一種分層次的路網(wǎng)交通擁堵評價方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明設及城市道路交通控制技術領域，進一步屬于交通狀態(tài)評價領域，具體設 及一種分層次的路網(wǎng)交通擁堵評價方法。
【背景技術】
[0002] 城市交通的發(fā)展水平是城市經(jīng)濟發(fā)展的重要標志。20世紀80年代W來，隨著我國 社會經(jīng)濟的高速發(fā)展和城市進程化的推進，城市機動車保有量W及道路交通量不斷增加， 城市交通需求迅速增長，但城市交通設施的建設速度相對較緩慢。而且由于潛在交通量的 存在和城市空間的限制，使得交通供需關系不平衡，因此，交通擁堵在世界各國大中城市中 普遍存在，緩解交通擁堵成為城市交通管理與控制的首要目標。
[0003] 為改善道路運行質量，通過對大城市開展交通擁堵評價，有助于客觀的認識大城 市交通擁堵的變化規(guī)律，從總體上把握交通擁堵程度W及擁堵的影響范圍和發(fā)展蔓延的趨 勢。通過對所得數(shù)據(jù)進行分析，評價現(xiàn)有道路交通系統(tǒng)的運行狀態(tài)，并同W往的交通系統(tǒng)作 比較，使交通管理者正確認識所面臨的交通現(xiàn)狀，W便制定合理的應對措施，為日后交通 管理部口研究分析城市交通系統(tǒng)的擁堵現(xiàn)象提供新思路和參考依據(jù)，提供一套適用、有效 的研究方法，并未為實施擁堵治理的措施和政策提供技術支持W及理論依據(jù)。同時對城市 道路網(wǎng)運行狀態(tài)進行合理的評價，也可為交通管理部口合理引導公眾的出行，改善道路的 運行水平，提高道路的有效利用率提供參考依據(jù)，制定出有效的擁堵緩解措施，從而最終 改善路網(wǎng)運行狀況，減少道路的交通擁堵程度，減少出行時間，降低環(huán)境污染等。
[0004] 李丹丹，王建強在其發(fā)表的論文"基于指數(shù)模型的城市路網(wǎng)交通擁堵評判方法研 究"（《西部交通科技》期刊，2015, 01)中提出了基于交通擁堵指數(shù)模型的一般性交通擁堵 評判方法，介紹了該模型各評判指標的計算過程，該方法的不足之處是單一的根據(jù)各路段 的平均行程速度，來判斷路網(wǎng)中各個道路的交通擁堵等級。 陽0化]遲聘在其發(fā)表的論文"北京市路段交通擁堵評價體系研究"（北京交通大學碩±學 位論文，2007,12)中通過調查和分析，總結了北京市道路擁堵的時空分布特征W及擁堵成 因，根據(jù)路段的擁堵特征，建立路段擁堵評價指標體系，對北京市路段實際調研的數(shù)據(jù)進行 回歸擬合分析，確定每種指標的評價參考標準，最終形成一個系統(tǒng)的多因素綜合評價模型。 該方法存在的不足之處是只對北京市主干路和快速路進行分析，缺少對次干路、支路的研 究，最后只是對路段擁堵進行評價，缺乏對城市路網(wǎng)的整體評價。
[0006] 在W往的研究中，在我國對人城市的交通管理、道路交通服務水平、智能交通系統(tǒng) 效果等方面的評價己有部分研究成果，但?？卺槍β肪W(wǎng)交通擁堵狀態(tài)的評價尚不多見。而 且，目前大多數(shù)的道路運行狀態(tài)評價方法都是針對單個路段所處的運行狀態(tài)進行評價，缺 少從微觀路段到宏觀路網(wǎng)的分層次路網(wǎng)擁堵狀態(tài)的評價方法。
【發(fā)明內容】
[0007] 本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術的不足，提出一種路網(wǎng)交通擁擠評價方法。 本發(fā)明從利用模糊識別方法分析交通擁堵狀態(tài)入手，對大城市分層次路網(wǎng)的交通擁堵狀態(tài) 評價方法進行研究，具有理論的創(chuàng)新意義和現(xiàn)實的應用價值。
[000引為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用如下技術方案：
[0009] (1)對城市道路進行分層：
[0010] 依據(jù)相同等級道路的路段具有相似的交通流的特性，將各等級道路看作不同的路 層，把城市道路分為快速路、主干路、次干路和支路四個不同的路層；
[0011] (2)利用抽樣方法計算不同路層的最低路段抽樣樣本量：
[0012] 根據(jù)步驟（1)的分層結果，從各路層中隨機抽取樣本數(shù)構成總的樣本，用來推測 總體目標量。最低抽樣路段的樣本量是由路段特性參數(shù)、置信度和可接受的誤差決定；
[0013] (3)采用環(huán)形線圈車輛檢測器實時檢測不同統(tǒng)計時間段內抽樣路段的交通量q和 占有率O:
[0014] 環(huán)形線圈車輛檢測器與埋在道路中間的線圈連接，車輛經(jīng)過線圈后使線圈電感量 發(fā)生變化，檢測器內部電路振蕩頻率隨著線圈電感量的變化而變化，CPU通過計數(shù)脈沖數(shù)量 判斷電路振蕩頻率的變化從而判斷車輛的有無，然后計算交通參數(shù)；
[001引 （4)采用模糊識別方法，判斷每個路段的交通擁擠狀態(tài)：
[0016] 4a)輸入變量的模糊轉換；
[0017] 4b)模糊識別規(guī)則的確定；
[0018] 4c)根據(jù)模糊識別規(guī)則判斷出道路交通擁擠狀態(tài)；
[0019] 根據(jù)4a)和4b)確立的變量模糊轉換方式和模糊識別規(guī)則，利用Matl油計算機編 程語言編寫實現(xiàn)模型算法程序，首先將各時段評價指標參數(shù)交通量和占有率的值輸入到程 序中，參數(shù)值將自動轉換成模糊變量，然后根據(jù)所建立的模糊識別規(guī)則得出最終路段交通 狀態(tài)模糊綜合評判結果；
[0020] (5)計算不同路段和不同等級道路的車輛行駛時間（VHT):
[0021] 車輛行駛時間（VHT)是指路段上平均交通量和車輛行程時間的乘積，包含了路段 長度和交通擁堵的雙重影響；
[0022] 5a)路段車輛行駛時間的計算：
[0023] 路段i車輛行駛時間在統(tǒng)計時間段內的計算如下：
[0024] 巧巧斯X而雌
[00巧]式中：屬辦表示統(tǒng)計時段內路段i上的平均交通量；？W表示路段i上車輛的平均 行程時間；
[00%] 5b)某一等級道路車輛行駛時間的計算；
[0027] 某K等級道路車輛行駛時間VHTk在統(tǒng)計時間內的計算如下：
[0028] 第一步，計算某等級道路的平均車道數(shù)：
[0030] 式中：1?表示第K等級道路的平均車道數(shù);表示第K等級道路路段i的車道數(shù)；Li表示路段i的長度；
[0031] 第二步，計算該等級道路在統(tǒng)計時段內的單車道平均交通量：
[0033]式中：Qk表示第K等級道路在統(tǒng)計時段內的單車道平均交通量，Qki表示第K等級 道路路段i在統(tǒng)計時段內的平均交通量；
[0034] 第=步，計算該等級道路在統(tǒng)計時段內的單位里程平均行駛時間：
[0036] 式中：IV表示第K等級道路在統(tǒng)計時段內的單位里程平均行程時間；Ii表示第K等 級道路路段i在統(tǒng)計時段內的行駛里程，Vi表示第K等級道路路段i在統(tǒng)計時段內的平均 行駛速度；
[0037] 第四步，計算該等級道路在統(tǒng)計時段內的車輛行駛總時間： 陽03引巧馬='% X & X J；' X乙X抬 i
[0039] (6)建立路網(wǎng)交通擁堵評價模型，計算交通擁堵指數(shù)：
[0040] 6a)根據(jù)交通流狀態(tài)來定義路段交通擁堵指數(shù)TCIii。,的取值；
[0041] 把路段交通擁堵分為5個等級，不同等級對應的TCIimk取值如下：
[0042]
[00創(chuàng) 6b)根據(jù)路段交通擁堵指數(shù)TCI。。,和路段車輛行駛時間.計算道路交通擁 堵指數(shù)TCI"3d;
[0044] 6c)根據(jù)道路交通擁堵指數(shù)IT/。,。,和道路車輛行駛時間計算整體路網(wǎng)的 交通擁堵指數(shù)TCLptwfk。 W45]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有W下優(yōu)點：
[0046] 第一，本發(fā)明中文W環(huán)行線圈檢測器采集的交通信息為基礎，對交通流參數(shù)隨交 通狀態(tài)的變化特性進行了研究，提出了W交通量和占有率為輸入變量的模糊識別方法。根 據(jù)實踐經(jīng)驗表明，道路的交通狀態(tài)具有很強的模糊性和隱藏性，很難用某一參數(shù)的幾個確 切闊值來判別，克服了現(xiàn)有技術中W某一交通流參數(shù)的闊值作為判斷標準（如平均車速） 將交通流分為幾個不同的狀態(tài)的缺點，使得本發(fā)明提高了交通狀態(tài)劃分的合理性。
[0047] 第二，本發(fā)明中將不同等級道路的路段各作為一個層來看待，采用分層抽樣技術 來降低采樣量，計算最低路段抽樣樣本量，克服了現(xiàn)有技術中受數(shù)據(jù)采集技術限制，不可能 采集到任何時刻全部路段的交通流數(shù)據(jù)的問題，使得本發(fā)明在指定的精度要求下提高了模 型計算的效率。
[0048] 第=，本發(fā)明中從分析交通擁堵狀態(tài)入手，通過對大城市分層次路網(wǎng)的交通擁堵 狀態(tài)評價方法進行研究，建立了從微觀路段到宏觀路網(wǎng)的分層次路網(wǎng)擁堵狀態(tài)的評價模 型，來評價路網(wǎng)的運行狀態(tài)，克服了目前大多數(shù)的道路運行狀態(tài)評價方法都是針對單個路 段所處的運行狀態(tài)進行評價的問題，使得本發(fā)明具有較好的實用性，能夠為日后交通管理 部口研究分析城市交通系統(tǒng)的擁堵現(xiàn)象提供參考依據(jù)。
【附圖說明】 W例圖1為本發(fā)明中方法流程圖；
【具體實施方式】
[0050] 根據(jù)我國在城市統(tǒng)計