[发明专利]一种基于动态最大流协调控制的交通网络拥堵解决方法

说明书

技术领域

本发明涉及道路交通拥堵协调控制问题，特别涉及一种基于动态最大流协调控制的交通网络拥堵解决方法。

背景技术

随着经济的快速发展，汽车保有量的不断增加，交通拥挤已成为世界各国共同关注的焦点和急需解决的重要问题，交通拥挤同时也造成了严重的环境污染，在9种主要的空气污染物质中，6种直接或间接地与汽车尾气排放有关，堵车状态下汽车排出有害物质浓度比正常行驶时高出 5~6倍；此外，交通拥挤与交通事故是城市交通共生的两大问题。一方面，城市交通高峰时期密集的交通流，使得交通事故频发，极易引发严重的交通拥挤；另一方面，当堵车发生时，车辆驾驶员因为过度等待，容易失去耐心，使得交通事故发生的几率大大增加；可见交通拥挤已经成为影响全球城市可持续发展的一个全局性问题。

由于交通拥挤问题的严重性，国内外已有众多学者开展了研究，目前缓解交通拥挤主要工作基本集中在常发性和偶发性拥挤的控制策略，特别是城市交通网的协调控制策略；解决或缓解常发性拥挤的对策主要是扩大供给和抑制需求两方面，这些策略概括为车辆需求控制、几何改善和对交通需求的管理三方面；车辆需求的控制采取以下几种技术：车道入口控制、车道主线控制、优先通行权的控制、区域通道控制和区域收费控制；城市道路交通常发性拥挤控制的另一种方法是改善瓶颈路段的通行能力，其基本解决方法是通过路面的路肩重新划分车道或通过整个横断面的改建来增加车道，或在原有的线路上附加支线；第三种方法是对交通需求的管理，这种方法可降低高峰期交通需求，它强调减少车辆使用以及鼓励非高峰期使用快速车道。所用技术包括合用车、停车换乘和改进公共交通服务等，如：交通需求高峰的分散、汽车的有效利用、改进公共交通服务等；对偶发性事件的控制策略主要为：1）建立监视系统：及时发现并鉴定事件的性质，确定适当的行动。包括人工监视、检测器监视、闭路电视和空中监视等；2）建立事件服务系统：发生交通事故时，及时提供紧急服务（救护车、清障车等）；车辆发生故障时，提供维修服务，以帮助陷于困境的汽车驾驶员迅速排除引起延误的事件；3）提供驾驶员信息系统：在交通事件可能影响的范围内，为驾驶员提供信息。

在城市交通网中, 交通干道承担了大量的交通负荷，研究城市干道交通控制策略，提高交通干道的协调控制效果，对减少干道上的停车率与交通延误，改善城市道路交通状况具有重大意义。城市干道交通信号的协调控制是城市交通控制中易于实现且应用广泛的一种控制方式，也是城市交通区域协调控制的基础；现在很多研究工作大都是集中与主干道协调控制和网络最优化的区域交通控制等方面；这些控制大都是国外在交通未堵塞情况下的提出的，由于交通网络的协调和优化周期较长，特别是难以动态获取完整交通流数据等问题，使得这些方法在城市交通局域网络控制中失效。

发明内容

为了克服现有交通网络协调和优化控制周期长和经常失效问题，本发明提供了一种基于动态最大流协调控制的交通网络拥堵解决方法，该方法根据交叉路口各方向的排队长度、路段交通流现状得到标记动态通行能力大小的交通网络图形结构，通过确定交通网络动态最大流对应的最小割集，重点协调局域交通网络的瓶颈，将大规模的网络优化转化为网络最小割集的协调控制问题，提高了整体交通网络的协调控制能力。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案：一种基于动态最大流协调控制的交通网络拥堵解决方法，其特点是包括以下步骤：

1. 根据交叉路口各方向的排队长度、路段交通流现状得到标记动态通行能力大小的交通网络图形结构；动态路段的车辆通行能力（当量车辆数/单位时间）按照该路段直行、右转、左转定义，以东西与南北方向交叉路口为例： 

车辆在向南方向行驶：                                                

车辆在向北方向行驶：

车辆在向东方向行驶：

车辆在向西方向行驶：