CN107622665A - 一种宏观与微观交通仿真系统交互的交通分配方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种宏观与微观交通仿真系统交互的交通分配方法，该方法通过选取道路网中的瓶颈和大流量路段作为微观交通仿真系统的研究对象，将宏观交通仿真系统的输出路段流量作为微观交通仿真系统的输入参数，又将微观交通仿真系统的路段速度结果作为宏观交通仿真系统的修正输入，两套系统的数据不断交互，最终得到较为准确的交通分配结果。同时因为加入了微观仿真模型，因此可以将道路扩展、交叉口渠化，信号控制等微观的交通管理和控制措施对道路流量和速度的影响考虑在内，输出管理控制前后的路段流量速度对比，更具实用价值。
Description
技术领域
本发明涉及城市交通规划领域，特别是涉及一种宏观与微观交通仿真系统交互的交通分配方法。
背景技术
交通分配研究一直是交通规划理论研究的重要内容。交通分配即是将已知或预测的OD交通量按照一定的规则分配到道路网的各条道路上，以此为依据对城市交通网络的使用状况或规划方法和管理策略做出定量化分析与评价。当交通网络达到平衡时，有两种机制在相互制约相互作用：一方面各种车辆试图通过在网络上选择最佳路径来达到自身出行费用最小；另一方面，道路上车流量越大，用户越会感到拥挤，行驶阻抗越高。当两者达到平衡时，每条路段上的流量就是交通系统稳定时的流量。
随着图论、计算机技术的发展，利用计算机进行交通流分配的技术和算法得到了非常大的发展和进步，这也成为了宏观交通仿真系统最重要的功能之一。宏观交通系统对交通要素细节的描述较低，仿真过程通过流量和速度的关系模型和参数来控制交通流的运行，以交通需求为主要研究对象，不考虑单个车辆的移动情况，主要的输出就是路径选择和交通网络中每条路段的流量。
虽然有非常多的学者对流量和速度关系模型做过研究，但要用一套模型、一套参数来描述不同类型、不同流量、不同饱和度路段的流量和速度关系显然不够准确，进而影响了最终分配结果的准确性。微观交通仿真系统基于单个车辆行为的微观交通流模型，从车辆的驾驶行为、车道设置以及交通设置配置等各个微观细节来模拟每一辆车的速度和位置。但微观仿真系统需要路段流量作为输入，且对计算机资源要求较高，难以在大规模网路上在线运行。
发明内容
为了解决上述存在的问题，本发明提供一种宏观与微观交通仿真系统交互的交通分配方法，从宏观交通仿真系统的输出结果中选取道路网中的瓶颈和大流量路段作为微观交通仿真系统的研究对象，将宏观交通仿真系统的路段流量输出作为微观交通仿真系统的输入参数，利用微观交通仿真系统计算关注路段的准确运行速度，在用该速度值作为输入参数与宏观交通系统进行交互，最后得到较为准确的交通分配结果，为达此目的，本发明提供一种宏观与微观交通仿真系统交互的交通分配方法，具体步骤如下：
步骤(1)在宏观交通仿真系统中建立需要进行交通分配区域的道路网络，对研究区域进行交通小区的划分，输入从不同交通小区发生和吸引的交通需求量，确定路段流量和车速的关系模型和对应参数；设初始仿真次数q为1；
步骤(2)设集合W和集合C为空集；利用宏观交通仿真系统进行道路网络交通量的分配计算；将分配结束后的路段流量从大到小进行排序，选取流量排在前a％的路段放入集合W中；计算每条路段流量与其通行能力的比值，将该比值大于b且小于1的路段放入集合W中，集合W中的路段不可重复；逐个搜索集合W中每一条路段两端的交叉口，将这些交叉口放入集合C中，集合C中的交叉口不可重复；设宏观交通仿真系统中集合W里路段的车速仿真结果为Vi；
步骤(3)根据现实或规划的路段和交叉口情况，在微观交通仿真系统中逐个建立集合W中路段和集合C中交叉口的仿真模型，将这些路段和交叉口作为微观交通仿真对象，若某路段或交叉口已在微观仿真系统中建模完成则直接使用该模型；
步骤(4)将在宏观交通仿真系统中输出的路段流量和交叉口转向流量作为这些路段和交叉口的微观仿真输入流量；在微观仿真系统中对每条路段仿真c次，每次仿真现实中的t时间段，仿真结束后计算c次仿真下每条仿真路段的平均车速vi；
步骤(5)利用公式(1)计算Δ值：
如果Δ<＝K，则认为交通分配结果达到足够精度，将此次宏观交通仿真的交通分配结果作为最终的输出结果；如果Δ>K且q>＝Q,则认为分配次数达到足够要求，将此次宏观交通仿真的交通分配结果作为最终的输出结果，否则认为每一条微观仿真路段此次输入流量的-d％至+d％流量范围的内的速度即为vi，将该速度——流量关系输入宏观交通仿真系统，仿真次数q加1，返回步骤(2)。
本发明的进一步改进，所述步骤(2)中，流量取值范围a取15，路段流量与其通行能力比值临界值b取0.7；所述步骤(4)中，仿真次数c取10，仿真现实中的时间段t取10分钟；所述步骤(5)中，仿真精度检验值K取0.001，仿真次数约束Q取20，流量上下限范围d取5。
本发明公开了一种宏观与微观交通仿真系统交互的交通分配方法，与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1)传统计算机分配方法用流量速度模型来描述路段交通阻抗，但用一套模型、一套参数来描述不同类型、不同流量、不同饱和度路段的流量和速度关系显然不够准确，进而影响了最终分配结果的准确性。本技术通过选取道路网中的瓶颈和大流量路段作为微观交通仿真系统的研究对象，将宏观交通仿真系统的输出路段流量作为微观交通仿真系统的输入参数，又将微观交通仿真系统的路段速度结果作为宏观交通仿真系统的修正输入，两套系统不断交互，最终得到较为准确的交通分配结果。
2)相比于传统宏观交通仿真系统，本方法因为加入了微观仿真模型，因此可以将道路扩展、交叉口渠化，信号控制等微观的交通管理和控制措施对道路流量和速度的影响考虑在内，输出管理控制前后的路段流量速度对比，更具实用价值。
附图说明
图1为本发明一种宏观与微观交通仿真系统交互的交通分配方法的流程图；
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：
本发明提供一种宏观与微观交通仿真系统交互的交通分配方法，从宏观交通仿真系统的输出结果中选取道路网中的瓶颈和大流量路段作为微观交通仿真系统的研究对象，将宏观交通仿真系统的路段流量输出作为微观交通仿真系统的输入参数，利用微观交通仿真系统计算关注路段的准确运行速度，在用该速度值作为输入参数与宏观交通系统进行交互，最后得到较为准确的交通分配结果。
本发明一种宏观与微观交通仿真系统交互的交通分配方法，其流程如图1所示。
步骤(1)在宏观交通仿真系统中建立需要进行交通分配区域的道路网络，对研究区域进行交通小区的划分，输入从不同交通小区发生和吸引的交通需求量，确定路段流量和车速的关系模型和对应参数；设初始仿真次数q为1；
步骤(2)设集合W和集合C为空集；利用宏观交通仿真系统进行道路网络交通量的分配计算；将分配结束后的路段流量从大到小进行排序，选取流量排在前15％的路段放入集合W中；计算每条路段流量与其通行能力的比值，将该比值大于0.7且小于1的路段放入集合W中，集合W中的路段不可重复；逐个搜索集合W中每一条路段两端的交叉口，将这些交叉口放入集合C中，集合C中的交叉口不可重复；设宏观交通仿真系统中集合W里路段的车速仿真结果为Vi；
步骤(3)根据现实或规划的路段和交叉口情况，在微观交通仿真系统中逐个建立集合W中路段和集合C中交叉口的仿真模型，将这些路段和交叉口作为微观交通仿真对象，若某路段或交叉口已在微观仿真系统中建模完成则直接使用该模型；
步骤(4)将在宏观交通仿真系统中输出的路段流量和交叉口转向流量作为这些路段和交叉口的微观仿真输入流量；在微观仿真系统中对每条路段仿真10次，每次仿真现实中的10分钟时间，仿真结束后计算10次仿真下每条仿真路段的平均车速vi；
步骤(5)利用公式(1)计算Δ值：
如果Δ<＝0.001，则认为交通分配结果达到足够精度，将此次宏观交通仿真的交通分配结果作为最终的输出结果；如果Δ>0.001且q>＝20,则认为分配次数达到足够要求，将此次宏观交通仿真的交通分配结果作为最终的输出结果，否则认为每一条微观仿真路段此次输入流量的-5％至+5％流量范围的内的速度即为vi，将该速度——流量关系输入宏观交通仿真系统，仿真次数q加1，返回步骤(2)。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作任何其他形式的限制，而依据本发明的技术实质所作的任何修改或等同变化，仍属于本发明所要求保护的范围。
Claims (2)
1.一种宏观与微观交通仿真系统交互的交通分配方法，其特征在于，具体步骤如下：
步骤(1)在宏观交通仿真系统中建立需要进行交通分配区域的道路网络，对研究区域进行交通小区的划分，输入从不同交通小区发生和吸引的交通需求量，确定路段流量和车速的关系模型和对应参数；设初始仿真次数q为1；
步骤(2)设集合W和集合C为空集；利用宏观交通仿真系统进行道路网络交通量的分配计算；将分配结束后的路段流量从大到小进行排序，选取流量排在前a％的路段放入集合W中；计算每条路段流量与其通行能力的比值，将该比值大于b且小于1的路段放入集合W中，集合W中的路段不可重复；逐个搜索集合W中每一条路段两端的交叉口，将这些交叉口放入集合C中，集合C中的交叉口不可重复；设宏观交通仿真系统中集合W里路段的车速仿真结果为Vi；
步骤(3)根据现实或规划的路段和交叉口情况，在微观交通仿真系统中逐个建立集合W中路段和集合C中交叉口的仿真模型，将这些路段和交叉口作为微观交通仿真对象，若某路段或交叉口已在微观仿真系统中建模完成则直接使用该模型；
步骤(4)将在宏观交通仿真系统中输出的路段流量和交叉口转向流量作为这些路段和交叉口的微观仿真输入流量；在微观仿真系统中对每条路段仿真c次，每次仿真现实中的t时间段，仿真结束后计算c次仿真下每条仿真路段的平均车速vi；
步骤(5)利用公式(1)计算Δ值：
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如果Δ<＝K，则认为交通分配结果达到足够精度，将此次宏观交通仿真的交通分配结果作为最终的输出结果；如果Δ>K且q>＝Q,则认为分配次数达到足够要求，将此次宏观交通仿真的交通分配结果作为最终的输出结果，否则认为每一条微观仿真路段此次输入流量的-d％至+d％流量范围的内的速度即为vi，将该速度——流量关系输入宏观交通仿真系统，仿真次数q加1，返回步骤(2)。
2.根据权利要求1所述的一种宏观与微观交通仿真系统交互的交通分配方法，其特征在于，所述步骤(2)中，流量取值范围a取15，路段流量与其通行能力比值临界值b取0.7；所述步骤(4)中，仿真次数c取10，仿真现实中的时间段t取10分钟；所述步骤(5)中，仿真精度检验值K取0.001，仿真次数约束Q取20，流量上下限范围d取5。
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