一种城市交叉口禁左后交通流转移预测方法技术

本发明专利技术公开了一种城市交叉口禁左后交通流转移预测方法，属于交通管理与控制技术领域，涉及城市道路交叉口禁左后交通流转移的预测技术。在城市主干路或次干路确定研究区域包含的交叉口个数，建立直角坐标系，确定各交叉口的坐标，采集现状交通流量，计算交叉口间距及右转绕行的距离。使用提前左转、延后左转和右转掉头三种方式评估禁左后车辆的绕行路径，选用负指数型分布计算路径绕行的阻抗函数，充分考虑禁左交叉口对上下游多个交叉口直行和左转流向造成的流量转移影响，预测交通流的转移方式和转移比例，计算流量转移后各交叉口各进口道的交通流量。本发明专利技术方法能有效评估和保障禁左方案的效益，为科学制定禁左方案提供有效且实用的理论依据。

A Prediction Method of Traffic Flow Transfer at Urban Intersection after Left Forbidden

The invention discloses a prediction method for traffic flow transfer after left-ban at urban intersections, which belongs to the technical field of traffic management and control, and relates to the prediction technology for traffic flow transfer after left-ban at urban road intersections. The number of intersections in the study area is determined on urban trunk roads or sub-trunk roads. Cartesian coordinate system is established to determine the coordinates of intersections, collect the current traffic flow, and calculate the intersection spacing and the right-turn bypass distance. Three ways are used to evaluate the detour paths of forbidden left-turn vehicles: early left-turn, delayed left-turn and right-turn. Negative exponential distribution is used to calculate the impedance function of the detour paths. The influence of the direct and left-turn flows of forbidden left-turn intersections on the flow diversion of upstream and downstream intersections is fully taken into account, and the traffic flow diversion modes and methods are predicted. The transfer ratio is used to calculate the traffic flow of each intersection after the flow transfer. The method of the invention can effectively evaluate and guarantee the benefit of the left-ban scheme, and provide an effective and practical theoretical basis for scientifically formulating the left-ban scheme.

【技术实现步骤摘要】
一种城市交叉口禁左后交通流转移预测方法
本专利技术属于交通工程领域，涉及交通管理与控制
，更具体地说，涉及一种城市交叉口禁左后交通流转移预测方法。
技术介绍
为了缓解交通拥堵问题，降低左转交通流对交叉口产生的不利影响，禁止左转，即禁左，已成为国内外很多城市普遍采用的缓解城市主干路、次干路交通拥堵的交通管理手段，以中国为例，目前中国多数大中型城市在实地中采用禁左作为主要的交通管理手段之一，其中，截止2015年11月，昆明共在40路口实施禁左，2016年2月，杭州市在69个路口新增禁左交通管制，2017年5月，石家庄市调整52处禁左路段的禁左时间，2018年6月，淄博市共在57路口禁左。禁左能降低拥堵交叉口的相位数，减少绿灯损失时间，而且，禁左能增加干路直行车道数，提高干路通行能力。然而，禁左后，原本在此交叉口左转的交通流需采用其他方式实现左转，主要包括干路提前左转、延后左转、右转掉头等方式，即禁左会导致干路交通流的转移，特别是当干路多个交叉口都禁左时，会对交通流造成较大的扰动，造成拥堵转移，影响禁左方案的实地使用效果。经对现有技术的文献检索发现，针对交通流转移预测方法的技术主要是交通规划中使用的四阶段法，通过交通生成、交通分布、交通方式划分和交通分配四个阶段对交通流转移进行预测。然而，交通规划的四阶段交通流预测方法主要面向大规模的路网，禁左常只发生在主干路一个或少数交叉口上，使用四阶段法不经济、不方便，且需要调查收集如OD等大量数据，限制了其在实地禁左交通流转移预测中应用。因此，在实地禁左中，经常凭借经验，预测禁左后交通流的转移，从而制定相应的禁左方案。
技术实现思路
技术问题：针对现有预测禁左后交通流的转移的不足，本专利技术的目的是提供一种定量的禁左后交通流转移的预测方法，能有效预测干路上下行任意方向一个或多个交叉口禁左后，交通流的转移方式。为有效选择禁左位置，评估禁左效果，制定禁左后的交通组织方案提供技术支撑。技术方案：为解决上述技术问题，本专利技术的一种主干路交叉口禁左后交通流分配模型，包括如下步骤：步骤1：确定主干路研究区段包含的交叉口个数n，以上行方向第一个交叉口为坐标原点，建立直角坐标系，确定交叉口i的中心位置坐标为(xi,yi)，其中i∈{2,3,…,n}(参见图2)。各交叉口的进口方向编号为e，出口方向编号为k，四个进口道和出口道均用字母a,b,c,d编号，即e∈{a,b,c,d}，k∈{a,b,c,d}。其中为主干路方向(参见图3)，采集各交叉口各进口道现状的交通流量；步骤2：计算主干路方向交叉口间距，上行和下行方向右转绕行的距离；步骤3：预测禁左后交通流的转移方式及各方式的转移比例，按转移比例计算转移交通量；步骤4：计算禁左后各交叉口各进口道的交通流量。本专利技术中，步骤2中主干路方向交叉口间距，上行和下行方向右转绕行的距离计算方法，包括如下步骤：步骤21：根据步骤1确定的交叉口i中心位置点坐标(xi,yi)，其中i∈{2,3,…,n}；所有表示距离的参数的单位为千米，当i≠j时，不同交叉口之间的距离用dij表示，由公式(1)计算；当i＝j时，表示禁左后交通流在交叉口i右转绕行，上行方向的右转绕行距离用di′i表示、下行方向的右转绕行距离用dii表示，分别由公式(2)、(3)计算：公式(2)和公式(3)中hi′和hi分别表示上行和下行方向，交叉口i与完成右转绕行的第一个交叉口之间的间距(参见图4)。本专利技术中，步骤3预测禁左后交通流的转移方式及各方式的转移比例，按转移比例计算转移交通量，包括如下步骤：步骤31：禁左后车辆路径选择包括三种情况，提前左转、延后左转和右转掉头(参见图4)。图3中带箭头的灰色曲线和黑色曲线均表示交通流，以灰色曲线代表的交通流为例详细说明。当下行方向交叉口i+1西进口道禁止左转，则原本应该在交叉口i+1西进口道左转的交通流①，将经由交叉口i+1上游的交叉口i、i-1提前左转，如④、⑤所示；或在交叉口i+1右转掉头，如②所示；或在交叉口i+1的下游交叉口i+2延后左转，如③所示。选择此路径绕行的阻抗函数由路径绕行距离和权重ρ共同决定。当交叉口i上行方向禁左时，原本应该在交叉口i完成左转的流量qia→id′，或下行方向禁左时，原本应该在交叉口i完成左转的流量qia→id，转移到右转绕行或其他未禁左的交叉口左转，转移比例为和分别由公式(4)、(5)计算：公式(4)和公式(5)中，σi和σi′均为二元变量，σi＝(0,1)，表示交叉口i主干道下行方向是否禁左，0代表不禁左，1代表禁左；σi′＝(0,1)，表示交叉口i主干道上行方向是否禁左，0代表不禁左，1代表禁左；τij为二元变量，τij＝(0,1)，当i≠j时，τij＝0；当i＝j时，τij＝1；ρ为权重系数；表示上行方向，交叉口i禁左，左转流量转移到交叉口j的比例；表示下行方向，交叉口i禁左，左转流量转移到交叉口j的比例；交叉口i禁左后，交叉口i左转转移的流量用公式(6)、(7)计算：公式(6)和公式(7)中，qia→id表示下行方向流量转移前交叉口i进口道a流向出口道d的流量，qia→id′表示上行方向流量转移前，交叉口i进口道a流向出口道d的流量；表示上行方向流量转移前第i交叉口进口道a流向出口道d的流量，表示下行方向流量转移前第i交叉口进口道a流向出口道d的流量；步骤32：上行和下行方向，从禁左交叉口i转移到其他交叉口j左转的流量由公式(8)、(9)计算；上行和下行方向，在禁左交叉口i右转绕行的流量用表示，由公式(10)、(11)计算。本专利技术中，步骤4计算禁左后各交叉口各进口道的交通流量，包括如下步骤：步骤41：流量转移后，上行方向(a→d)′流向的流量用Qja→jd′表示，下行方向a→d流向的流量用Qja→jd表示，分别由公式(12)、(13)计算：以公式(13)为例，表示流量转移后的交叉口j的左转流量Qja→jd，等于流量转移前的左转流量qja→jd与其他所有交叉口禁左后转移到交叉口j的左转流量之和；步骤42：流量转移后，下行方向a→c流向的流量用Qja→jc表示，由公式(14)-(17)计算；qja→jc表示，流量转移前，交叉口j下行方向a→c流向的流量，公式(14)表示，流量转移后干道直行a→c流向的流量Qja→jc，等于qja→jc加上Qj1和Qj2，减去Qj3；其中Qj1表示，当交叉口j禁左时，原本在交叉口j完成左转的流量，转移到交叉口j下游的不禁左交叉口D进行左转，D∈{j+1,…,n}，这部分流量在交叉口j将转变为直行流量，由公式(15)计算：Qj2表示，原本在交叉口j上游的禁左交叉口i∈{1,2,…,j-1}的左转流量，转移到交叉口j下游的不禁左交叉口D进行左转，D∈{j+1,…,n}，这部分流量在交叉口j也将转变为直行流量，由公式(16)计算：Qj3表示在交叉口j下游的禁左交叉口的i左转流量，i∈{j+1,…,n}，转移到交叉口j上游的不禁左交叉口U进行左转，U∈{1,2,…,j-1}，由公式(17)计算：同理，上行方向(a→c)′流向的交通流量Qja→jc′由公式(18)-(21)计算公式(18)-(21)中，q′ja→jc表示，流量转移前，交叉口j上行方向(a→c)′流向的流量，Q′j本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种城市交叉口禁左后交通流转移预测方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：步骤1：确定主干路研究区段包含的交叉口个数n，以上行方向第一个交叉口为坐标原点，建立直角坐标系，确定交叉口i的中心位置坐标为(xi,yi)，其中i∈{2,3,…,n}；各交叉口的进口方向编号为e，出口方向编号为k，四个进口道和出口道均用字母a,b,c,d编号，即e∈{a,b,c,d}，k∈{a,b,c,d}；其中

【技术特征摘要】
1.一种城市交叉口禁左后交通流转移预测方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：步骤1：确定主干路研究区段包含的交叉口个数n，以上行方向第一个交叉口为坐标原点，建立直角坐标系，确定交叉口i的中心位置坐标为(xi,yi)，其中i∈{2,3,…,n}；各交叉口的进口方向编号为e，出口方向编号为k，四个进口道和出口道均用字母a,b,c,d编号，即e∈{a,b,c,d}，k∈{a,b,c,d}；其中为主干路方向，采集各交叉口各进口道现状的交通流量；步骤2：计算主干路方向交叉口间距，上行和下行方向右转绕行的距离；步骤3：预测禁左后交通流的转移方式及各方式的转移比例，按转移比例计算转移交通量；步骤4：计算禁左后各交叉口各进口道的交通流量；所述步骤2中的主干路方向交叉口间距，上行和下行方向右转绕行的距离计算方法，包括如下步骤：步骤21：根据步骤1确定的交叉口i中心位置点坐标(xi,yi)，其中i∈{2,3,…,n}；所有表示距离的参数的单位为千米，当i≠j时，不同交叉口之间的距离用dij表示，由公式(1)计算；当i＝j时，表示禁左后交通流在交叉口i右转绕行，上行方向的右转绕行距离用d′ii表示、下行方向的右转绕行距离用dii表示，分别由公式(2)、(3)计算：公式(2)和公式(3)中hi′和hi分别表示上行和下行方向，交叉口i与完成右转绕行的第一个交叉口之间的间距；所述步骤3中，预测禁左后交通流的转移方式及各方式的转移比例，按转移比例计算转移交通量，包括如下步骤：步骤31：禁左后车辆路径选择包括三种情况，提前左转、延后左转和右转掉头；预测禁左后交通流的转移方式及转移比例，选择路径绕行的阻抗函数由路径绕行距离dij和权重ρ共同决定；当交叉口i上行方向禁左时，原本应该在i交叉口完成左转的流量qia→id′，或下行方向禁左时，原本应该在交叉口i完成左转的流量qia→id，转移到右转绕行或其他未禁左的交叉口左转，转移比例为和分别由公式(4)、(5)计算：公式(4)和公式(5)中，σi和σi′均为二元变量，σi＝(0,1)，表示交叉口i主干道下行方向是否禁左，0代表不禁左，1代表禁左；σi′＝(0,1)，表示交叉口i主干道上行方向是否禁左，0代表不禁左，1代表禁左；τij为二元变量，τij＝(0,1)，当i≠j时，τij＝0；当i＝j时，τij＝1；ρ为权重系数；表示上行方向，交叉口i禁左，左转流量转移到第j交叉口的比例；表示下行方向，交叉口i禁左，左转流量转移到交叉口j的比例；交叉口i禁左后，交叉口i左转转移的流量用公式(6)、(7)计算：公式(6)和公式(7)中，qia→id表示下行方向流量转移前交叉口i进口道a流向出口道d的流量，qia→id′表示上行方向流量转移前，交叉口i进口道a流向出口道d的流量；表示上行方向流量转移前交叉口i进口道a流向出口道d的流量，表示下行方向流量转移前交叉口i进口道a流向出口道d的流量；步骤32：上行和下行方向，从禁左交叉口i转移到其他交叉口j左转的流量由公式(8)、(9)计算；上行和下行方向，在禁左交叉口i右转绕行的流量用表示...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴伟，刘洋，龙科军，杜荣华，
申请(专利权)人：长沙理工大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43