[发明专利]一种城市高密度路网混合交通流元胞传输仿真预测方法

权利要求书

1.一种城市高密度路网混合交通流元胞传输仿真预测方法，其特征在于，包括：以城市高密度路网区域作为建模对象，以路网区域内道路的边界端作为交通流输入位置和输出位置，输入位置与输出位置之间的路段包括城市快速路基本路段、出入匝道和互通立交，以及城市非快速路基本路段和交叉口，对所述输入位置与输出位置之间的路段进行元胞划分，分为路段元胞、交织元胞和交叉口元胞三种元胞，对所述三种元胞建立混合交通流元胞传输模型，根据所述混合交通流元胞传输模型对城市道路路网状态进行仿真预测。

2.根据权利要求1所述的元胞传输仿真预测方法，其特征在于，根据交通流量守恒理论，所述混合路网元胞传输模型包括元胞i内的交通流密度ρ_i更新公式以及车辆数n_i随时间变化的更新公式，分别为：

n_i(k+1)＝ρ_i(k+1)*l_i

式中，ρ_i(k)表示元胞i在第k个时间步长内的交通流密度；表示元胞i在第k个时间步长内的交通流输入量；表示元胞i在第k个时间步长内的交通流输出量；ΔT表示元胞更新的时间步长时间值；l_i表示元胞i的长度；n_i(k+1)表示元胞i在第k+1个时间步长内所包含的车辆数。

3.根据权利要求2所述的元胞传输仿真预测方法，其特征在于，所述交织元胞分为分流元胞或合流元胞。

4.根据权利要求2所述的元胞传输仿真预测方法，其特征在于，所述交叉口元胞分为左转元胞、直行元胞或右转元胞。

5.根据权利要求2所述的元胞传输仿真预测方法，其特征在于，所述路段元胞仅存在基本路段交通流，路段元胞i的交通流量更新由上游元胞的最大发送交通流量和元胞i的最大接收流量决定，表达式为：

式中，S_i-1(k)表示元胞i-1在第k个时间步长内能够发送的最大交通流量，R_i(k)表示元胞i在第k个时间步长内能够接收的最大交通流量，表达式分别为：

式中，表示元胞i-1的最大通行交通流量；表示元胞i-1在第k个时间步长内的自由流速度；表示元胞i的最大通行交通流量；表示拥挤状态下元胞i的拥挤波波速；表示元胞i的阻塞密度。

6.根据权利要求3所述的元胞传输仿真预测方法，其特征在于，所述交织元胞的交通流量更新由主路元胞交通流和匝道元胞交通流的合流与分流特征决定，当交织元胞为合流元胞时，所述交织元胞的交通流量更新表达式为：

当交织元胞为分流元胞时，所述交织元胞的交通流量更新表达式为：

式中，表示在第k个时间步长内由元胞i-1进入元胞i的交通流量，表达式为：

式中，r_i(k)表示在第k个时间步长内通过出入匝道与元胞i合流或者分流的交通流量，当r_i(k)为合流交通流量时，表达式为：

当r_i(k)为分流交通流量时，表达式为：

式中，表示元胞i在第k个时间步长内的交通流输出量，表达式为：

式中，G_i(k)表示在第k个时间步长内入口匝道汇入元胞i的最大交通流量；α_i(k)表示在第k个时间步长内入口匝道汇入元胞i的交通流量占合流区总交通流量的比例；β_i(k)表示在第k个时间步长内元胞i通过出口匝道汇出的交通流量占分流区总交通流量的比例。

7.根据权利要求4所述的元胞传输仿真预测方法，其特征在于，所述交叉口元胞的交通流量更新由最大发送交通流量、各方向车道的输入流量和各方向对应出口道的最大接收流量决定，表达式为：

式中，R_i,L(k)、R_i,M(k)以及R_i,R(k)分别表示在第k个时间步长内，元胞i作为交叉口入口元胞时，其他交叉口出口元胞的左转、直行以及右转的最大接收交通流量；以及分别表示在第k个时间步长内元胞i输入交通流量中的左转、直行以及右转交通流量，表达式分别为：

式中，γ_L(k)、γ_M(k)以及γ_R(k)分别表示在第k个时间步长内元胞i输入交通流量中的左转、直行以及右转交通流量占总输入量的比例；

当交叉口元胞为左转元胞时，所述交叉口元胞的输出交通流量表达式为：

当交叉口元胞为直行元胞时，所述交叉口元胞的输出交通流量表达式为：

当交叉口元胞为右转元胞时，所述交叉口元胞的输出交通流量表达式为：