CN102270387B - 一种公路交通疏导方法 - Google Patents

Abstract

一种公路交通疏导方法：当发现交通意外事件后，确定事发点N和事件引起的排队尾端位置M，与M直接相连的上游交叉口集合O₁，与N直接相连的下游交叉口集合D₁，交叉口集合O_i为与交叉口集合O_i-1中交叉口直接相连的上游交叉口集合，交叉口集合D_j为与交叉口集合D_j-1中交叉口直接相连的下游交叉口集合，疏导范围表示为

当n＝1，m＝1时，确定初始疏导范围(O₁，D₁)；采用基于增量分配的交通疏导方法，在疏导范围内对交通进行疏导；对疏导结果合理性判断：若疏导范围内各疏导路段的交通流量未超过其实际通行能力，则疏导结果合理，生成疏导方案，否则，扩大疏导范围，然后采用基于增量分配的交通疏导方法，在扩大后的疏导范围内对交通进行疏导。

Description

一种公路交通疏导方法

技术领域

本发明涉及在公路上发生突发交通事件导致拥堵排队后，根据事件引发的拥堵排队长度、事发路段周边路网布局及交通流量情况，确定交通疏导范围以及该范围内的疏导方案，为公路突发交通事件的处理、交通处置措施的实施提供依据。属于公路交通控制领域。

背景技术

公路上发生突发交通事件后，将严重影响交通的正常运行，需要及时对未进入拥堵路段的交通量进行合理疏导，避免交通拥堵恶化，缓解事件造成的不利影响。为了保证疏导的合理性，需要确定一种实用的疏导方法，生成有效的疏导方案。国内外学者在突发交通事件交通疏导方面进行了一些研究，但现有的研究存在一些不足：（1）已有的疏导模型或疏导方法多数针对于城市突发交通事件，由于公路网络结构及流量特点不同于城市道路网，已有疏导方法不能适用于公路突发交通事件下的疏导；（2）已有的交通疏导方法，建立的疏导目标基本围绕于网络费用最小、总时间最小或者可达性较好，疏导方案产生速度慢、效率低，而公路突发交通事件的处理对时间要求比较紧迫，所以应以快速疏导为目标，确定疏导方法。

经发明人长期研究发现，根据事件影响程度以及周边路段流量情况，可以合理确定交通疏导范围，确定各疏导起点疏导交通量，并结合改进的增量分配法，实现对拥堵排队点上游的交通量实施疏导，避免更大程度的拥堵排队，保证公路网最大程度地畅通，减少突发交通事件对公路网造成的负面影响，保障事件的快速处置。

发明内容

技术问题：

本发明的主要目的是提供一种公路交通疏导方法，该方法与突发交通事件影响程度及公路交通特性相适应，能起到及时有效缓解拥堵道路交通压力，避免影响周边道路上交通正常运行的作用。

技术方案：为达到上述目的，本发明提出的一种公路交通疏导方法，通过路网数据的采集，确定初始疏导范围，在初始疏导范围内按照所述交通疏导方法进行交通疏导，若疏导结果合理，则生成疏导方案；否则扩大疏导范围，在扩大后的疏导范围内再次进行交通疏导；以此循环，直至生成疏导方案。

具体疏导步骤为：

步骤（1）初始化：当发现交通意外事件后，确定事件发生点N和事件引起的排队尾端位置M，与M直接相连的上游交叉口集合O₁，与N直接相连的下游交叉口集合D₁，定义M上游的第i个交叉口集合O_i为与M上游的第i-1个交叉口集合O_i-1中交叉口直接相连的上游交叉口集合，其中i≥2且为正整数，并将O_i定义为第i级疏导起点集合；定义N下游的第j个交叉口集合D_j为与N下游的第j-1个交叉口集合D_j-1中交叉口直接相连的下游交叉口集合，其中j≥2且为正整数，并将D_j定义为第j级疏导讫点集合，疏导范围则表示为

其中n=1，2，3……，m=1，2，3……，当n=1，m=1时，确定初始疏导范围(O₁,D₁)，表示初始疏导范围内包含第1级疏导起点、第1级疏导讫点及疏导起点与疏导讫点之间的路段，

步骤（2）采用基于增量分配的交通疏导方法，在疏导范围内对交通进行疏导，

步骤（3）疏导结果合理性分析：若疏导范围内各疏导路段的交通流量未超过其实际通行能力，则疏导结果合理，生成疏导方案；否则，转至步骤（4），

步骤（4）扩大疏导范围：在疏导范围中，若n=m，则寻找与O_n直接相连的上游交叉口集合O_n+1，扩大后的疏导范围为

转至步骤（2）；若n≠m，则寻找与D_m直接相连的下游交叉口集合D_m+1，扩大后的疏导范围为

转至步骤（2），

所述的基于增量分配的交通疏导方法为：

步骤①确定疏导起点疏导量：起点的疏导总量q＝Q-C'，Q为事发路段M→N方向，在正常交通的情况下的交通量，

其中Q_k为正常交通情况下，疏导范围内各疏导起点流经事发路段的交通量，k=1，2，3……p，p为疏导范围内所有疏导起点的总数；C'为根据事发路段检测设备，实时采集的事发路段M→N方向的实际通行能力，事发后每一个疏导起点需要疏导的交通量 $\mathrm{\Δ}{Q}_k=Q_k\×\frac{q}{Q},$

步骤②疏导范围内各路段流量、路段行驶时间及路径行驶时间的初始化：将每一个疏导起点需要疏导的交通量ΔQ_k从疏导范围

内的含有事发路段交通量的路段上的正常交通流量中剔除，确定疏导范围

内的疏导前的各路段初始化流量q_r，其中r为疏导范围内的任意一条路段；将每一个疏导起点需要疏导的交通量ΔQ_k平均分为10份，即

根据疏导前经过初始化的各路段交通量q_r、路段实际通行能力c_r、路段自由流出行时间t_r ⁰，计算每个路段初始化行驶时间并计算起讫点路径行驶时间

其中，k表示第k个疏导起点，R_k表示第k个疏导起点的任一路径内所有路段的集合，

步骤③交通分配：以行驶时间最短为目标，将每一个疏导起点的交通量Δq_k分配到行驶时间最短的路径上，并更新各路段交通量q_r，

步骤④更新各起讫点的路径行驶时间：根据更新后的各路段交通量q_r、路段通行能力c_r、路段自由流出行时间t_r ⁰，更新每个路段的行驶时间 $t_r={t_r}^0[1+0.15{\left(\frac{q_r}{c_r}\right)}^4],$ 并重新计算起讫点路径行驶时间 $T_k=\underset{r\∈R_k}{\mathrm{\Σ}}{t}_r,$

⑤判定分配是否结束：如果交通分配次数已达10，结束分配；否则，转至步骤③。

有益效果：

本发明根据公路突发交通事件影响程度、事发路段周边路网流量状况，对拥堵排队点上游未到达拥堵路段交通量在周边路网上进行合理疏导，保证整个路网的畅通，同时为交通事件的处置提供更多的时间与空间支持。

1、提出了疏导范围扩大的方法，可以适应各种影响程度下的交通疏导，避免了受突发交通事件影响程度的制约，能够解决更大范围公路网的交通疏导问题，为疏导范围的确定提供了有效保障。

2、给出了各疏导起点具体疏导交通量的确定方法，为进行交通疏导提供了可靠的数据保障，避免了人为判断误差的出现；

3、将传统增量分配法步骤引入到疏导过程中，同时为与疏导时路段及流量参数的特殊性相适应，对其进行了修正，避免了增量分配法在疏导中的不适性。

附图说明

图1公路交通疏导方法流程图；

图2以增量分配法为核心进行交通疏导的流程图；

图3公路网示意图。

具体实施方式

步骤（1）初始化：当发现交通意外事件后，确定事件发生点N和事件引起的排队尾端位置M，与M直接相连的上游交叉口集合O₁，与N直接相连的下游交叉口集合D₁，定义M上游的第i个交叉口集合O_i为与M上游的第i-1个交叉口集合O_i-1中交叉口直接相连的上游交叉口集合，其中i≥2且为正整数，并将O_i定义为第i级疏导起点集合；定义N下游的第j个交叉口集合D_j为与N下游的第j-1个交叉口集合D_j-1中交叉口直接相连的下游交叉口集合，其中j≥2且为正整数，并将D_j定义为第j级疏导讫点集合，疏导范围则表示为

其中n=1，2，3……，m=1，2，3……，当n=1，m=1时，确定初始疏导范围(O₁,D₁)，表示初始疏导范围内包含第1级疏导起点、第1级疏导讫点及疏导起点与疏导讫点之间的路段，

步骤（2）采用基于增量分配的交通疏导方法，在疏导范围内对交通进行疏导，

步骤（3）疏导结果合理性分析：若疏导范围内各疏导路段的交通流量未超过其实际通行能力，则疏导结果合理，生成疏导方案；否则，转至步骤（4），其中公路路段实际通行能力可采用交通届公认的计算方法求解获得，参见徐吉谦主编的《交通工程总论》：75-76页，

步骤（4）扩大疏导范围：在疏导范围

中，若n=m，则寻找与O_n直接相连的上游交叉口集合O_n+1，扩大后的疏导范围为

转至步骤（2）；若n≠m，则寻找与D_m直接相连的下游交叉口集合D_m+1，扩大后的疏导范围为

转至步骤（2），

所述的基于增量分配的交通疏导方法为：

步骤①确定疏导起点疏导量：起点的疏导总量q＝Q-C'，Q为事发路段M→N方向，在正常交通的情况下的交通量，

其中Q_k为正常交通情况下，疏导范围内各疏导起点流经事发路段的交通量，k=1，2，3……p，p为疏导范围内所有疏导起点的总数；C'为根据事发路段检测设备，实时采集的事发路段M→N方向的实际通行能力，事发后每一个疏导起点需要疏导的交通量 $\mathrm{\Δ}{Q}_k=Q_k\×\frac{q}{Q},$

步骤②疏导范围内各路段流量、路段行驶时间及路径行驶时间的初始化：将每一个疏导起点需要疏导的交通量ΔQ_k从疏导范围

内的含有事发路段交通量的路段上的正常交通流量中剔除，确定疏导范围内的疏导前的各路段初始化流量q_r，其中r为疏导范围内的任意一条路段；将每一个疏导起点需要疏导的交通量ΔQ_k平均分为10份，即

根据疏导前经过初始化的各路段交通量q_r、路段实际通行能力c_r、路段自由流出行时间t_r ⁰，计算每个路段初始化行驶时间

并计算起讫点路径行驶时间

其中，k表示第k个疏导起点，R_k表示第k个疏导起点的任一路径内所有路段的集合，

步骤③交通分配：以行驶时间最短为目标，将每一个疏导起点的交通量Δq_k分配到行驶时间最短的路径上，并更新各路段交通量q_r，

步骤④更新各起讫点的路径行驶时间：根据更新后的各路段交通量q_r、路段通行能力c_r、路段自由流出行时间t_r ⁰，更新每个路段的行驶时间 $t_r={t_r}^0[1+0.15{\left(\frac{q_r}{c_r}\right)}^4],$ 并重新计算起讫点路径行驶时间 $T_k=\underset{r\∈R_k}{\mathrm{\Σ}}{t}_r,$

⑤判定分配是否结束：如果交通分配次数已达10，结束分配；否则，转至步骤③。

结合附图，对本发明做进一步说明：

（1）如附图3所示，当发现突发交通事件发生在o₁d₁间，影响交通流方向为o₁→d₁时，确定初始的疏导范围为上游交叉口集合{o₁}、下游交叉口集合{d₁}和{o₁}与{d₁}之间的路径o₁a₀d₁、o₁b₀d₁。

（2）根据历史数据，采集事发路段o₁→d₁方向，在正常交通情况下的交通量为6660pcu/h，事发后的实际通行能力为4400pcu/h，计算需要疏导的总交通量q=6660pcu/h–4400pcu/h=2260pcu/h。因此，疏导起点o₁需要疏导交通量为2260pcu/h，并将疏导起点o₁需要疏导交通量平均分为10份，即Δq_k＝226pcu/h。

（3）采集疏导前各路段初始化流量q_r、路段实际通行能力c_r、路段自由流出行时间t_r ⁰，如附图3所示，计算每个路段初始化行驶时间

并计算两条路径o₁a₀d₁、o₁b₀d₁的行驶时间。以路径行驶时间最短为目标，将疏导起点o₁的交通量Δq_k分配到最短路径上。分配后，更新各路段交通量q_r。并根据路段实际通行能力c_r、路段自由流出行时间t_r ⁰，更新每个路段的行驶时间

计算两条路径o₁a₀d₁、o₁b₀d₁的行驶时间。

（4）如果交通分配次数等于10，结束分配，分配结果如见表1：

表1疏导范围下的疏导结果

根据表1的疏导结果可知：参与疏导路段o₁a₀与b₀d₁的最终流量均大于两者的实际通行能力。所以疏导结果不合理，需要扩大疏导范围，重新进行疏导。

（5）扩大的疏导范围为上游交叉口集合{o₁,o₂,a₁,b₁,}、下游交叉口集合{d₁}及其之间的14条路径，见表2。通过上述步骤在新的疏导范围内对交通流重新分配，分配结果如表2所示：

表2扩大的疏导范围内交通流疏导结果

根据表2的疏导结果可知：参与疏导路段的交通量均小于路段实际通行能力，疏导结果合理，生成疏导方案。

Claims (1)

1.一种公路交通疏导方法，其特征在于，所述方法的具体步骤为：

步骤(1)初始化：当发现交通意外事件后，确定事件发生点N和事件引起的排队尾端位置M，与M直接相连的上游交叉口集合O₁，与N直接相连的下游交叉口集合D₁，定义M上游的第i个交叉口集合O_i为与M上游的第i-1个交叉口集合O_i-1中交叉口直接相连的上游交叉口集合，其中i≥2且为正整数，并将O_i定义为第i级疏导起点集合；定义N下游的第j个交叉口集合D_j为与N下游的第j-1个交叉口集合D_j-1中交叉口直接相连的下游交叉口集合，其中j≥2且为正整数，并将D_j定义为第j级疏导讫点集合，疏导范围则表示为其中n＝1，2，3......，m＝1，2，3......，当n＝1，m＝1时，确定初始疏导范围(O₁，D₁)，表示初始疏导范围内包含第1级疏导起点、第1级疏导讫点及疏导起点与疏导讫点之间的路段，

步骤(2)采用基于增量分配的交通疏导方法，在疏导范围内对交通进行疏导，

步骤(3)疏导结果合理性分析：若疏导范围内各疏导路段的交通流量未超过其实际通行能力，则疏导结果合理，生成疏导方案；否则，转至步骤(4)，

步骤(4)扩大疏导范围：在疏导范围

中，若n＝m，则寻找与O_n直接相连的上游交叉口集合O_n+1，扩大后的疏导范围为

转至步骤(2)；若n≠m，则寻找与D_m直接相连的下游交叉口集合D_m+1，扩大后的疏导范围为

转至步骤(2)，

所述的基于增量分配的交通疏导方法为：

步骤①确定疏导起点疏导量：起点的疏导总量q＝Q-C′，Q为事发路段M→N方向，在正常交通的情况下的交通量，

其中Q_k为正常交通情况下，疏导范围内各疏导起点流经事发路段的交通量，k＝1，2，3……p，p为疏导范围内所有疏导起点的总数；C′为根据事发路段检测设备，实时采集的事发路段M→N方向的实际通行能力，事发后每一个疏导起点需要疏导的交通量

步骤②疏导范围内各路段流量、路段行驶时间及路径行驶时间的初始化：将每一个疏导起点需要疏导的交通量ΔQ_k从疏导范围

内的含有事发路段交通量的路段上的正常交通流量中剔除，确定疏导范围

内的疏导前的各路段初始化流量q_r，其中r为疏导范围内的任意一条路段；将每一个疏导起点需要疏导的交通量ΔQ_k平均分为10份，即

根据疏导前经过初始化的各路段交通量q_r、路段实际通行能力c_r、路段自由流出行时间t_r ⁰，计算每个路段初始化行驶时间

并计算起讫点路径行驶时间

其中，k表示第k个疏导起点，R_k表示第k个疏导起点的任一路径内所有路段的集合，

步骤③交通分配：以行驶时间最短为目标，将每一个疏导起点的交通量Δq_k分配到行驶时间最短的路径上，并更新各路段交通量q_r，

步骤④更新各起讫点的路径行驶时间：根据更新后的各路段交通量q_r、路段通行能力c_r、路段自由流出行时间t_r ⁰，更新每个路段的行驶时间

并重新计算起讫点路径行驶时间

⑤判定分配是否结束：如果交通分配次数已达10，结束分配；否则，转至步骤③。

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