[发明专利]一种基于多车道元胞传输模型的匝道区域交通仿真方法

权利要求书

1.一种基于多车道元胞传输模型的匝道区域交通仿真方法，其特征在于，具体步骤如下：

(1)根据高速公路匝道区域主线和匝道的连接关系，建立上匝道和下匝道区域的道路元胞和车道元胞的拓扑结构；

(2)计算上匝道和下匝道区域的道路元胞之间传递流量；

(3)分别对上匝道和下匝道区域内的道路元胞之间的传递流量在主线车道元胞和匝道车道元胞间进行分配，获得各车道元胞之间的传递流量，进而计算各车道元胞的输入流量和输出流量；

(4)根据各车道的输入流量和输出流量，结合当前时刻车道的车辆数，计算下一时刻车道的密度、流量和速度，并汇总计算得到道路元胞的平均密度、流量和速度，完成匝道区域的交通仿真。

2.根据权利要求1所述的一种基于多车道元胞传输模型的匝道区域交通仿真方法，其特征在于：所述步骤(1)包括如下步骤：

(1.1)将匝道区域的主线划分为主线上游道路元胞u和主线下游道路元胞d两个道路元胞，匝道设置为一个匝道道路元胞r；

(1.2)根据匝道与主线的连接关系，建立道路元胞的拓扑关系：将主线上游道路元胞u与主线下游道路元胞d相连；在上匝道区域时，将匝道道路元胞r与主线下游道路元胞d相连；在下匝道区域时，将主线上游道路元胞u与匝道道路元胞r相连；

(1.3)结合主线和匝道的车道宽度和车道数，分别将主线的道路元胞和匝道的道路元胞划分出多个车道元胞，并根据当前时刻各车道的真实车辆数，对每个车道元胞设置车辆密度属性；

(1.4)根据匝道区域白色实线和白色虚线的情况，对于能够通过车辆换道实现互通的车道，将其所对应的车道元胞之间进行相互连接，采用邻接表方法，建立车道元胞的拓扑关系。

3.根据权利要求1所述的一种基于多车道元胞传输模型的匝道区域交通仿真方法，其特征在于：所述步骤(2)包括如下子步骤：

(2.1)根据主线和匝道的车道元胞的密度和交通流基本图，计算每个车道元胞的可驶出交通流量和可容纳交通流量；

(2.2)将主线和匝道的道路元胞内的所有车道元胞的可驶出交通流量求和、可容纳交通流量求和，求和结果作为主线和匝道的道路元胞的可驶出交通流量和可容纳交通流量；

(2.3)当主线上游道路元胞u和匝道道路元胞r的可驶出交通流量之和小于或等于主线下游道路元胞的可容纳交通流量时，上匝道区域各道路元胞之间的传递流量的计算公式为：

式中，Q_u,d为主线上游道路元胞u到主线下游道路元胞d的传递流量，Q_r,d为匝道道路元胞r到主线下游道路元胞d的传递流量，S_u为主线上游道路元胞u的可驶出交通流量，S_r为匝道道路元胞r的可驶出交通流量；

(2.4)当主线上游道路元胞和匝道道路元胞的可驶出交通流量之和大于主线下游道路元胞的可容纳交通流量时，上匝道区域各道路元胞之间传递流量的计算公式为：

式中，J_d为主线下游道路元胞d的可容纳交通流量，p为主线向下游汇流的优先级，mid表示取中位数；

(2.5)下匝道区域各道路元胞之间传递流量的计算公式为：

式中，Q_u,r为主线上游道路元胞u到匝道道路元胞r的传递流量,J_r为匝道道路元胞r的可容纳交通流量。