一种利用优化模型计算道路最佳通行能力的方法技术

一种利用优化模型计算道路最佳通行能力的方法，可解决传统道路最佳通行能力的分析方法以最大通行量的速度为最佳车速，计算的不是在连续时间区间内的流量，误差较大的技术问题。包括以下步骤：首先，对指定道路，根据实际过车数据，在连续时间区间内，关于车辆公里数的计算。其次，列出关于车辆公里数求解的公式。最后，利用线性规划的方法求解累计车辆公里数的最优解；根据最优解进行道路流量管控。本发明专利技术根据道路实际过车数据，引入车辆公里数的概念，用最优解模型，求解的出道路的最佳通行量和通行速度。通过数据与理论的结合，不仅能够为道路流量管控，车辆速度限定提供指导作用；还可以作为城市路网规划和设计的依据。

【技术实现步骤摘要】
一种利用优化模型计算道路最佳通行能力的方法
本专利技术涉及交通安全
，具体涉及一种利用优化模型计算道路最佳通行能力的方法。
技术介绍
挖掘道路最佳通行能力和最佳通行速度，对道路进行更精细化管理，是缓解道路拥堵的中间步骤。在传统的方法下，道路最佳通行能力的分析，是利用“车速—流量”的线性关系，以最大通行量的速度为最佳车速。然而，对于最大流量下的车速，因为它计算的不是在连续时间区间内的流量，所以可能发生在当前的流量下牺牲了后续的车辆速度，导致误差较大，所得最佳通行能力并未最佳。
技术实现思路
本专利技术提出的一种利用优化模型计算道路最佳通行能力的方法，可解决传统道路最佳通行能力的分析方法以最大通行量的速度为最佳车速，计算的不是在连续时间区间内的流量，误差较大的技术问题。为实现上述目的，本专利技术采用了以下技术方案：一种利用优化模型计算道路最佳通行能力的方法，包括：定义道路连续行驶公里数为以道路为单位，在多个连续单位时间内，道路所有车辆行驶公里数的总和；对历史道路车辆过车数据进行处理，得到各个车辆，经过每一个路段的间隔时长、经过驶出路段的时间点；将道路连续行驶公里数转化为单位时间内，车辆行驶公里数最大情况下的通过车辆数和车辆通行速度，列出关于车辆公里数求解的公式；利用线性规划的方法求解符合条件的道路内车辆数与道路内车辆行驶间隔时长，使得道路公里数最大的最优解；根据最优解进行道路流量管控。由上述技术方案可知，本专利技术的利用优化模型计算道路最佳通行能力的方法为了得到连续区间下的车辆最佳行驶速度，利用道路车流量和道路车辆通行时长的数据，围绕“通行效率”(车辆公里数)计算道路最佳通行能力；首先，对指定道路，根据实际过车数据，在连续时间区间内，关于车辆公里数的计算。其次，列出关于车辆公里数求解的公式。最后，利用线性规划的方法求解累计车辆公里数的最优解。本专利技术具有以下有益效果：根据道路实际过车数据，引入车辆公里数的概念，用最优解模型，求解的出道路的最佳通行量和通行速度。通过数据与理论的结合，不仅能够为道路流量管控，车辆速度限定提供指导作用；还可以作为城市路网规划和设计的依据。附图说明图1是本专利技术的方法流程图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。本专利技术实施例的一种利用优化模型计算道路最佳通行能力的方法，包括以下步骤：定义道路连续行驶公里数为以道路为单位，在多个连续单位时间内，道路所有车辆行驶公里数的总和；对历史道路车辆过车数据进行处理，得到各个车辆，经过每一个路段的间隔时长、经过驶出路段的时间点；将道路连续行驶公里数转化为单位时间内，车辆行驶公里数最大情况下的通过车辆数和车辆通行速度，列出关于车辆公里数求解的公式；利用线性规划的方法求解符合条件的道路内车辆数与道路内车辆行驶间隔时长，使得道路公里数最大的最优解。对上述步骤可解释为：道路车辆过车数据处理1)车辆在道路过车的数据源，它是道路所有经过车辆的集合，包含车辆信息、位置信息和过车时间戳三个字段。2)根据车辆信息，对位置信息和过车时间戳处理；得到各个车辆，经过每一个路段的间隔时长，经过驶出路段的时间点。定义道路连续行驶公里数1)一般地，车辆行驶公里数的定义就是：单位时间内，车辆行驶的公里数。2)对于道路连续行驶公里数，它是以道路为单位，在多个连续单位时间内，道路所有车辆行驶公里数的总和。将道路连续行驶公里数转化为数学问题1)根据道路连续行驶公里数的定义，在连续单位时间内，它等于道路车辆数，与道路内各个车辆在单位时间内行驶距离的乘积。2)道路内车辆在单位时间内，通行的距离，等于单位时间与速度的乘积。而道路内车辆平均行驶速度，等于道路长度除以车辆行驶间隔时长。3)由于对同一道路，道路长度确定，就可以得到：道路连续行驶公里数，与道路内车辆数成正比，与道路内车辆行驶间隔时长成反比。4)根据以上定义，在道路最佳通行量和通行速度的情况下，一定是具有最大的道路行驶公里数。所以本部分的问题就是，求解符合条件的道路内车辆数与道路内车辆行驶间隔时长，使得道路公里数最大。问题求解1)定义单位时间为n分钟，统计道路内车流量和通行时长的数据。2)道路交通管理的要求在于效率和安全，所以对于在统计的车流量和车辆行驶时长中，对于超速行驶的情况，根据道路限速的规定，加入约束条件中。3)根据统计数据，与约束条件，求解关于道路行驶公里数的最优解。以下本专利技术实施例的具体应用：假设道路的两个点位为S1和S2，且把S1到S2的总长度设为L。设定单位时间为10分钟，记录每个10分钟的时间区间内，从S1通过S2的车辆数量为qi、车辆平均行驶距离为车辆平均通行速度为车辆通行道路的平均时长为最优解模型的建模步骤如下：利用历史过车数据，挖掘道路的通行能力，定义“车辆连续行驶公里数”(计算连续6个时间区间的车公里数)：对于同一间隔时间(10分钟)，相同的两个点位之间(S1，S2)，上式可以转为：其中L和T0是常数，即有车辆连续公里数与车辆数量、平均通行时长有正比关系：则把道路最佳通行能力，定义为：单位时间内，车辆行驶公里数最大情况下的通过车辆数和车辆通行速度。转化为数学问题：目标函数：约束条件：(1)qi>0，(2)城市道路限速为50公里每小时，通过计算得到上述函数的最优解，从而针对该路段进行车辆流量进行管控，该方法可以辅助交通部门对道路进行管控，提高管控效率，而且相对精确。以上实施例仅用以说明本专利技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本专利技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本专利技术各实施例技术方案的精神和范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用优化模型计算道路最佳通行能力的方法，其特征在于：包括以下步骤：/n定义道路连续行驶公里数为以道路为单位，在多个连续单位时间内，道路所有车辆行驶公里数的总和；/n对历史道路车辆过车数据进行处理，得到各个车辆，经过每一个路段的间隔时长、经过驶出路段的时间点；/n将道路连续行驶公里数转化为单位时间内，车辆行驶公里数最大情况下的通过车辆数和车辆通行速度，列出关于车辆公里数求解的公式；/n利用线性规划的方法求解符合条件的道路内车辆数与道路内车辆行驶间隔时长，使得道路公里数最大的最优解；/n根据最优解进行道路流量管控。/n

【技术特征摘要】
1.一种利用优化模型计算道路最佳通行能力的方法，其特征在于：包括以下步骤：
定义道路连续行驶公里数为以道路为单位，在多个连续单位时间内，道路所有车辆行驶公里数的总和；
对历史道路车辆过车数据进行处理，得到各个车辆，经过每一个路段的间隔时长、经过驶出路段的时间点；
将道路连续行驶公里数转化为单位时间内，车辆行驶公里数最大情况下的通过车辆数和车辆通行速度，列出关于车辆公里数求解的公式；
利用线性规划的方法求解符合条件的道路内车辆数与道路内车辆行驶间隔时长，使得道路公里数最大的最优解；
根据最优解进行道路流量管控。


2.根据权利要求1所述的利用优化模型计算道路最佳通行能力的方法，其特征在于：包括：
对于需要计算最佳通行能力的道路，设定道路起点和终...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘松，朱文佳，骆乐乐，罗达志，陆正云，殷书青，
申请(专利权)人：安徽百诚慧通科技有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34