一种交通小区协调优化方法技术

本发明专利技术公开了一种交通小区协调优化方法，该方法是将整个交通网络划分为若干个交通控制小区。以小区为网络交通流优化对象，对所研究的城市交通路网进行简化；之后以小区为节点，以边表示小区之间的道路，将路网抽象为点边组成的网络层；再建立符合本方法所有要求的区域宏观基本图，及各个小区的宏观基本图。本发明专利技术以路网整体运行效率为目标，以小区之间的交通流量为决策变量，以小区之间的道路的通行能力为约束条件构建网络优化模型；以路网交通运行状态的数据为网络优化模型的参数，解出当前状态下小区之间的最佳流量，从而实现协调疏解拥堵区域车流，提高网络整体运行效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及区域交通优化
，尤其是指一种交通小区协调优化方法。
技术介绍
随着当前城市机动化的迅速发展，道路系统逐渐趋向饱和，交通运转已经“牵一发而动全身”，区域性的交通问题日益突出。因此，对于交通管理与服务而言，也必须保持全局观，从整个道路网络的大局出发，站在宏观角度解决局部的交通瓶颈问题。对于路网系统而言，传统的对于交叉口、路段的研究方法并不完全适应，需要基于整体网络的宏观交通理论与方法。交通流宏观基本图便是可以描述整个网络的交通流状态的的宏观模型，可反映流出道路网车辆数和路网内车辆数之间存在关系。不少学者基于宏观基本图理论，提出各自的协调控制方法。杜曼怡等提出了以基于宏观基本图及反馈门的区域总量动态调控方法，通过区域边界设置的“反馈门”控制网络流入量，将网络车辆总数维持在其合理可行范围内。该方法通过边界交叉口控制，减少进入网络流量，虽然研究网络内的车辆数合理，但转移的流量会增加其他路网的压力，且转移的流量不可控。赵靖等以两个相邻控制子区为对象，考虑各子区自身宏观基本图特征及交通量流入流出关系，在运用博弈论对其相互作用进行描述的基础上，提出了一种以两个子区整体运行效益最大化为目标的博弈控制模型。该模型使相邻子区整体处于最优的运行状态，但在整体路网中，不存在独立的相邻子区，该研究中相邻子区任意一个子区必然还有其它与之相邻的子区。然而该模型并没有验证一个子区与第二个相邻子区的博弈是否影响之前博弈的结果，因此该模型缺乏整体性。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提出了一种能够快速疏解交通拥堵、行状态均衡交通流、最大化网络运行效率的交通小区协调优化方法，该方法是以小区为控制对象，以宏观基本图为基础，以网络优化模型为核心，输出各小区之间的最优交通流。为实现上述目的，本专利技术所提供的技术方案为：一种交通小区协调优化方法，包括以下步骤：1)确定所研究的城市路网范围，获取基础资料，包括研究范围内所有道路的通行能力、研究范围内的平均小时交通生成量、到达终点车辆数与驶出路网车辆数的比例；2)将整个交通网络划分为若干个交通控制小区，以小区为网络交通流优化对象，对所研究的城市交通路网进行简化；3)构造网络优化有向图：以小区为节点，以边表示小区之间的道路，将路网抽象为点边组成的有向图；4)绘制宏观基本图4.1)布设检测器，在各个小区边界的出入口布设检测器，收集数据；4.2)根据所收集数据，绘制区域及各个小区宏观基本图，宏观基本图模型的纵坐标为驶出车辆数，单位为辆/分钟，即通过道路驶出小区或网络边界的车辆数与支路到达终点的车辆数之和；横坐标为区域内车辆数，对于整体路网而言，宏观基本图的纵坐标为网络内车辆数，对于小区而言，其宏观基本图的纵坐标为小区内车辆数；5)利用聚类方法将宏观基本图的散点分为上升段、持续段和下降段三类，并分别进行线性拟合；6)以小区之间的流量为决策变量建立网络优化模型，优化目标为输出车辆数最大同时路网利用率较高，约束条件为各节点的最大车辆数和各边的通行能力；7)输入路网当前运行状态下的各节点内车辆数，求解模型，获得边上最佳流量。在步骤2)，交通小区是具有一定交通关联度的交叉口和路段的集合，关联性较大的交叉口划归为同一小区，交通小区划分的方法有：基于谱方法的小区划分方法，基于交通流特性的小区划分方法或交通工程师根据经验进行手动划分。在步骤3)，将小区抽象成节点，将小区之间的连接道路抽象为边，形成由节点与边组成的网络优化有向图；其中节点编号与简化前的小区编号相对应，节点之间是否存在边，及边的方向取决于原网络中两个小区之间是否有相应方向的路段相连，简化后的有向图主要用来描述网络的宏观状态；其中节点的属性包括小区的宏观基本图、区内能容纳最大车辆数；节点对有向图输出的状态变量有小区内的车辆数，进入小区车辆数与驶出小区车辆数；边的属性主要为方向通行能力，边输出的状态变量为各小区间的交通流。在步骤5)，利用聚类方法将每一个小区的宏观基本图的散点分成三类，之后用直线进行分段拟合；设三段拟合函数分别为：f1(n)，f2(n)，f3(n)则:G(n)＝min{f1(n),f2(n),f3(n)本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种交通小区协调优化方法，其特征在于，包括以下步骤：1)确定所研究的城市路网范围，获取基础资料，包括研究范围内所有道路的通行能力、研究范围内的平均小时交通生成量、到达终点车辆数与驶出路网车辆数的比例；2)将整个交通网络划分为若干个交通控制小区，以小区为网络交通流优化对象，对所研究的城市交通路网进行简化；3)构造网络优化有向图：以小区为节点，以边表示小区之间的道路，将路网抽象为点边组成的有向图；4)绘制宏观基本图4.1)布设检测器，在各个小区边界的出入口布设检测器，收集数据；4.2)根据所收集数据，绘制区域及各个小区宏观基本图，宏观基本图模型的纵坐标为驶出车辆数，单位为辆/分钟，即通过道路驶出小区或网络边界的车辆数与支路到达终点的车辆数之和；横坐标为区域内车辆数，对于整体路网而言，宏观基本图的纵坐标为网络内车辆数，对于小区而言，其宏观基本图的纵坐标为小区内车辆数；5)利用聚类方法将宏观基本图的散点分为上升段、持续段和下降段三类，并分别进行线性拟合；6)以小区之间的流量为决策变量建立网络优化模型，优化目标为输出车辆数最大同时路网利用率较高，约束条件为各节点的最大车辆数和各边的通行能力；7)输入路网当前运行状态下的各节点内车辆数，求解模型，获得边上最佳流量。...

【技术特征摘要】
1.一种交通小区协调优化方法，其特征在于，包括以下步骤：1)确定所研究的城市路网范围，获取基础资料，包括研究范围内所有道路的通行能力、研究范围内的平均小时交通生成量、到达终点车辆数与驶出路网车辆数的比例；2)将整个交通网络划分为若干个交通控制小区，以小区为网络交通流优化对象，对所研究的城市交通路网进行简化；3)构造网络优化有向图：以小区为节点，以边表示小区之间的道路，将路网抽象为点边组成的有向图；4)绘制宏观基本图4.1)布设检测器，在各个小区边界的出入口布设检测器，收集数据；4.2)根据所收集数据，绘制区域及各个小区宏观基本图，宏观基本图模型的纵坐标为驶出车辆数，单位为辆/分钟，即通过道路驶出小区或网络边界的车辆数与支路到达终点的车辆数之和；横坐标为区域内车辆数，对于整体路网而言，宏观基本图的纵坐标为网络内车辆数，对于小区而言，其宏观基本图的纵坐标为小区内车辆数；5)利用聚类方法将宏观基本图的散点分为上升段、持续段和下降段三类，并分别进行线性拟合；6)以小区之间的流量为决策变量建立网络优化模型，优化目标为输出车辆数最大同时路网利用率较高，约束条件为各节点的最大车辆数和各边的通行能力；7)输入路网当前运行状态下的...

【专利技术属性】
技术研发人员：马莹莹，吕瑶璐，徐建闽，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东;44