[发明专利]一种基于网络流的大范围高速路网动态配流方法

说明书

一种基于网络流的大范围高速路网动态配流方法。本发明公布了一种基于网络流的事件条件下大范围高速路网动态配流方法，首先加载路网和事故路段信息，计算瘫痪路网，生成新的路网结构；再根据新的路网结构、路段实时流量和路段组成成分等信息更新实时OD矩阵；然后根据实时OD矩阵迹路段实时流量计算所有收费站限流情况；最后根据实时OD矩阵及路段实时流量计算每个OD对流量的分配方式，由此获得从每个路网节点流向各个路段的最优流量和路网内各路段分配后的最优实时流量。本发明具有可覆盖路网面积大、运算成本低和结果实时性强等优势，在真实路网规模下可高效生成配流方案，解决事件条件下交通流组织问题，满足实际应用需求。

技术领域

本发明属于智能交通技术领域，涉及一种以网络流为基础的事件条件下的大范围高速路网动态配流的方法。

背景技术

随着我国经济的快速发展，高速公路交通的发展和管理效率的提高变得至关重要。交通事故，气象灾害，改扩建等各类型事件都会影响高速公路网的运行效率。根据事件特征，高速公路容量，实时流量和OD进行动态配流，是降低事件影响，提升事件条件下高速公路网运行效率的有效方法。

现有交通流动态分配方法主要有两个分支：仿真方法与解析方法。其中，解析方法主要包括数学规划模型，最优控制模型和变分不等式等三种模型。但是，这些方法都存在一定的局限性。仿真方法分析能力差，不能从模型本身分析模型的精度及其解的收敛性。灵敏度较低，不适合用于影响因素复杂多变的情况。对于解析方法，首先，这类方法相关参数必须是给定的，很难根据实时的交通状况做出相应的调整；其次，只能根据当前的交通状况信息来做出判断，而不具备对后续行车路线进行预测的功能，提供的动态出行路径可能与用户所期望最优路径相距甚远；第三，只适用于简单网络，应用于真实路网时需要降低精度，或者极大的提高运算代价，导致时效性极差。总之，目前常用的交通流动态分配方法都存在一定程度的优缺点，没有任何一种方法能够适用于所有的工况。

网络流是一种类比水流的解决问题方法，与线性规划密切相关。网络流方法可容纳的要素多，特别是权的类型众多，不仅有表示容量和流量的权，还可以根据实际情况选择表示费用的权。容量不仅有上界，也可以增加下界。这些多变的因素，使网络流方法解决现实问题有很好的适用性。但是，目前尚缺少以网络流方法为基础，针对事件条件下大范围高速路网进行实时动态配流的有效方法。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种基于网络流的事件条件下大范围高速路网动态配流方法，首先加载路网和事故路段信息，计算瘫痪路网，生成新的路网结构；再根据新的路网结构、路段实时流量和路段组成成分等信息更新实时OD矩阵；然后根据实时OD矩阵迹路段实时流量计算所有收费站限流情况；最后根据实时OD矩阵及路段实时流量计算每个OD对流量的分配方式。本发明在真实路网规模下依然可以高效生成配流方案，解决事件条件下交通流组织问题，满足实际应用需求。

本发明提供的技术方案是：

一种基于网络流的事件条件下大范围高速路网动态配流方法，所述方法以高速公路路段实时流量、流量组成成分以及历史和实时OD(Original Destination)为输入数据，根据自定义的费用类型，获取事件条件下，从每个路网节点流向各个路段的最优流量，以及路网内各路段分配后的最优实时流量。具体包括如下步骤：

1)获得进出口收费站的OD矩阵；根据路网结构和事件信息，对路网进行重构，得到新的路网结构；

2)针对新的路网结构，根据路段实时流量、组成成分、自由流通行时间、最大通行能力和路网收费站未来Δt时间内的预测流入高速流量，实时更新进出口收费站的OD矩阵，获得实时OD矩阵；

3)根据实时OD矩阵和路段实时流量，基于最大流思想，使用Dinic算法求解网络中每一个入口收费站到所有出口收费站的最大流，根据此计算每个入口收费站的限制流量计算出每个收费站的限流情况，再次更新实时OD矩阵，得到限流实时OD矩阵；