等级道路的平均车道数;表示第K等级道路路段i的车道数；Li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：式中：Qk表示第K等级道路在统计时段内的单车道平均交通量，Qki表示第K等级 道路路段i在统计时段内的平均交通量； 第=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： 式中：IV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；Ii表示第K等 级道路路段i在统计时段内的行驶里程，Vi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： 阳03引巧馬='% X & X J；' X乙X抬 i (6)建立路网交通拥堵评价模型，计算交通拥堵指数： 6a)根据交通流状态来定义路段交通拥堵指数TCIii。,的取值； 把路段交通拥堵分为5个等级，不同等级对应的TCIimk取值如下：[00创 6b)根据路段交通拥堵指数TCI。。,和路段车辆行驶时间.计算道路交通拥 堵指数TCI"3d; 6c)根据道路交通拥堵指数IT/。,。,和道路车辆行驶时间计算整体路网的 交通拥堵指数TCLptwfk。 W45]与现有技术相比，本专利技术具有W下优点： 第一，本专利技术中文W环行线圈检测器采集的交通信息为基础，对交通流参数随交 通状态的变化特性进行了研究，提出了W交通量和占有率为输入变量的模糊识别方法。根 据实践经验表明，道路的交通状态具有很强的模糊性和隐藏性，很难用某一参数的几个确 切阔值来判别，克服了现有技术中W某一交通流参数的阔值作为判断标准（如平均车速） 将交通流分为几个不同的状态的缺点，使得本专利技术提高了交通状态划分的合理性。 第二，本专利技术中将不同等级道路的路段各作为一个层来看待，采用分层抽样技术 来降低采样量，计算最低路段抽样样本量，克服了现有技术中受数据采集技术限制，不可能 采集到任何时刻全部路段的交通流数据的问题，使得本专利技术在指定的精度要求下提高了模 型计算的效率。 第=，本专利技术中从分析交通拥堵状态入手，通过对大城市分层次路网的交通拥堵 状态评价方法进行研究，建立了从微观路段到宏观路网的分层次路网拥堵状态的评价模 型，来评价路网的运行状态，克服了目前大多数的道路运行本文档来自技高网...

【技术保护点】
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：VHTlinki=qlinki×Tlinki]]>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VHTK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：mK=ΣiLi×mKiΣiLi]]>式中：mK表示第K等级道路的平均车道数；mKi表示第K等级道路路段i的车道数；Li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：qK=ΣiqKimKi×LiΣiLi]]>式中：qk表示第K等级道路在统计时段内的单车道平均交通量，qKi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：TK=Σi(li/vi)Σili]]>式中：TK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；li表示第K等级道路路段i在统计时段内的行驶里程，vi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：VHTK=mK×qK×TK×ΣiLKi;]]>(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TCIlink的取值；把路段交通拥堵分为5个等级，不同等级对应的TCIlink取值如下：6b)根据路段交通拥堵指数TCIlink和路段车辆行驶时间计算道路交通拥堵指数TCIroad；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TCInetwork。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈晨，刘晓敏，裴庆祺，吕宁，李红宁，王祥，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61