一种基于参数标定的交通阻抗计算方法与流程

本发明涉及一种基于参数标定的交通阻抗计算方法，属于交通规划
技术领域：
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背景技术：
：路阻函数可以评估交通拥挤对行程时间的影响，这是交通分配与平衡分析的基础和前提。路阻函数包括交叉口阻抗函数和路段阻抗函数。在路段阻抗函数的研究方面，国内许多学者和研究机构都提出了不同的数学模型，其中模型参数的取值通常根据人工经验对数值进行判断，并根据最终计算结果进行调整，客观性、科学性有所欠缺。技术实现要素：有鉴于上述现有交通路阻函数在解决技术方面的缺陷，本发明基于海量交通流信息，提出一种基于参数标定的交通阻抗计算方法。基础数据的获取与处理，包括获取用于参数标定的断面流量和速度；所述的断面流量由无线电话移动系统检测到的整个路段断面在5分钟内各单车道流量折算而成，所述的速度采用无线电话移动系统检测到的速度值。确定拟标定的连续流或间断流路段，选取该断面连续一个月的工作日无线电话移动系统检测到的数据，用以参数标定。构建路段路阻函数模型：式中：t表示两交叉口之间的路段行驶时间；tf表示交通量为0时，两交叉口之间的路段行驶时间；v表示路段机动车交通量；c表示路段实际通行能力；α、β分别表示待标定的路阻函数参数。对构建路段路阻函数模型进行参数标定，具体是：s1、对路段路阻函数进行对数化处理：对于某路段li有：取对数后的路段路阻函数表示为：式中：v表示两交叉口之间的路段行驶速度，vf表示路段自由流速度。设β＝k,lnα＝b，则有y＝kx+b；将其转化为一元回归分析问题。s2、标定参数c、vf根据速度、流量检测值的对应关系，绘制速度-流量散点图，对散点图进行拟合，标定出参数c和vf。s3、利用最小二乘法求出待标定参数α，β。本发明的有益效果：本发明在brp典型路阻模型基础上，根据流量、车速等海量交通流信息，提出一种基于利用最小二乘法进行参数标定的交通阻抗计算方法，克服了传统人工经验法的客观性、科学性欠缺，且数据获得性较高，具备较强的实际操作性。附图说明图1为文一路(古翠路-学院路)4车道西向东路段拟合曲线示意图。图2为文一路(学院路-古翠路)4车道东向西路段拟合曲线示意图。图3为望江路(江城路-秋涛路)3车道西向东路段拟合曲线示意图。图4为望江路(秋涛路-江城路)3车道东向西路段拟合曲线示意图。具体实施方式本发明的基本思想是将路段阻抗函数进行处理，转化为一元回归问题，然后利用最小二乘法求出待标定参数。本发明的基本步骤如下：c1、基础数据的获取与处理。c2、路段路阻函数模型构建与参数标定。步骤c1、基础数据的获取与处理。具体包括:获取用于参数标定的断面流量、速度数据：路段交通流可以分为连续流和间断流。一般将连续流分为三类：高速公路、快速路/高架路、匝道；一般将间断流根据道路等级分为四类：主干路、次干路、主要支路、次要支路。根据断面形式不同将间断流分为六类：中央分隔机非分隔、中央分隔机非划线、中央分隔机非混行、中央不分隔机非分隔、中央不分隔机非划线、中央不分隔机非混行。连续流和间断流的数据来源如下：(1)无线电话移动系统rtms(radiotelephonemobilesystem)检测的流量值。将rtms检测到的整个路段断面5min各单车道流量折算为整个断面车流量，并扩算为1h流量。单位：pcu/h。(2)rtms检测的速度值。检测的速度值与流量值为一一对应关系。单位：km/h。(3)数据量。确定拟标定的连续流或间断流路段，选取该断面连续一个月的工作日rtms检测数据，用以参数标定。步骤c2、路段路阻函数模型构建与参数标定。具体包括：c21、选择路段路阻函数模型目前transcad不接受用户自定义路阻函数形式，使用修改参数后的美国公路局bpr函数：式中：t——两交叉口之间的路段行驶时间(min)；tf——交通量为0时，两交叉口之间的路段行驶时间(min)；v——路段机动车交通量(辆/h)；c——路段实际通行能力(辆/h)；α、β——路阻函数参数。c22、参数标定c221、对brp函数公式进行对数化处理对路段阻抗函数进行参数标定之前，对brp函数公式进行对数化处理，得：对于某路段li有：因此，取对数后的brp函数也可以表示为：式中：t，tf，v，c都是常数，含义同上；v——两交叉口之间的路段行驶速度，km/h；vf——路段自由流速度，km/h；设β＝k,lnα＝b，则有y＝kx+b。即可转化为一元回归分析问题。式中路段行驶速度v和路段交通量v可通过rtms检测得到，因此要想标定参数α，β，首先需要标定出c和vf值。c222、标定参数c、vf。根据rtms速度、流量检测值的对应关系，绘制速度-流量散点图，对散点图进行拟合，可以标定出参数：路段单车道通行能力c、路段自由流速度vf。c223、利用最小二乘法求出待标定参数α，β最小二乘法的基本原理是使模型的残差平方和达到最小值，用公式可以表示为：式中q(b，k)为残差平方和达到最小的b和k值，记为最小二乘法实际是寻找恰当的k和b，使得式中函数q值达到最小，根据微积分中求极值的原理，对和分别求导，得：解方程可得到和的值，如下式：式中：求得参数k和b后可得到α，β的值：α＝eb，β＝k实施例：1、仿真范围及数据获取(1)仿真范围路网范围包含杭州绕场高速以内以及下沙组团和余杭组团以及城西的未来科技城。该范围涵盖了杭州市城区出行范围，足以仿真杭州快速路网的流量分布。仿真范围内路网覆盖高速、快速路、次干路和支路。(2)获取用以参数标定的数据连续流和间断流路段用以参数标定的数据来源及数据量：流量。将rtms检测到的整个路段断面5min各单车道流量折算为整个断面车流量，并扩算为1h流量。单位：pcu/h。速度。检测的速度值与流量值为一一对应关系。单位：km/h。数据量。确定拟标定的路段，选取该断面连续一个月的工作日rtms检测数据，用以参数标定。本次选取2015年6月11日～7月11日的rtms数据。(3)获取用于模型检验的od数据依托浙江移动的实时手机信令数据，本发明研究范围内基站约52000个，移动用户数量超过500万，日均信令条数超过5亿条，每部手机日均信令条数102条，最大比例的信令类型为位置更新。数据采集时间为2015年7月4日至2015年8月4日。(4)基于手机信令数据的居民出行od估计以手机用户作为样本数据，按照下式推算出常住人口的od分布。式中：od为常住人口od分布；od为利用移动手机用户数据得出的od分布；a(averageownership)为手机用户的人均拥有量，单位：部/人；p(penetrationrateofmobilephone)为手机渗透率；m(marketshare)为中国移动的市场占有率；d(detectionprobability)为移动用户手机被检测到概率。2、参数标定(1)绘制速度-流量散点图，标定参数c、vf根据rtms速度、流量检测值的对应关系，绘制速度-流量散点图，对散点图进行拟合，可以标定出参数：路段单车道通行能力c、路段自由流速度vf。拟合曲线图如附图1至图4所示；连续流参数标定结果如表一所示，间断流参数标定结果如表二所示。(2)用最小二乘法标定参数α，β用最小二乘法标定连续流路段和间断流路段brp函数中参数α，β，连续流标定结果如表一所示，间断流标定结果如表二所示。表一连续流参数标定结果名称道路等级vfαβ通行能力c高速公路高速公路850.7563500/2,4500/3,6000/4快速路快速路800.85.53500/2,4500/3,6000/4中央分隔的下匝道匝道550.7591600/1,3000/2中央不分隔的下匝道匝道550.7591600/1,3000/2中央分隔的上匝道匝道550.7591600/1,3000/2中央不分隔的上匝道匝道550.7591600/1,3000/2立交转向匝道匝道550.7591600/1,3000/2表二间断流参数标定结果3、路阻模型的检验目前在杭州市宏观仿真范围内根据微波卡口数据、人工调查等方法共获得晚高峰时段626个断面的实际交通流量数据。这些实测道路数据等级分布于高速路/快速路、主干路。次干路和支路。各等级流量在实测总量上，所占比例如下表所示。表三仿真流量与实测流量对比结果从表三可以发现，在目前仿真结果下，晚高峰时段，616个单向道路断面的实测总量和模型相差不大，误差7.06％，各等级道路中的流量占比与实际相近，误差最大的6％左右，精度基本符合要求。当前第1页12