[发明专利]单向路网交通配流的电路模拟装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种电路模拟装置，尤其涉及一种单向路网交通配流的电路模拟装置。

背景技术

路网上的交通配流是将出行起讫点对(OD pair)之间的出行需求按照出行者对目的地和路径的选择原则分配到各条道路上以得到各路段的交通流量，从而复现实际的交通运行状况或者虚拟未来的交通运行状况的过程，旨在为路网规划、设计、管理与优化提供依据。

由于问题的复杂性以及涉及未来交通状况的预测，目前在科研与工程领域，交通配流过程一般借助交通分析模型通过数学计算实现，本质上属于数字仿真。此类数字仿真方法尽管具有经济、灵活等优点，但是建模与求解过程十分复杂，尤其缺乏物理仿真所特有的直观、形象，不利于非专业人员掌握和应用。

发明内容

本发明克服了现有技术中的缺点，根据单向路网与电路系统之间的相似原理，提供了一种简便易行且模拟的准确性高的单向路网交通配流的电路模拟装置及方法。

为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种单向路网交通配流的电路模拟装置，包括路段组件及用于代表路段交叉口的交叉节点，所述的路段组件包括2组首尾相连的单向路段组件且以2组首尾相连的单向路段组件的连接点为路段组件两端，路段组件设在代表同一路段两端交叉口的两交叉节点之间且路段组件的两端分别与所述的两交叉节点连接，所述的单向路段组件由内置电源、二极管、非线性电阻及微型电流计串联构成，在能够代表路网交通起讫点的交叉节点之间连接有恒流源。

本发明首先根据单向路网与电路系统之间的相似原理，设计出与单向路网中单向路段、起讫点对相对应的电路组件，单向路段组件由电阻、内置电源、二极管及电流计四类元件组成，起讫点对组件由恒流源组成，起点接恒流源正极、讫点接负极。再根据单向路网的拓扑结构，在面包板上用导线将上述元件连接构建出完整的电路网络。最后接通电源待电路稳定后，便可根据电流计的示数得到各条路段的交通流量、流向，并通过测量电阻两端电压得到路段行程时间。

所述电阻由不同成分、不同配比及不同结构的合金材料制成，调整合金材料的成分、配比及结构来控制电阻的电压-电流特性，并配合内置电源，使电压-电流特性与对应路段的行程时间-交通流量特性一致。二极管用于限定电阻电流的流向，电流计用于读取流经导体的电流值以及电流的方向。

本发明简便易行，模拟装置制作方便，操作简单，方法直观、形象，便于各类人员理解和应用。

附图说明

图1是路段组件示意图；

图2是起讫点对组件示意图；

图3是模拟装置器材示意图；

图4是实施例对应的路网图；

图5是实施例对应的电路图。

图中：电阻1  内置电源2  二极管3  微型电流计4  单向路段5  路网节点6  出行起点7  出行讫点8  恒流源9  恒流源正极10  恒流源负极11  面包板12  导线13

具体实施方式

一种单向路网交通配流的电路模拟装置，包括路段组件I及用于代表路段交叉口的交叉节点II，所述的路段组件I包括2组首尾相连的单向路段组件且以2组首尾相连的单向路段组件的连接点为路段组件两端，路段组件I设在代表同一路段两端交叉口的两交叉节点之间且路段组件I的两端分别与所述的两交叉节点连接，所述的单向路段组件由内置电源2、二极管3、非线性电阻1及微型电流计4串联构成，在能够代表路网交通起点10、讫点11的交叉节点之间连接有恒流源9。

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：

1、利用电路系统模拟单向路网交通配流的原理

在电路网络中，电流表征的是电子的流动；在交通网络中，交通流量表征的是车辆的流动，两者存在着极大的相似性，因此可用电流来比拟交通流量。相关资料表明，部分合金材料导体两端的电压随着电流的增大而出现非线性增长的趋势，而路网中的交通阻抗使得路段行程时间随路段流量增长而呈非线性增长(即道路拥挤效应，通常用BPR函数描述)，这两种非线性特征相似，故电阻与交通阻抗、电压与行程时间也可一一对应。

电路网络中恒流源的正极和负极分别与单向路网中出行起点和讫点相对应，恒流源的电流值对应起讫点对之间的出行量。在电路稳定之后，导体中的电流具有确定的方向(即单向性)，且连接恒流源正极与负极之间的各条连通路径上的电压降相等。对于单向路网，当网络中的交通流达到平衡后，路段上的交通流具有确定的方向，且起讫点对之间的各条连通路径上的行程时间相等。因此，电路中的电流分配过程与路网中的交通配流过程以及它们的平衡条件也是相似的。