[发明专利]城市交通网络中的交通瓶颈识别方法

摘要

本发明公开了一种复杂交通环境中交通瓶颈的识别方法，主要解决现有技术不能满足当前交通需求而导致的交通严重拥堵的问题。其实现步骤为(1)将实际交通网络抽象的复杂网络用一个无向有权图表示；(2)使用容限配流法对抽象后的网络拓扑图进行用户平衡配流；(3)为网络中各个路段分配权值，权值为每个路段上的零流阻抗；(4)根据分配权值后的网络，寻找零流阻抗最小支撑树；(5)对步骤(4)中得到的最小支撑树中的瓶颈的重要程度进行优先级排序。本发明能为交通管理部门提供瓶颈的重要程度定量描述，使其能准确地把握交通瓶颈的分布特征，合理地规划交通网络拓扑，将路网各个路段的交通需求与通行能力匹配，可用于一体化交通疏导系统。

主权项

城市交通网络中的交通瓶颈识别方法，包括如下步骤：(1)对于一个已知的实际城市交通网络，利用原始法将该网络抽象为一个无向有权图，用G＝(V,K,t)表示，其中，V为顶点集合，对应于实际交通网络中的交叉路口；K为边集合，对应于实际交通网络中的路段；t为边的权值，对应于车辆驶过相应路段所花费的时间；(2)利用重力模型预测起讫点对r‑s上的交通需求量：其中，kr、ks分别表示路径的起点r和讫点s所连接的边的数量，lrs表示从起点r到讫点s的最短路径的边的数目，所有起讫点对r‑s上的交通需求量qrs构成O‑D矩阵；(3)对无向有权图G进行交通流量分配，将预测得到的所有起讫点对上的交通需求量按照平衡配流的原则分配给网络中的各个路段，得到各路段上的交通流量其中a表示路段，n表示迭代次数；(4)为网络中每个路段分配权值，即路段a的权值为其对应的零流阻抗t0a，t0a＝γ(ki+kj)；(5)寻找零流阻抗t0a最小支撑树MC：5a)输入无向有权图G＝(V,K,t)，其中t＝t0a；5b)令U为最小支撑树顶点集合，E为边集合；5c)初始化：令U＝{V0}，其中V0为集合V中任意一个节点，E为空集；5d)重复以下操作，直到U＝V：5d1)在边集合E中选取权值最小的边<u,v>，其中u＝U,v＝V‑U，将其加入支撑树中，若同时存在多条边均满足上述条件，则任选其一即可；5d2)将找到的边的顶点v加入集合U中；5e)用最小支撑树顶点集合U和边集合E来描述最终得到的最小支撑树；(6)对最小支撑树中的瓶颈路段的重要程度进行排序：6a)计算每个起讫点对r‑s之间的最短路径v上的初始阻抗crs0=Σacaδavrs,]]>其中，ca表示路段a上的交通阻抗，t0a表示路段a上的零流阻抗，t0a＝γ(ki+kj)，参数γ为0到1间的随机数，ki、kj分别表示路段a两个端节点i和j所连接的边的数量，xa为路段a上的流量，Ua表示路段a的通行能力，α、β为两个不同的参数，α＝0.15、β＝4，用于表示路段a是否在最短路径v上，若是，则否则，6b)计算网络有效性E0：E0=1N(N+1)Σi≠jdij,]]>其中，N为网络中总的节点个数，dij为从节点i到节点j的最短路径的边数目；6c)去除起讫点对r‑s上的某路段a后，返回步骤(3)，重新进行平衡配流，并计算去除路段a后此起讫点对之间的阻抗得到路段a去除前后起讫点对r‑s上费用的差值若去除路段a后起讫点对不再连通，则设阻抗为无穷大；6d)去除起讫点对r‑s上的某路段a后，重新计算网络有效性Ea，得到路段a去除前后网络有效性的差值ΔEa＝Ea‑E0；6e)通过算式得到路网中每个路段的重要程度的定量描述，其中，Drs表示路径的起点r和讫点s之间实际存在的交通需求，Ima为路网中每个路段重要程度；6f)对路网中每个路段的重要程度进行排序，得到交通瓶颈的缓解优先级，最终指导交通疏导措施的实施。