一种针对混合交通流的嵌套流量计算方法

本发明涉及交通流量计算，尤其涉及一种针对混合交通流的嵌套流量计算方法。

背景技术：

1、自动驾驶是一项变革性的技术，有潜力显著提升现有道路交通系统性能。已有研究表明，自动驾驶在缓解道路交通拥堵、改善居民出行体验方面具有诸多优势。然而，自动驾驶技术的推广是一个长期的渐进的过程，自动驾驶车辆的普及也需要花费很长时间。在可预见的未来，道路交通网络将是由自动驾驶车辆和人工驾驶车辆组成的新型混合交通环境。

2、相较于传统的人工驾驶车辆环境，包含自动驾驶车辆的新型混合交通流主要包含以下三个特性。第一，自动驾驶车辆装备了丰富的传感器，可以缩小车头时距，从而显著提升道路通行能力。第二，由于自动驾驶车辆装备了车间通信和车路协同等功能，其可以被系统集中控制。第三，混合交通流中的自动驾驶车辆可以使用自动驾驶专用设施，例如自动驾驶专用车道。以上混合交通流的特性为道路交通系统的管理和政策制定既带来机遇，也带来挑战。一方面，合理地设置专用设施和管控策略，并充分提高混合交通流中的自动驾驶车辆的比例，有利于提升路网性能，进而缩短车辆平均出行时间。另一方面，管理措施的应用和交通政策的制定会使车辆的驾驶行为更具有多样性，造成车辆出行路径的预测和混合交通量估计的困难。因此，充分研究新型混合交通流运行特性，并科学合理地估算大规模城市路网中混合交通流的流量至关重要。

3、现有对交通流量估计的研究主要采用交通分配的方法。一类研究通过选择动态交通分配方法来刻画交通网络中逐年、逐日或每时每刻的流量变化。然而，这类方法面临着加载效率低、计算耗时长等问题。另一类研究则通过静态交通分配的方法宏观地估计全网流量。一方面，可以借助商业求解器精确地求解静态交通分配问题。精确类的方法难以胜任大规模网络中的流量估计。另一方面，可以利用启发式的估算方法，这类方法适合用于大规模网络。但是，用流量估算方法准确地刻画大规模网络中复杂的交通现象非常困难。随着城市规模的日益扩大，城市道路网络中的交通设施更加完善，交通运营管理政策也呈现出精细化的发展趋势。因此，车辆的出行行为将受到更多因素的影响。目前，符合实际地描述包含自动驾驶车辆的新型混合交通流的出行特性仍然是一个新颖且亟待解决的难题。急需提出一种高效、准确、合理的新型混合交通量估算方法用于城市交通网络的管理和政策的制定。

4、根据对现有文献的调研，尚未有研究考虑以上三种新型混合交通流的特性，提出面向大规模城市道路交通网络的新型混合交通流量估算方法。本发明提出一种嵌套的估算方法来弥补现有研究的空白。

技术实现思路

1、本发明的实施例提供了一种针对混合交通流的嵌套流量计算方法，以实现有效地计算混合交通环境中的自动驾驶车辆和人工驾驶车辆的混合流量。

2、为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案。

3、(和权利要求书相互对应)

4、由上述本发明的实施例提供的技术方案可以看出，本发明方法针对的是包含自动驾驶车辆和人工驾驶车辆的新型混合交通环境，提出了一种新型混合交通流量的嵌套估算方法。该方法可用于大规模城市道路网络和高速公路网络中的自动驾驶车辆和人工驾驶车辆的混合流量估计。

5、本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

技术特征：

1.一种针对混合交通流的嵌套流量计算方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的设置自动驾驶车辆和人工驾驶车辆在普通路段上混合行驶，在普通路段上遵循用户最优的均衡原则；仅自动驾驶车辆在自动驾驶专用路段上行驶，自动驾驶专用路段上的所有车辆遵循系统最优的均衡原则，包括：

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的定义自动驾驶专用路段中任意入节点和出节点之间由一条虚拟路段连接，利用所有虚拟路段和城市道路交通网络所有的节点构成扩展网络，利用所有普通路段构成专用网络，包括：

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述的通过拓扑排序生成所述专用网络的路径集，包括：

5.根据权利要求3或者4所述的方法，其特征在于，所述的根据所述扩展网络上的车辆的起始点需求，通过主估算算法求解所述用户最优的均衡原则的目标函数，获取自动驾驶车辆和人工驾驶车辆在所述扩展网络中的用户最优流量分布，包括：

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述的基于所述专用网络的路径集，在所述主估算算法的求解过程中，通过子估算方法嵌套求解所述所有车辆遵循系统最优的均衡原则的目标函数，计算出所述专用网络中的系统最优流量分布，包括：

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述的基于所述专用网络的路径集，在所述主估算算法的求解过程中，通过子估算方法嵌套求解所述所有车辆遵循系统最优的均衡原则的目标函数，计算出所述专用网络中的系统最优流量分布，还包括：

技术总结
本发明提供了一种针对混合交通流的嵌套流量计算方法。该方法包括：置自动驾驶车辆和人工驾驶车辆在普通路段上混合行驶，通过拓扑排序生成专用网络的路径集，根据扩展网络上的车辆的起始点需求，通过主估算算法求解用户最优的均衡原则的目标函数，获取自动驾驶车辆和人工驾驶车辆在扩展网络中的用户最优流量分布；基于专用网络的路径集，在主估算算法的求解过程中，通过子估算方法嵌套求解所有车辆遵循系统最优的均衡原则的目标函数，计算出专用网络中的系统最优流量分布。本发明方法提出了一种新型混合交通流量的嵌套估算方法。该方法可用于大规模城市道路网络和高速公路网络中的自动驾驶车辆和人工驾驶车辆的混合流量估计。

技术研发人员：贾斌,王婷,刘家林,周成栋,高自友
受保护的技术使用者：北京交通大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15