【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于智能交通与交通分析
,尤其涉及一种针对可变限速控制的元胞传输模型参数标定与验证方法。
技术介绍
交通仿真是研究复杂交通问题的重要工具,通过一定数学模型对交通流运行进行描述,可以动态、准确地模拟交通流运行规律,对交通流时间和空间变化特征予以再现。可变限速控制下的元胞传输模型作为一种运动学模型的差分离散形式,被广泛应用于模拟快速道路交通流运行之中,仿真模型对快速道路上交通流运行特征的描述越准确,基于仿真结果的交通安全及交通效率的分析就越可靠。因此,针对可变限速控制下的元胞传输模型参数标定与验证方法,通过用实测交通流数据对元胞传输模型进行标定得到更符合实际交通状况的仿真运行结果。目前的元胞传输模型构建中的各参数的取值主要采用缺省推荐值或者是基于交通工程师主观经验确定的,缺乏针对实测交通流信息的获取及采用实测交通流信息对仿真模型进行标定和验证的过程,由于不同快速道路路段的几何条件和道路交通流特性不同,用未经当地交通流数据标定的元胞传输模型进行仿真得到的结果容易与实测交通流状况存在一定差异性。本专利技术提出针对可变限速控制的元胞传输模型参数标定与验证方法,相比缺省值或基于工程经验确定参数取值的元胞传输模型仿真结果,标定与验证后的元胞传输模型仿真结果与实测交通流特性更相符。
技术实现思路
本专利技术要解决的问题是:以往的元胞传输模型中各参数的取值主要由交通工程师凭经验确定,客观性不足易导致仿真结果与实际交通流运行状态间存在一定差距。本专利技术提出一种针对可变限速控制的元胞传输模型参数标定与验证方法,挑选出影响交通流基本图、通行能力下降、时走时停波动幅 ...
【技术保护点】
一种针对可变限速控制的元胞传输模型参数标定与验证方法,其特征是包括以下步骤:1)确定仿真路段特性及交通流检测器合理位置,获取仿真路段内几何特性数据用于确定元胞传输模型的基本属性,包括元胞长度、个数、车道数、出入口匝道位置等,采集所研究路段瓶颈交织段上下游的交通流速度、流量和占有率数据;2)标定元胞传输模型中的交通流基本图,依次标定自由流速度、通行能力和运动波传播速度三个关键参数,具体步骤包括:201)依据实测交通流数据绘制路段交通流速度‑时间关系图以及占有率‑时间关系图,找到速度突然下降且占有率突然上升的时刻,计算该时刻之前合理时间长度内交通流的平均速度作为标定自由流速度值;202)计算斜累计流量并绘制斜累计流量‑时间关系图和交通流速度‑时间关系图,找到速度突降对应的时刻,计算该时刻之前合理时间段内稳定的流量均值用于标定路段通行能力值;203)绘制三个位置的交通流检测器的斜累计流量‑时间关系图并顺次纵向排列,连接相近的各交通流检测器对应关系图中的波峰可得运动波的传播速度,将相邻检测器间距除以运动波在相邻检测器间传播时间所得的商作为运动波传播速度的标定值;3)与步骤2)中不同,需要挑选出 ...
【技术特征摘要】
1.一种针对可变限速控制的元胞传输模型参数标定与验证方法,其特征是包括以下步骤:1)确定仿真路段特性及交通流检测器合理位置,获取仿真路段内几何特性数据用于确定元胞传输模型的基本属性,包括元胞长度、个数、车道数、出入口匝道位置等,采集所研究路段瓶颈交织段上下游的交通流速度、流量和占有率数据;2)标定元胞传输模型中的交通流基本图,依次标定自由流速度、通行能力和运动波传播速度三个关键参数,具体步骤包括:201)依据实测交通流数据绘制路段交通流速度-时间关系图以及占有率-时间关系图,找到速度突然下降且占有率突然上升的时刻,计算该时刻之前合理时间长度内交通流的平均速度作为标定自由流速度值;202)计算斜累计流量并绘制斜累计流量-时间关系图和交通流速度-时间关系图,找到速度突降对应的时刻,计算该时刻之前合理时间段内稳定的流量均值用于标定路段通行能力值;203)绘制三个位置的交通流检测器的斜累计流量-时间关系图并顺次纵向排列,连接相近的各交通流检测器对应关系图中的波峰可得运动波的传播速度,将相邻检测器间距除以运动波在相邻检测器间传播时间所得的商作为运动波传播速度的标定值;3)与步骤2)中不同,需要挑选出瓶颈位置下游的第一个交通流检测器以及瓶颈位置上游的第一个交通流检测器的数据,依据步骤202)中的方法绘制两个检测器的斜累计流量曲线,并确定斜累计流量曲线的最终拐点位置;同时绘制两个检测器的速度-时间关系图和占有率-时间关系图,找到斜累计流量曲线的拐点,当拐点对应时刻同时出现交通流速度突降且占有率突增时,则斜累计流量曲线拐点前后交通流量之差为通行能力下降幅度的标定值,拐点对应的占有率值为占有率阈值的标定值;4)确定瓶颈元胞的最大接受车辆数计算公式中的参数和产生时走时停波动的概率阈值φ的取值范围和选取参数值的步长,将产生的参数和φ的所有可能取值进行排列组合得到多组参数和φ的组合,在每种参数组合下运行可变限速控制下的元胞传输模型的仿真并计算路段内仿真速度标准差χS,采用下述公式计算每次仿真运行结果的速度波动与实测交通流速度波动的误差大小,并选择计算结果最小值对应的参数和φ的组合作为标定值: Z = Σ k = 1 T Σ i = 1 N [ χ i M ( k ) - χ i S ( k ) ] 2 / N × T ]]>其中,T为仿真时间长度;N为交通流检测器个数;为第i个检测器在k时刻的真实速度标准差;为第i个检测器在k时刻的仿真速度标准差;5)将步骤2)中的自由流速度标定值作为驾驶员在无可变限速控制下的期望驾驶车速,计算自由流速度与限速值之差作为驾驶员对限速值的超速幅度的标定值;6)设定仿真结果的可接受误差阈值,用标定后的模型对快速道路某交通流运行仿真得到各交通流检测器位置交通流数据,依据下式计算交通流速度和流量的平均绝对百分比误差MAPE;当计算结果小于可接受误差阈值时,则标定后的可变限速控制下的元胞传输模型符合要求;反之,当计算结果大于可接受误差阈值时,则回到步骤2)对关键参数进行重新标定,直到计算得到的MAPE值小于可接受误差阈值: M A P E = 1 2 · T · N [ Σ t = 1 T Σ n = 1 N | ( F M ( n , t ...
【专利技术属性】
技术研发人员:李志斌,刘攀,王炜,徐铖铖,
申请(专利权)人:东南大学,
类型:发明
国别省市:江苏;32
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