一种路网仿真输入模型构建方法、装置及存储介质制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种路网仿真输入模型构建方法、装置及存储介质，所述方法包括：根据路网拓扑结构、道路几何特征和路侧检测数据建立仿真输入估计模型；计算仿真输入估计模型各流量交换点的理论进出流量；根据各流量交换点的理论进出流量及预限定的约束条件，标定仿真输入估计模型的参数直到仿真输入估计模型能够满足所有约束条件，并得到交通流活动强度的最优值；根据交通流活动强度的最优值，修正仿真输入估计模型各流量交换点的进出流量，得到路网仿真输入模型。本发明专利技术能够快速获得路网仿真输入模型，将相邻路侧检测设备提供的宏观时空数据与微观仿真模型结合，为干线公路网监测点建设规模及布局、加强干线公路网运行监管力度提供更多动态信息。

【技术实现步骤摘要】
一种路网仿真输入模型构建方法、装置及存储介质
本专利技术涉及一种路网仿真输入模型构建方法、装置及存储介质，属于智能交通

技术介绍
我国公路交通信息化经历了准备发展阶段、起步发展阶段、支撑发展阶段，现已步入融合发展阶段，形成了较为完善的公路信息化基础工程体系，为实现干线公路网“可视、可测、可控、可服务”水平以及路网管理与服务智能化程度奠定了的基础。以江苏省的交通调查站点为例，根据《江苏省普通公路网运行监测设施布局规划(试行)》(2019-2030年)，在交调站点的建设与调整后，全省普通干线公路交调站点的建设规模约为400个，全部为自动化、连续式交调站点。交调数据采集主要通过连续式交调站点实时将路侧检测数据上传到公路局，存入省交调数据库。据统计，目前连续式交调站点实时上传在线率保持在85％上下，省交调数据以每5分钟为间隔向省数据中心上传，日均上传数据超过20万条，每月数据以1.75G的增量在快速增长。准确、可靠、数量稳定的路侧检测数据会进一步带动公路数字化、智能化路网管理能力的提升。但由于路侧检测设备平均观测里程按照20公里左右，空间上间隔较远，因此仅能提供稀疏的时变交通流量与交通组成等宏观交通流信息，缺乏对干线公路上车辆跟驰、变道等微观交通流状态的描述，同时不能刻画共线段、流量变化点、进出口匝道等处的交通流状况，难以满足日益增长的公路业务管理、出行信息服务需要。因此，为在路网管理与应急指挥决策上充分利用路侧检测数据，解决其空间覆盖不足、缺少微观交通流信息等问题，可利用路侧检测设备提供的宏观时空数据驱动微观仿真模型，重建单个车辆的真实运动，最后输出与路侧检测设备得到的原始交通流相一致的二维交通流，基于此获得路段速度、行程时间、排队长度等有效微观交通流信息。这种微观宏观相结合方法具有很好的灵活性和更低的计算成本，能在数据覆盖不足的区域动态补全缺失的数据，细致刻画干线交通流的运行状态，为干线公路网监测点建设规模及布局、加强干线公路网运行监管力度提供更多信息支撑。目前，国内外对于之类微观路网输入方面的研发和应用主要集中于利用概率论的方法推导OD矩阵，基于推断出的OD矩阵得到微观路网各个流量变化点的输入。但是，现有方法在基于路侧检测数据的微观路网输入估计问题上存在不足，具体表现在：(1)多数方法基于研究假设研究车辆的进入和离开必须在同一个研究时间段内，但这一假设不适用于更新频率较高(通常为5分钟)且两个相邻输入间距离较长(通常为20公里)的路侧检测数据；(2)同时，现有的基于概率的微观路网输入估计方法求解复杂，通常应用于交通小区间的OD交通流估计或者对于某个流量变化点的转向车流求解，而相邻路侧检测设备间的距离通常在十几公里，中间可能包括多个流量变化点，涉及多个可能的OD对，因此现有方法在于大规模复杂路网的交通流求解困难。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种路网仿真输入模型构建方法、装置及存储介质，能够解决现有技术动态性差、求解复杂、难以适用于大规模复杂路网的技术问题。为达到上述目的，本专利技术是采用下述技术方案实现的：第一方面，本专利技术提供了一种路网仿真输入模型构建方法，所述方法包括如下步骤：根据路网拓扑结构、道路几何特征和路侧检测数据建立仿真输入估计模型；计算仿真输入估计模型各流量交换点的理论进出流量；根据各流量交换点的理论进出流量及预限定的约束条件，标定仿真输入估计模型的参数直到仿真输入估计模型能够满足所有约束条件，并得到交通流活动强度的最优值；根据交通流活动强度的最优值，修正仿真输入估计模型各流量交换点的进出流量，得到路网仿真输入模型。结合第一方面，进一步地，所述建立仿真输入估计模型的方法包括如下步骤：定义两个相邻的路侧检测设备间的干线公路为研究路段，将各流量交换点按顺序编号，根据流量交换点处进出口道的数量构建仿真输入估计模型的框架；将道路几何特征和路侧检测数据导入，构建仿真输入估计模型。结合第一方面，进一步地，所述计算各流量交换点理论进出流量的方法包括如下步骤：根据路段内各流量交换点的道路几何特征，计算理论车道流量和理论上该路段的流量变化值；根据理论上该路段的流量变化值与路侧检测数据中该路段的实际流量变化值的差值，计算车道流量调整量；根据车道流量调整量，调整理论车道流量，计算得到各流量交换点的流量。结合第一方面，进一步地，所述约束条件包括：流量非负约束：各流量交换点的进出口流量均大于等于0；流量守恒约束：路段各流量交换点进口流量的总和与各流量交换点出口流量的总和的差值，恒等于该路段的流量变化值；微观交通流合理性约束：路段左右转概率、主线流量、支线流量需要在合理的范围。结合第一方面，进一步地，所述标定仿真输入估计模型的参数是通过网格搜索法进行标定的。结合第一方面，进一步地，所述交通流活动强度取值范围为α∈[0，1]。结合第一方面，进一步地，所述修正估计模型各流量交换点进出流量的方法包括如下步骤：当路段上各流量交换点的交通量间存在显著差异时，即路段上各流量交换点道路等级不同或车道数不同时，利用偏移量An对各流量交换点的流量进行修正；当路段上各流量交换点的交通量不存在显著差异时，不需要修正。结合第一方面，进一步地，偏移量An＞0，使调整后的流量交换点进出口流量的平均值接近理论通行能力。第二方面，本专利技术提供了一种路网仿真输入模型构建装置，所述装置包括：建模模块：用于建立仿真输入估计模型，预设估计模型的参数；计算模块：用于计算估计模型各流量交换点的理论进出流量；标定模块：用于标定估计模型的参数；修正输出模块：用于修正估计模型各流量交换点的进出流量，输出路网仿真输入模型。第三方面，本专利技术提供了一种路网仿真输入模型构建装置，所述装置包括处理器及存储介质：所述存储介质用于存储指令；所述处理器用于根据所述指令进行操作以执行根据权利要求1～7任一项所述方法的步骤。第四方面，本专利技术提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现第一方面任一项所述方法的步骤。与现有技术相比，本专利技术实施例所提供的一种路网仿真输入模型构建方法、装置及存储介质所达到的有益效果包括：本专利技术根据路网拓扑结构、道路几何特征和路侧检测数据建立仿真输入估计模型，再根据各流量交换点的理论进出流量及预限定的约束条件，标定仿真输入估计模型的参数，能够快速获得路网仿真输入估计模型，将路侧检测数据提供的宏观时空数据结合成为仿真输入估计模型的一部分，能够重建单个车辆的真实运动；本专利技术的流量交换点的理论进出流量能够通过公式计算，便于通过电脑编程获得，求解迅速；后期能够使用仿真软件验证初始解的合理性，便于进一步调整，具有调整性强的特点；本专利技术的仿真输入估计模型中的参数如：交通流强度以及偏移量等参数都是可解释性强的实际参数，便于工作人员理解；本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种路网仿真输入模型构建方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：/n根据路网拓扑结构、道路几何特征和路侧检测数据建立仿真输入估计模型；/n计算仿真输入估计模型各流量交换点的理论进出流量；/n根据各流量交换点的理论进出流量及预限定的约束条件，标定仿真输入估计模型的参数直到仿真输入估计模型能够满足所有约束条件，并得到交通流活动强度的最优值；/n根据交通流活动强度的最优值，修正仿真输入估计模型各流量交换点的进出流量，得到路网仿真输入模型。/n

【技术特征摘要】
1.一种路网仿真输入模型构建方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
根据路网拓扑结构、道路几何特征和路侧检测数据建立仿真输入估计模型；
计算仿真输入估计模型各流量交换点的理论进出流量；
根据各流量交换点的理论进出流量及预限定的约束条件，标定仿真输入估计模型的参数直到仿真输入估计模型能够满足所有约束条件，并得到交通流活动强度的最优值；
根据交通流活动强度的最优值，修正仿真输入估计模型各流量交换点的进出流量，得到路网仿真输入模型。


2.根据权利要求1所述的路网仿真输入模型构建方法，其特征在于，所述建立仿真输入估计模型的方法包括如下步骤：
定义两个相邻的路侧检测设备间的干线公路为研究路段，将各流量交换点按顺序编号，根据流量交换点处进出口道的数量构建仿真输入估计模型的框架；
将道路几何特征和路侧检测数据导入，构建仿真输入估计模型。


3.根据权利要求1所述的路网仿真输入模型构建方法，其特征在于，所述计算各流量交换点理论进出流量的方法包括如下步骤：
根据路段内各流量交换点的道路几何特征，计算理论车道流量和理论上该路段的流量变化值；
根据理论上该路段的流量变化值与路侧检测数据中该路段的实际流量变化值的差值，计算车道流量调整量；
根据车道流量调整量，调整理论车道流量，计算得到各流量交换点的流量。


4.根据权利要求1所述的路网仿真输入模型构建方法，其特征在于，所述约束条件包括：
流量非负约束：各流量交换点的进出口流量均大于等于0；
流量守恒约束：路段各流量...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴岚，刘芷辰，万剑，蒋中阳，姜圣，丁闪闪，党倩，
申请(专利权)人：华设设计集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32