一种基于MFD的网格路网交通性能分析方法技术

本发明专利技术公开了一种基于MFD的网格路网交通性能分析方法，其包括以下步骤：S1、绘制初始MFD；S2、判断初始MFD是否完整，若是则进入步骤S4，否则进入步骤S3；S3、绘制仿真环境下的MFD，并进入步骤S4；S4、绘制MFD趋势线图；S5、获取路段平均车流密度和平均车流量；S6、获取加权平均车流密度和加权平均车流量；S7、获取目标路网平均密度‑平均流量的关系基本图；S8、获取目标路网的平均自由流速度、临界速度、临界流量和临界密度，完成对目标路网的交通性能分析。本发明专利技术通过数理分析、计算机仿真方法和MFD特性考量，可以获取路网的交通性能，找出拥堵情况严重的路段，便于使用者改进道路网的布局。

A traffic performance analysis method of grid network based on MFD

【技术实现步骤摘要】
一种基于MFD的网格路网交通性能分析方法
本专利技术涉及道路交通领域，具体涉及一种基于MFD的网格路网交通性能分析方法。
技术介绍
城市道路网由城镇管辖范围内的各种不同功能的干道和区域性道路所组成，它是城市总体规划布局的骨架，可为各种交通工具提供安全、迅速、经济、舒适的行驶条件。城市道路对于城市的通风、日照、绿化、排水、公用事业管线敷设和建筑面貌等多方面起着重要作用，在城市总体规划中，必须合理解决好道路网布局。交通需求预测模型的准确性与可靠性对于城市路网演化、状态预测等有着至关重要的作用。MFD为macroscopicfundamentaldiagram的缩写，中文意思为宏观基本图。
技术实现思路
针对现有技术中的上述不足，本专利技术提供的一种基于MFD的网格路网交通性能分析方法可以获取路网的交通性能，便于使用者改进道路网的布局。为了达到上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案为：提供一种基于MFD的网格路网交通性能分析方法，其包括以下步骤：S1、基于现实环境绘制初始MFD；S2、判断初始MFD是否完整，若是则进入步骤S4，否则进入步骤S3；S3、舍弃初始MFD并基于仿真环境绘制仿真环境下的MFD，并进入步骤S4；S4、根据当前MFD数据绘制MFD趋势线图；S5、获取MFD趋势线图中的路段平均车流密度和平均车流量；S6、分别根据路段平均车流密度和平均车流量获取加权平均车流密度和加权平均车流量；S7、基于加权平均车流密度和加权平均车流量采用MFD矢量算法获取目标路网平均密度-平均流量的关系基本图；S8、根据平均密度-平均流量的关系基本图获取目标路网的平均自由流速度、临界速度、临界流量和临界密度，完成对目标路网的交通性能分析。进一步地，步骤S1的具体方法包括以下子步骤：S1-1、对目标路网中的各路段进行编号，获取各路段的道路长度、道路宽度、车道数、控制让行数据、信号控制让行数据、单行道的设置数据、转向限制数据、车种限制数据和专用道设置数据；S1-2、通过在路段交叉口上游设置流量探测器获取所安置路段在一定时间内的平均车流密度；S1-3、通过出租车的GPS数据获取该出租车的位置、方向和速度数据，结合地图匹配方法和路径推测方法获取出租车所经过道路的平均车速和平均车流量；S1-4、基于每个路段的平均车流密度、平均车速和平均车流量，采用路网平均密度、平均速度和平均车流量公式进行求解，将求解结果作为基础数据点绘制基于现实环境的初始MFD。进一步地，步骤S3的具体方法包括以下子步骤：S3-1、舍弃初始MFD并对目标路网中的各路段进行编号，获取各路段的道路长度、道路宽度、车道数、控制让行数据、信号控制让行数据、单行道的设置数据、转向限制数据、车种限制数据和专用道设置数据；S3-2、根据步骤S3-1获取的数据在仿真软件中进行路网设置，并在路段中设置流量检测器，得到仿真路网；S3-3、在仿真路网中输入起点、终点、车型比例和路段自由形式速度，模拟目标路网交通状况，并获取流量检测器所安置路段在一定时间内的平均车流密度、平均车速和平均车流量；S3-4、基于每个路段的平均车流密度、平均车速和平均车流量，采用路网平均密度、平均速度和平均车流量公式进行求解，将求解结果作为基础数据点绘制仿真环境下的MFD。进一步地，一定时间为大于该路段信号灯周期的任一时间长度。进一步地，步骤S4的具体方法为：根据最小二乘法对当前MDF数据进行拟合，得到MFD趋势线图。进一步地，步骤S6的具体方法为：根据公式：分别获取加权平均车流密度kw和加权平均车流量qw；其中qi为路段i的平均车流量；li为路段i的长度；ki为路段i的平均车流密度。本专利技术的有益效果为：本方法通过数理分析、计算机仿真方法和MFD特性考量，可以获取路网的交通性能，便于使用者改进道路网的布局。附图说明图1为本专利技术的流程示意图；图2为实施例中路网平均密度-平均流量的关系基本图。具体实施方式下面对本专利技术的具体实施方式进行描述，以便于本
的技术人员理解本专利技术，但应该清楚，本专利技术不限于具体实施方式的范围，对本
的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本专利技术的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本专利技术构思的专利技术创造均在保护之列。如图1所示，该基于MFD的网格路网交通性能分析方法包括以下步骤：S1、基于现实环境绘制初始MFD；S2、判断初始MFD是否完整，若是则进入步骤S4，否则进入步骤S3；S3、舍弃初始MFD并基于仿真环境绘制仿真环境下的MFD，并进入步骤S4；S4、根据当前MFD数据绘制MFD趋势线图；S5、获取MFD趋势线图中的路段平均车流密度和平均车流量；S6、分别根据路段平均车流密度和平均车流量获取加权平均车流密度和加权平均车流量；S7、基于加权平均车流密度和加权平均车流量采用MFD矢量算法获取目标路网平均密度-平均流量的关系基本图；S8、根据平均密度-平均流量的关系基本图获取目标路网的平均自由流速度、临界速度、临界流量和临界密度，完成对目标路网的交通性能分析。步骤S1的具体方法包括以下子步骤：S1-1、对目标路网中的各路段进行编号，获取各路段的道路长度、道路宽度、车道数、控制让行数据、信号控制让行数据、单行道的设置数据、转向限制数据、车种限制数据和专用道设置数据；S1-2、通过在路段交叉口上游设置流量探测器获取所安置路段在一定时间内的平均车流密度；一定时间为大于该路段信号灯周期的任一时间长度，一般设置为3～5min；S1-3、通过出租车的GPS数据获取该出租车的位置、方向和速度数据，结合地图匹配方法和路径推测方法获取出租车所经过道路的平均车速和平均车流量；S1-4、基于每个路段的平均车流密度、平均车速和平均车流量，采用路网平均密度、平均速度和平均车流量公式进行求解，将求解结果作为基础数据点绘制基于现实环境的初始MFD。步骤S3的具体方法包括以下子步骤：S3-1、舍弃初始MFD并对目标路网中的各路段进行编号，获取各路段的道路长度、道路宽度、车道数、控制让行数据、信号控制让行数据、单行道的设置数据、转向限制数据、车种限制数据和专用道设置数据；S3-2、根据步骤S3-1获取的数据在仿真软件中进行路网设置，并在路段中设置流量检测器，得到仿真路网；S3-3、在仿真路网中输入起点、终点、车型比例和路段自由形式速度，模拟目标路网交通状况，并获取流量检测器所安置路段在一定时间内的平均车流密度、平均车速和平均车流量；一定时间为大于该路段信号灯周期的任一时间长度，一般设置为3～5minS3-4、基于每个路段的平均车流密度、平均车速和平均车流量，采用路网平均密度、平均速度和本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于MFD的网格路网交通性能分析方法，其特征在于，包括以下步骤：/nS1、基于现实环境绘制初始MFD；/nS2、判断初始MFD是否完整，若是则进入步骤S4，否则进入步骤S3；/nS3、舍弃初始MFD并基于仿真环境绘制仿真环境下的MFD，并进入步骤S4；/nS4、根据当前MFD数据绘制MFD趋势线图；/nS5、获取MFD趋势线图中的路段平均车流密度和平均车流量；/nS6、分别根据路段平均车流密度和平均车流量获取加权平均车流密度和加权平均车流量；/nS7、基于加权平均车流密度和加权平均车流量采用MFD矢量算法获取目标路网平均密度-平均流量的关系基本图；/nS8、根据平均密度-平均流量的关系基本图获取目标路网的平均自由流速度、临界速度、临界流量和临界密度，完成对目标路网的交通性能分析。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于MFD的网格路网交通性能分析方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、基于现实环境绘制初始MFD；
S2、判断初始MFD是否完整，若是则进入步骤S4，否则进入步骤S3；
S3、舍弃初始MFD并基于仿真环境绘制仿真环境下的MFD，并进入步骤S4；
S4、根据当前MFD数据绘制MFD趋势线图；
S5、获取MFD趋势线图中的路段平均车流密度和平均车流量；
S6、分别根据路段平均车流密度和平均车流量获取加权平均车流密度和加权平均车流量；
S7、基于加权平均车流密度和加权平均车流量采用MFD矢量算法获取目标路网平均密度-平均流量的关系基本图；
S8、根据平均密度-平均流量的关系基本图获取目标路网的平均自由流速度、临界速度、临界流量和临界密度，完成对目标路网的交通性能分析。


2.根据权利要求1所述的基于MFD的网格路网交通性能分析方法，其特征在于，所述步骤S1的具体方法包括以下子步骤：
S1-1、对目标路网中的各路段进行编号，获取各路段的道路长度、道路宽度、车道数、控制让行数据、信号控制让行数据、单行道的设置数据、转向限制数据、车种限制数据和专用道设置数据；
S1-2、通过在路段交叉口上游设置流量探测器获取所安置路段在一定时间内的平均车流密度；
S1-3、通过出租车的GPS数据获取该出租车的位置、方向和速度数据，结合地图匹配方法和路径推测方法获取出租车所经过道路的平均车速和平均车流量；
S1-4、基于每个路段的平均车流密度、平均车速和平均车流量，采用路网平均密度、平均速度和平均车流量公式进行求解，将求解结果作为基础数据点绘制基于现实环境的初始M...

【专利技术属性】
技术研发人员：帅斌，张凌煊，杨滨舟，许旻昊，孙宗胜，张勤宇，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：四川;51