[发明专利]一种面向交通管理者的路网通行效率变化率计算方法

摘要

本发明公开了一种面向交通管理者的路网通行效率变化率计算方法。本发明包括选择并计算得到单位时间路网平均行程速度和路网运输效能；对平均行程速度和路网运输效能按路网行驶车辆数分组处理，界定二者与路网行驶车辆数的映射关系；定义路网通行效率分组综合变化率并计算权重的取值；根据平均行程速度、路网运输效能以及指标权重计算路网在管控方案实施前后的通行效率综合变化率，对比分析通行效率变化情况。本发明弥补了原始路网通行效率变化率计算无法去除交流量影响的不足，有助于全面对比和评价城市道路交通路网通行效率，深入挖掘政策和措施潜力，为提升交通管理水平，提高路网通行效率提供数据支撑与决策依据。

主权项

一种面向交通管理者的路网通行效率变化率计算方法，其特征在于该方法包括以下步骤：c1、选择并计算得到用于表征路网通行效率的交通指标：路网平均行程速度和路网运输效能；c2、对路网平均行程速度和路网运输效能按路网行驶车辆数分组处理，计算不同管控方案下不同交通需求区间分别相对应的路网平均行程速度和路网运输效能变化率；c3、定义路网通行效率分组综合变化率，计算综合变化率中运输效能与平均车速的权重系数；c4、根据路网通行效率分组综合变化率，确定管控方案实施前后路网通行效率综合变化率的计算结果；步骤c1中，选择并计算得到路网平均行程速度和路网运输效能作为表征路网通行效率的交通指标：c11、确定所需计算的路网范围，将路网按照交叉口划分为不同路段并获取路段长度li；c12、确定各路段的车辆流量和速度的可获取性，包括但不限于线圈检测器数据，微波数据，卡口数据；c13、确定数据采样间隔：选取采样间隔为15分钟；c14、通过检测设备获取每一个采样间隔内每个断面的交通流量和速度数据；c15、对步骤c14中获取的各路段断面的交通流量和速度进行处理，得到路网的运输效能和路网平均速度；c16、在同时段分别对交通措施或政策实施前后采集数据并处理，得到对比数据集；步骤c14中对于每个断面的检测器，获取每一个采样间隔内交通流量和速度，具体包括：c141、获取交通流量参数；每一个采样间隔内通过断面的车辆数；qi(k)＝ni(k)式中：i——路网中第i个路段断面；k——第k个采样间隔；qi(k)——第k个采样间隔第i个路段断面的交通流量；ni(k)——第k个采样间隔第i个路段断面上通过的车辆数；c142、获取交通速度参数；每一采样间隔内平均速度即通过检测设备的所有车辆的平均速度；vi(k)=Σj=1ni(k)vij(k)qi(k)]]>式中：vi(k)——第k个采样间隔第i个断面车辆的平均速度；vij(k)——第k个采样间隔第i个断面上第j辆车通过检测设备时的速度；步骤c15对步骤c14中获取的各路段断面的交通流量和速度进行处理，得到路网的运输效能和路网平均速度，具体包括：c151、计算每个路段的运输效能；所谓运输效能，指单位时间内网络交通流中所有车辆行驶的总里程，每个路段的运输效能可用下式计算得出，即：pi(k)＝(q'i(k)+qi(k))×li式中：pi(k)——第i个路段在第k个采样间隔内的运输效能；q'i(k)、q”i(k)——分别为路段上行方向和下行方向的流量；li——第i个路段的长度；c152、计算路网的运输效能；路网运输效能为各路段运输效能的总和，即：P(k)=Σi=1npi(k)]]>c153、计算路网的平均速度；路网的平均速度取路段速度的加权平均值，即：V(k)=Σi=1nSi(k)vi(k)liΣi=1nSi(k)li]]>式中：V(k)——第k个采样间隔内路网平均行程车速；Si(k)——第k个采样间隔内路段单元i的负荷度，无量纲；li——路段单元i的长度；vi(k)——第k个采样间隔内路段单元i的平均速度；路段单元的负荷度用下式计算，即：Si(k)＝12qi(k)/Ci式中：Ci——路段单元i的设计通行能力，veh/h，可从道路规划设计部门获取；c16分别对交通措施或政策实施前后同时段采集数据并处理，得到对比数据集；具体包括：c161、对于每一个运输效能数据P(k)，都有一个与之对应的路网在运车辆数N(k)＝∑q(k)，用(N(k)，P(k))表示；分别整理得到交通措施或政策实施前后同时段获取的数据集，即：{(N(1),P(1)),(N(2),P(2)),(N(3),P(3))......(N(j),P(j))}{(N'(1),P'(1)),(N'(2),P'(2)),(N'(3),P'(3))......(N'(j),P'(j))}c162、对于每一个路网平均速度数据V(k)，都有一个与之对应的路网在运车辆数N(k)＝∑q(k)，用(N(k),V(k))表示；分别整理得到交通措施或政策实施前后同时段获取的数据集，即：{(N(1),V(1)),(N(2),V(2)),(N(3),V(3))......(N(j),Vj)}{(N'(1),V'(1)),(N'(2),V'(2)),(N'(3),V'(3))......(N'(j),V'(j))}；步骤c2中对路网平均行程速度和路网运输效能按路网行驶车辆数分组处理，计算不同管控方案下不同交通需求区间分别相对应的路网平均行程速度和路网运输效能变化率，这样剔除交通需求对指标的影响；具体过程包括：c21、对路网平均行程速度、路网运输效能按路网行驶车辆数分组处理；c22、分别计算两种方案下的路网运输效能、路网平均速度的变化率；c21步骤具体包括：c211、将运输效能数据集分组，分组组数和组距由以下公式确定，即：K＝1+3.322lg jl=max(Nj,N′j)-min(Nj,N′j)1+3.3lgj]]>式中：K——分组组数；j——运输效能数据个数；l——区间间隔大小；max(Nj,N'j)、min(Nj,N'j)——调查时间间隔内的两期数据集中路网车辆数的最大值和最小值；c212、剔除分组后某一方案数据为空的分组，即如果方案一数据集或者方案二数据集落在某分组k中的数据为空，则剔除该分组的其它数据；c22步骤具体包括：c221、对每一个方案数据集处理后的分组数据，用每组数据的算术平均值表征该交通需求内的运行效率；第k个车辆数间隔内的路网运输效能和路网平均速度计算公式为：P‾k=1mΣi=1mPki]]>v‾k=1mΣi=1mvki]]>式中：——第k组数据的运输效能数据均值；m——第k组数据的数据个数；Pki——第k组的第i个点所对应的路网运输效能；——第k组数据的路网平均速度均值；vki——第k组的第i个点所对应的路网平均速度；c222、计算两种方案的运输效能变化量和平均速度变化量；针对路网，分别用1和2表示前后两套管控方案，以所在分组的组中值即该组上下边界的车辆数中值为权重，计算在所有交通需求区间的运输效能的变化量和平均速度变化量，即：ΔPk=Σk=1K(P‾k2-P‾k1)·NkΣk=1KNk]]>Δvk=Σk=1K(v‾k2-v‾k1)·NkΣk=1KNk]]>式中：Nk——第k组的流量Nj组中值，即流量上下边界的中值；c223、计算不同分组下的运输效能变化率和平均速度变化率；步骤c221求出的是变化的绝对值，与上一期基准值相比得出变化率，即：ξkp=ΔPkP‾k1]]>ζkv=Δvkv‾k1]]>式中：——路网的综合运输效能变化率；——方案一数据的第k组综合运输效能数据的均值；——平均速度变化率；——方案一数据的第k组平均速度数据的均值；步骤c3中选取的分组综合变化率综合考虑运输效能和平均速度，利用交通需求组内中值作为该区间的路网运行车辆数特征值，并由路网平均速度和路网自由流速度确定权重系数；具体过程包括：C31、定义路网通行效率分组综合变化率，综合考虑不同交通需求的影响，提出路网通行效率分组综合变化率，即：式中：——路段综合效率变化率；——路段综合运输效能变化率；——路段平均速度变化率；θk——综合运输效能变化率与路段平均速度变化率的权重系数；C32、路网自由流速度的确定；城市道路自由流速度取该路段的限速值，路网的自由流速度为各路段自由流速度的加权平均值，即：vf=Σi=1n(vfi·li)Σli]]>式中：vf——路网的自由流速度；vfi——路网中第i个路段的自由流速度；n——路网中路段的总个数；C33、权重系数θ的确定；权重系数θ由路网平均速度V和路网自由流速度确定，即：θk=1-11+e-b(Vk-vf2)]]>其中：b=-2*ln0.00125vf;]]>步骤c4中，根据路网通行效率分组综合变化率，确定管控方案实施前后路网通行效率综合变化率的计算结果；具体过程包括：针对路网的交通需求区间，利用区间中值Nk作为该区间的交通需求特征值，并以此为权重计算整个交通需求范围内的综合变化率，比较不同方案的通行效率；方案二相对于方案一的通行效率综合变化率为：得出的变化率为正值，说明路网运行效率得以提升，变化率为负值，说明运行效率下降。