一种面向高速公路诱导屏诱导的交通分配方法与流程

本技术涉及交通分配方法，尤其涉及一种面向高速公路诱导屏诱导的交通分配方法，属于交通分配。

背景技术：

1、交通诱导屏的诱导，通过道路布设的电子信息显示屏，展示前方道路路径的相关信息，将车辆诱导至非拥堵路径，以到达减少车辆出行延误、提高路网通行效率的目的，诱导屏的交通诱导是道路拥堵治理的常用措施。而动态交通分配(dta，dynamic trafficassignment)是交通诱导的关键技术，连接od(道路起终点，origin-destination)之间的道路有很多条，如何交通量正确合理地分配到o和d之间的各条路径上，是交通分配要解决的问题。通过交通分配可以决策将车辆往哪条路径上诱导、诱导的比例是多少，并且诱导后不会导致“拥堵转移”而产生新的拥堵点。

2、比较常用的交通分配方法，是相继平均法(msa，method of successiveaverages)、fw算法(frank-wolfe algorithm)等基于迭代的方法。以把用户均衡作为目标的相继平均法(msa)为例对这类方法进行说明，该算法的具体步骤如下：

3、1)初始化。在初始迭代n＝0中，根据各路段的自由流行驶时间(阻抗)，得到各od对之间的最短路径，并进行全有全无的分配，即将od交通量全部加载到最短路径上，从而得到路网中各路段的初始交通流量；

4、2)根据上一次迭代所得到交通流量分布情况，将od交通量按照给定路径放入路网中进行交通流量加载，得到各路段的行驶时间，更新各路段的阻抗；

5、3)根据更新后的路段阻抗，重新计算各od对之间的最短路径；

6、4)对于每对od，将od各条原有路径上的交通量按照1/(n+1)的比例转移到新生成的最短路径上，并据此更新od各条路径上的交通量；

7、5)如果连续两次迭代的结果相差不大或者迭代次数n达到预设的最大迭代次数，则停止计算，从而得到最终的分配结果。否则令n＝n+1，返回第2步。

8、交通分配的过程，未考虑交通诱导屏的实际显示问题，可能导致分配结果不可用。如果一对od之间仅两条路径，则通过上述方法得到的最优路径分配结果，可能是某一条路径上一定比例的车辆要往另外一条路径上转移，此时该诱导屏上按照一定的时间比例显示建议车辆走要转移到的那条路径即可。

9、但如果一对od之间有3条及以上路径，则上述方法得到的最优分配结果，可能是某一条路径上的车辆需要转移到其他多条路径，且需要转移的比例还可能是不一致的。此时，很难通过诱导屏有限的显示空间传达该分配结果对应的诱导方案。诱导屏上可显示的内容有限，尤其是高速公路路网场景下，其对应的诱导屏显示的内容不宜过多，驾驶员可能来不及看清和理解，通常是诱导屏显示一条建议行驶的路径即可。

技术实现思路

1、在下文中给出了关于本发明的简要概述，以便提供关于本发明的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图确定本发明的关键或重要部分，也不是意图限定本发明的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。

2、鉴于此，为解决现有技术中存在交通分配未考虑诱导屏显示约束，分配方案难实施的技术问题，本发明提供一种面向高速公路诱导屏诱导的交通分配方法。

3、方案一、一种面向高速公路诱导屏诱导的交通分配方法，包括以下步骤：

4、s1.根据诱导屏覆盖范围的道路拥堵情况，判断是否启动诱导，方法是：分别设定拥堵等级、拥堵持续时间和拥堵连续路段的长度阈值，当预测时段的车辆行驶路径的拥堵等级、拥堵持续时间和拥堵连续路段的长度超过了设定的阈值，启动诱导执行s2，否则不进行操作；

5、s2.同时考虑用户均衡和系统最优两类目标，采用msa方法对诱导屏覆盖范围内指定时段行驶车辆的路径重新分配，当路径分配结果满足迭代终止条件，则输出建议行驶路径及目标诱导比例，包括以下步骤：

6、s21.以用户均衡为目标，采用msa方法进行路径交通流量重新分配；包括以下步骤：

7、s211.初始化，以当前实际的车辆路径流量分配结果作为初始解，迭代次数n＝1；

8、s213.找到每个诱导屏对应od的诱导路径中，按照当前实际分配结果，计算路径行程时间，将行程时间最短的路径作为该诱导屏od对应的原始最优路径；

9、s214.对每个诱导屏od，筛选行程时间最小的路径作为当前最优路径，若当前的最优路径为原始最优路径，则将原始最优路径以外的其他全部路径的流量，按照1/(n+1)的比例，转移至原始最优路径；若当前的最优路径不是原始最优路径，则将原始最优路径的当前流量的1/(n+1)转移到其他全部路径上，每条其他路径获得的转移流量按照各自的当前流量按比例分配；

10、s215.按照新分配的流量重新计算各路径的行程时间；

11、s216.判断是否满足收敛条件，若收敛，则终止计算，输出当前解；若不收敛，则返回s214，迭代次数n←n+1；收敛条件包括：①相同od的有分配流量的各条路径，行程时间的差值小于预设的阈值；②迭代次数大于预设的阈值；满足任意一个收敛条件，则视为收敛；

12、s22.以系统最优模型为目标，采用msa方法进行路径交通流量重新分配，包括以下步骤：

13、s221.初始化，以当前实际的车辆路径流量分配结果作为初始解，迭代次数n＝1；

14、s222.找到每个诱导屏对应od的诱导路径中，按照当前实际分配结果，计算路径边际行程时间，将路径边际行程时间最短的路径作为该诱导屏od对应的原始最优路径；

15、s223.对每个诱导屏od，筛选边际行程时间最小的路径作为当前最优路径，若当前的最优路径为原始最优路径，则将原始最优路径以外的其他全部路径的流量，按照1/(n+1)的比例，转移至原始最优路径；若当前的最优路径不是原始最优路径，则将原始最优路径的当前流量的1/(n+1)转移到其他全部路径上，每条其他路径获得的转移流量按照各自的当前流量按比例分配；

16、s224.按照新分配的流量重新计算各路径的边际行程时间；

17、s225.判断是否满足收敛条件，若收敛，则终止计算，输出当前解；若不收敛，则返回s233，迭代次数n←n+1；收敛条件包括：①相同od的有分配流量的各条路径，边际行程时间的差值小于预设的阈值；②迭代次数大于预设的阈值；满足任意一个收敛条件，则视为收敛；

18、s23.基于用户均衡和系统最优模型为目标，通过加权进行路径交通流量重新分配，具体是：

19、预设的用户均衡和系统最优模型的权重α，取值范围为0到1，以用户均衡为目标得到的路径p的流量以系统最优为目标得到的路径p的流量则两类目标兼顾的路径p的流量：

20、

21、s24.对路径交通流量重新分配结果进行校核，s24具体是：

22、若用户均衡的原始最优路径和系统最优模型的原始最优路径不一致，且计算得到的目标诱导比例都大于0，则结果不符合输出条件，不做输出；若路径转移比例小于预设的阈值，则不做输出；

23、s25.校核后满足输出条件，则输出建议行驶路径及从其他各路径转移的目标诱导比例；

24、s3.根据预设的遵从诱导的比例，计算诱导信息显示时间，根据显示时间发布建议行驶路径，包括以下步骤：

25、s31.计算诱导信息发布的时长；

26、

27、其中，ti是诱导屏i的诱导信息发布的时长，di是诱导屏i的想要实施诱导方案的时段长，ki是诱导屏i的路径转移的目标比例，f是预设的出行者遵从诱导建议路径行驶的概率；

28、s32.将输出的建议行驶路径和发布的时长作为诱导发布的建议行驶路径和诱导信息显示时间。

29、优选的，行程时间和边际形成时间通过推演系统获取或根据下述公式计算：

30、

31、

32、其中，xa是路段a的交通需求流量，t(xa)是路段a在交通流量为xa的情况下的行程时间，是路段a按照自由流速度的行驶时间，ca是路段a的通行能力，是路段a在交通流量为xa的情况下的边际行程时间，t'(xa)是t(xa)的导数。

33、方案二、一种电子设备，包括存储器和处理器，存储器存储有计算机程序，所述的处理器执行所述计算机程序时实现方案一所述的一种面向高速公路诱导屏诱导的交通分配方法的步骤。

34、方案三、一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现方案一所述的一种面向高速公路诱导屏诱导的交通分配方法。

35、本发明的有益效果如下：本发明针对面向高速公路交通诱导屏的交通分配问题，提出一种兼顾用户均衡和系统最优模型两类目标的交通分配方法，基于相继平均法对指定时段经过诱导屏的车辆的路径进行重新分配，迭代过程中考虑高速路网行驶条件下，诱导屏的实际可显示信息约束，确保分配结果可用于诱导屏诱导，缓解道路交通拥堵、提高出行效率，兼顾了交通分配过程中的公平和效率。解决现有技术中存在交通分配未考虑诱导屏显示约束，分配方案难实施的技术问题。