[发明专利]基于车道组及交叉口车流路径的城市网络交通流仿真模型

说明书

本发明公开了一种基于车道组及交叉口车流路径的城市网络交通流仿真模型，其包括：以基于车道组的宏观交通流模型为基础，简化了该模型中车道组车流转入过程；然后，针对车道组的宏观交通流模型对交通流溢出阻碍交叉口交通运行描述模拟的不足，依据交通流在车道组的转入转出原理，提出交叉口内车流路径的概念，用交叉口内车流路径上交通流转入转出过程模拟交叉口内所有可能的车流放行冲突阻碍情况；最后，建立了基于车道组及交叉口内车流路径的交通流宏观仿真模型。本发明克服了已有模型参数标定及系数计算复杂的缺陷，为城市交通拥堵主动防控及快速疏导问题的解决提供快速仿真方法支持。

技术领域

本发明涉及城市路网交通控制领域，尤其是指基于车道组及交叉口车流路径的城市网络交通流仿真模型。

背景技术

随着城市交通网络规模的不断扩大和交通流量的日益增加，交通控制问题优化除了面临复杂的时空性之外，还面临控制变量高维化压力，使传统的交通问题解决理论方法遇到了极大的挑战，如模糊控制、神经网络控制、Markov优化决策、Multi-Agent控制等。为了考虑交通流相互作用对交通控制控制问题优化影响，同时为了降低问题建模变量求解复杂性，随着计算机技术的飞速发展，以交通快速仿真为基础的交通控制问题优化方法应运而生。

交通仿真模型按其模拟车辆、人流在路网上的移动和处理信号灯的控制的精度，分为微观、中观、宏观三类。根据交通仿真的快速性以及交通控制问题的控制路网规模要求和控制实时性要求，网络交通流宏观仿真成为区域交通控制问题求解的有效辅助工具。YLiu提出了基于车道组的宏观交通流仿真模型，能够有效模拟路段上车辆到达、车辆运行、车辆排队、排队消散等一系列动态演化过程，并以车道组车辆转入被阻挡概率为基础，详细模拟车辆转入车道组的动态过程。但是，该模型忽略了交叉口受下游排队溢出影响时交通流运行模拟，因此在仿真模拟过饱和交通状态时存在不足。基于此，李轶舜通过分析车辆放行冲突点，计算交叉口内车流实时通过系数，模拟交叉口排队溢出导致车流放行受阻过程。张敏捷通过对交叉口内部空间依据进口道车道情况进行网格划分，采用网格描点的方法标记车流在交叉口内的放行路径，根据路径上网格点的车辆占有信息推导车流放行受阻情况。以上两种方法虽然弥补了原宏观交通流模型在交叉口内车流放行阻碍描述的空白，但是对阻碍系数的推导计算过程过于复杂，不利于模型的快速仿真，而且原模型中对车流并入车道组的过程的描述，特别是对车辆转入车道组阻碍系数的计算过程中复杂的参数标定，增加了不必要的模型仿真工作量和仿真结果的随机性。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于车道组及交叉口内车流路径的交通流宏观仿真模型，为城市交通拥堵主动防控及快速疏导问题的解决提供快速仿真方法支持。

为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为：基于车道组及交叉口车流路径的城市网络交通流仿真模型，包括以下步骤：

1)交叉口进口道车道组划分；

2)交叉口内车流路径划分；

3)提出基于车道组及交叉口车流路径的城市网络交通流仿真模型。

所述步骤1)包括以下内容：

1.1)交叉口进口道车道组划分；

1.2)基于车道组的网络交通流宏观仿真模型，其主要思想是将交通流划分为6个过程，即：交通需求产生、交通流上游到达、交通流排入路段车辆排队队尾、交通流转入车道组、交通流驶离停车线、交通流量守恒。本文对基于车道组的网络交通流宏观仿真模型的改进主要针对交通流转入车道组、交通流驶离停车线两个过程；

所述步骤2)包括以下内容：

2.1)定义交叉口内车流路径：车道组内某个方向的车流的离开车道组驶入交叉口出口道的过程中，车流在交叉口内的行驶路径称为一条交叉口内车流路径；

2.2)交叉口内车流路径划分；