一种面向交通管理者的路网通行效率变化率计算方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种面向交通管理者的路网通行效率变化率计算方法，用于城市道路 交通管理与控制，属于智能交通研究领域。
【背景技术】
[0002] 科学合理的评价不同管理措施下的城市路网的通行效率，有助于交通管理者全面 了解各种道路交通措施的优劣，并提供决策信息支持，促进城市交通管理水平的提升。
[0003] 城市路网通行效率的评价与分析是表征城市交通管理措施效果的基础。从20世纪 80年代至今，城市道路通行效率的评价取得了许多进展，国内外学者提出了大量的表征指 标、描述模型与计算方法，如道路服务水平和道路拥挤度模型等，这些指标和模型大多对特 定时段的城市道路交通状态进行判别，主要面向路网使用者进行发布。但特定路网下的路 网通行效率是交通需求与交通管理共同作用的结果，仅对路网状态评价无法剔除不同交通 需求的影响，因而无法作为不同交通管理措施实施下的通行效率变化的评价依据。因此，为 了在同一交通需求下对比不同交通管控方案下的路网通行效率，为交通管理决策提供信息 支持，迫切需要提出一种面向管理者的路网通行效率变化率计算方法。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于提供一种面向交通管理者的路网通行效率变化率计算方法。该 方法的基本思想是以单位时间网络交通流中所有车辆行驶的总里程和平均行程速度这两 个指标为依据，在剔除交通需求影响的基础上构造一个反映交通措施或者政策实施前后路 网通行效率变化率的计算方法。
[0005] 为实现上述目的，本发明提出的面向交通管理者的路网通行效率变化率计算方法 包括:选择并计算得到单位时间路网平均行程速度和路网运输效能;对平均行程速度和路 网运输效能按路网行驶车辆数分组处理，界定二者与路网行驶车辆数的映射关系；定义路 网通行效率分组综合变化率并计算权重Θ的取值;根据平均行程速度、路网运输效能以及指 标权重计算路网在管控方案实施前后的通行效率综合变化率，对比分析通行效率变化情 况。
[0006] 本发明的基本步骤如下：
[0007] cl、选择并计算得到用于表征路网通行效率的交通指标:路网平均行程速度和路 网运输效能；
[0008] c2、对路网平均行程速度和路网运输效能按路网行驶车辆数分组处理，计算不同 管控方案下不同交通需求区间分别相对应的路网平均行程速度和路网运输效能变化率；
[0009] c3、定义路网通行效率分组综合变化率，计算综合变化率中运输效能与平均车速 的权重系数；
[0010] c4、根据路网通行效率分组综合变化率，确定管控方案实施前后路网通行效率综 合变化率的计算结果。
[0011] 步骤cl的过程包括：
[0012] cll、确定所需计算的路网范围，将路网按照交叉口划分为不同路段并获取路段长 度li，单位为km。
[0013] cl2、确定各路段的车辆流量和速度的可获取性，包括但不限于线圈检测器数据， 微波数据，卡口数据。
[0014] cl3、确定数据采样间隔:选取采样间隔为15分钟。
[0015] cl4、通过检测设备获取每一个采样间隔内每个断面的交通流量和速度数据。
[0016] cl5、对步骤cl4中获取的各路段断面的交通流量和速度进行处理，得到路网的运 输效能和路网平均速度。
[0017] cl6、在一天的同一时段分别对交通措施或政策实施前后采集数据并处理，得到对 比数据集。
[0018] 步骤cl4中对于每个断面的检测器，获取每一个采样间隔内交通流量和速度，具体 包括：
[0019] cl41、获取交通流量参数；
[0020] 每一个采样间隔内通过断面的车辆数，单位veh;
[0021] qi(k) =ru(k)
[0022] 式中：i一一路网中第i个路段断面；
[0023] k 第k个米样间隔；
[0024] Ql(k)一一第k个采样间隔第i个路段断面的交通流量；
[0025] m(k)一一第k个采样间隔第i个路段断面上通过的车辆数。
[0026] cl42、获取交通速度参数；
[0027] 每一采样间隔内平均速度即通过检测设备的所有车辆的平均速度，单位为km/h;
[0028]
[0029] 式中：Vl(k)--第k个采样间隔第i个断面车辆的平均速度；
[0030] VlJ(k)一一第k个采样间隔第i个断面上第j辆车通过检测设备时的速度。
[0031] 步骤cl5对步骤cl4中获取的各路段断面的交通流量和速度进行处理，得到路网的 运输效能和路网平均速度，具体包括：
[0032] cl51、计算每个路段的运输效能；
[0033] 所谓运输效能，指单位时间内网络交通流中所有车辆行驶的总里程，每个路段的 运输效能可用下式计算得出，单位为km · veh，即：
[0034] pi(k)=(q，i(k)+q"i(k)) X li
[0035] 式中:Pl(k)--第i个路段在第k个采样间隔内的运输效能；
[0036] q,1(k),q，1(k)一一分别为路段上行方向和下行方向的流量；
[0037] h一一第i个路段的长度。
[0038] cl52、计算路网的运输效能；
[0039]路网运输效能为各路段运输效能的总和，即：
[0040]
[0041] cl53、计算路网的平均速度；
[0042] 路网的平均速度取路段速度的加权平均值，单位为km/h，BP :
[0043]
[0044] 式中:V(k)-一第k个采样间隔内路网平均行程车速，km/h;
[0045] S^k)--第k个采样间隔内路段单元i的负荷度，无量纲；
[0046] h一一路段单元i的长度，km;
[0047] Vl(k)--第k个采样间隔内路段单元i的平均速度，km/h。
[0048] 路段单元的负荷度用下式计算，BP:
[0049] Si(k) = 12qi(k)/Ci
[0050] 式中：匕一一路段单元i的设计通行能力，veh/h，可从道路规划设计部门获取。
[0051 ] cl6步骤具体包括：
[0052] cl61、对于每一个运输效能数据P(k)，都有一个与之对应的路网在运车辆数N(k) = 2q(k)，用(N(k)，P(k))表示。分别整理得到交通措施或政策实施前后同时段获取的数据 集，即：
[0053] {(N(1)，P(1))，（N(2)，P(2))，（N(3)，P(3))......(N(j)，P(j))}
[0054] {(N'（1)，P'（1))，（N\2)，P\2))，（N'（3)，P'（3))......(Ν'（ j)，P'（ j))}
[0055] cl62、对于每一个路网平均速度数据V(k)，都有一个与之对应的路网在运车辆数N (k)=2q(k)，用(N(k)，V(k))表示。分别整理得到交通措施或政策实施前后同时段获取的 数据集，即：
[0056] {(N(1),V(1)),(N(2),V(2)),(N(3),V(3))......(N(j),Vj)}
[0057] {(N'（1)，V'（1))，（N\2)，V\2))，（N'（3)，V'（3))......(Ν'（ j)，V'（ j))}
[0058] 步骤c2具体是：
[0059] c21、对路网平均行程速度、路网运输效能按路网行驶车辆数分组处理。
[0060] c22、分别计算两种方案下的路网运输效能、路网平均速度的变化率。
[0061 ] c21步骤具体包括：
[0062] c211、借助统计学中的数据分组方法，将交通需求按照固定间隔分为若干区间，每 个区间内的交通需求量、路网运输效能和路网平均车速重新编号；
[0063] 分组组数和组距有以下公式确定，即：
[0064] K = l+3.3221gj
[0065]
[0066] 式中：K一一分组组数；
[0067] j一一运输效能数据个数；
[0068]