CN109165772A - 一种智能城市交通系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种智能城市交通系统，包括城市建模模块、交通效率度量模块、环境度量模块、交通优化模块，所述城市建模模块用于建立城市模型，所述交通效率度量模块用于根据城市模型确定交通效率度量值，所述环境度量模块用于根据城市模型确定环境度量值，所述交通优化模块根据交通效率度量值和环境度量值优化城市交通。本发明的有益效果为：提供了一种智能城市交通系统，将城市交通效率最大化作为系统的优化目标，同时将出行能耗和污染物排放纳入优化目标，在整个城市交通系统优化过程中将能够更好地反映土地布局、资源消耗、环境保护与城市交通系统的动态关系，满足城市交通系统的社会效益最大化目标。
Description
技术领域
本发明涉及交通技术领域，具体涉及一种智能城市交通系统。
背景技术
城市交通系统是承载人类活动的基本构件之一，是城市繁荣、有序和高速发展的主要支撑条件。然而，现代城市在快速发展过程中遇到了日益严重的交通问题，严重影响着城市的经济建设和运转效率，给人们的工作和生活带来了种种不便与损害，己经成为制约城市可持续发展的主要瓶颈。
传统的城市交通建设与管理工作往往是被动地适应交通需求总量的增长，而没有系统地考虑城市形态、人口规模、经济发展水平、土地利用布局、资源合理利用、环境保护与城市综合交通运输系统之间的相互影响关系，忽视了交通需求与供给之间的耦合与平衡，使得交通效率低下，交通需求的增长缺乏有序性，交通供给增长缺乏有效性。
发明内容
针对上述问题，本发明旨在提供一种智能城市交通系统。
本发明的目的采用以下技术方案来实现：
提供了一种智能城市交通系统，包括城市建模模块、交通效率度量模块、环境度量模块、交通优化模块，所述城市建模模块用于建立城市模型，所述交通效率度量模块用于根据城市模型确定交通效率度量值，所述环境度量模块用于根据城市模型确定环境度量值，所述交通优化模块根据交通效率度量值和环境度量值优化城市交通。
本发明的有益效果为：提供了一种智能城市交通系统，将城市交通效率最大化作为系统的优化目标，同时将出行能耗和污染物排放纳入优化目标，在整个城市交通系统优化过程中将能够更好地反映土地布局、资源消耗、环境保护与城市交通系统的动态关系，满足城市交通系统的社会效益最大化目标。
可选的，所述城市建模模块用于建立城市模型，具体为：将城市划分为一个中心区域和n-1个外围区域，将中心区域编为1号，将外围区域按照2，3，…，n进行编号，n表示城市区域的总数。
可选的，所述交通效率度量模块包括第一交通效率度量模块、第二交通效率度量模块和综合交通效率度量模块，所述第一交通效率度量模块用于确定交通效率第一度量值，所述第二交通效率度量模块用于确定交通效率第二度量值，所述综合交通效率度量模块根据交通效率第一度量值和交通效率第二度量值确定交通效率度量值。
附图说明
利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。
图1是本发明的结构示意图；
附图标记：
城市建模模块1、交通效率度量模块2、环境度量模块3、交通优化模块4。
具体实施方式
结合以下实施例对本发明作进一步描述。
参见图1，本实施例的一种智能城市交通系统，包括城市建模模块1、交通效率度量模块2、环境度量模块3、交通优化模块4，所述城市建模模块1用于建立城市模型，所述交通效率度量模块2用于根据城市模型确定交通效率度量值，所述环境度量模块3用于根据城市模型确定环境度量值，所述交通优化模块4根据交通效率度量值和环境度量值优化城市交通。
本实施例提供了一种智能城市交通系统，将城市交通效率最大化作为系统的优化目标，同时将出行能耗和污染物排放纳入优化目标，在整个城市交通系统优化过程中将能够更好地反映土地布局、资源消耗、环境保护与城市交通系统的动态关系，满足城市交通系统的社会效益最大化目标。
优选的，所述城市建模模块1用于建立城市模型，具体为：将城市划分为一个中心区域和n-1个外围区域，将中心区域编为1号，将外围区域按照2，3，…，n进行编号，n表示城市区域的总数；
随着外围区域居住配套设施的完善、交通可达性的不断提高，外围区域人口密度将逐渐上升，产生了更多的出行需求，同时城有中心区域人口密度会有所下降，本优选实施例将城市划分为中心区域和外围区域，符合城市发展趋势。
优选的，所述交通效率度量模块2包括第一交通效率度量模块、第二交通效率度量模块和综合交通效率度量模块，所述第一交通效率度量模块用于确定交通效率第一度量值，所述第二交通效率度量模块用于确定交通效率第二度量值，所述综合交通效率度量模块根据交通效率第一度量值和交通效率第二度量值确定交通效率度量值；
所述第一交通效率度量模块用于确定交通效率第一度量值，具体为：
假设每个区域内部或者区域之间均有m种交通运输方式和l种土地利用方式。采用下式确定交通效率第一度量值：
式中，T1表示交通效率第一度量值，f(Ti,k)表示第i个区域第k种交通方式的平均出行时间函数，Qi表示第i个区域内出行量，ri,k表示第k种交通方式出行量占第i个区域内出行量比例，其中，Si,j表示第i个区域内第j种土地利用方式的土地面积，qi,j表示第i个区域内第j种土地利用方式的出行发生强度；
所述第二交通效率度量模块用于确定交通效率第二度量值，具体为：
采用下式确定交通效率第二度量值：
式中，T2表示交通效率第二度量值，表示第i个区域和第h个区域间第k种交通方式的出行量，表示第i个区域和第h个区域间第k种交通方式运行的路径距离，表示第i个区域和第h个区域间第k种交通方式的平均出行速度；
所述综合交通效率度量模块根据交通效率第一度量值和交通效率第二度量值确定交通效率度量值,具体为：
采用下式确定交通效率度量值：
式中，T表示交通效率度量值；
本优选实施例第一交通效率度量模块和第二交通效率度量模块分别考虑区域内部交通效率和区域之间交通效率，交通效率第一度量值反映了区域内出行的总时间消耗，交通效率第二度量值反映了区域间出行的总时间消耗，交通效率度量值综合交通效率第一度量值和交通效率第二度量值，反映了城市总体交通效率；
优选的，所述环境度量模块3包括第一环境度量模块和第二环境度量模块，所述第一环境度量模块用于确定能源消耗度量值，所述第二环境度量模块用于确定污染物排放度量值；
所述第一环境度量模块用于确定能源消耗度量值，具体为：
采用下式确定能源消耗度量值：
式中，D1表示能源消耗度量值，Ai表示第i个区域内的交通燃油消耗量，Bi,h表示第i个区域和第h个区域间交通燃油消耗量；
所述第二环境度量模块用于确定污染物排放度量值，具体为：
采用下式确定污染物排放度量值：
式中，D2表示污染物排放度量值，Ci表示第i个区域内的污染物排放量，Ei,h表示第i个区域和第h个区域间污染物排放量；
优选的，所述交通优化模块4根据交通效率度量值和环境度量值优化城市交通，具体为：
确定交通效率优化目标函数：M＝T，约束条件为D1＜D1max，D2＜D2max，其中，D1max表示能源消耗限值，D2max表示污染物排放限值，根据目标函数对交通效率进行优化。
本优选实施例中目标函数城市道路交通效率最优满足各种出行方式总时耗最小，而且还满足交通能源消耗和污染物排放限值约束，有助于建设高效率的城市交通系统，
采用本发明智能城市交通系统，选取5个城市进行实验，分别为城市1、城市2、城市3、城市4、城市5，对交通拥堵时间和交通出行成本进行统计，同现有城市交通系统相比，产生的有益效果如下表所示：
| 交通拥堵时间减少 | 交通出行成本降低 | |
| 城市1 | 29％ | 27％ |
| 城市2 | 27％ | 26％ |
| 城市3 | 26％ | 26％ |
| 城市4 | 25％ | 24％ |
| 城市5 | 24％ | 22％ |
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
Claims (8)
1.一种智能城市交通系统，其特征在于，包括城市建模模块、交通效率度量模块、环境度量模块、交通优化模块，所述城市建模模块用于建立城市模型，所述交通效率度量模块用于根据城市模型确定交通效率度量值，所述环境度量模块用于根据城市模型确定环境度量值，所述交通优化模块根据交通效率度量值和环境度量值优化城市交通。
2.根据权利要求1所述的智能城市交通系统，其特征在于，所述城市建模模块用于建立城市模型，具体为：将城市划分为一个中心区域和n-1个外围区域，将中心区域编为1号，将外围区域按照2，3，…，n进行编号，n表示城市区域的总数。
3.根据权利要求2所述的智能城市交通系统，其特征在于，所述交通效率度量模块包括第一交通效率度量模块、第二交通效率度量模块和综合交通效率度量模块，所述第一交通效率度量模块用于确定交通效率第一度量值，所述第二交通效率度量模块用于确定交通效率第二度量值，所述综合交通效率度量模块根据交通效率第一度量值和交通效率第二度量值确定交通效率度量值。
4.根据权利要求3所述的智能城市交通系统，其特征在于，所述第一交通效率度量模块用于确定交通效率第一度量值，具体为：
假设每个区域内部或者区域之间均有m种交通运输方式和l种土地利用方式，采用下式确定交通效率第一度量值：
式中，T1表示交通效率第一度量值，f(Ti，k)表示第i个区域第k种交通方式的平均出行时间函数，Qi表示第i个区域内出行量，ri，k表示第k种交通方式出行量占第i个区域内出行量比例，其中，Si，j表示第i个区域内第j种土地利用方式的土地面积，qi，j表示第i个区域内第j种土地利用方式的出行发生强度。
5.根据权利要求4所述的智能城市交通系统，其特征在于，所述第二交通效率度量模块用于确定交通效率第二度量值，具体为：
采用下式确定交通效率第二度量值：
式中，T2表示交通效率第二度量值，表示第i个区域和第h个区域间第k种交通方式的出行量，表示第i个区域和第h个区域间第k种交通方式运行的路径距离，表示第i个区域和第h个区域间第k种交通方式的平均出行速度。
6.根据权利要求5所述的智能城市交通系统，其特征在于，所述综合交通效率度量模块根据交通效率第一度量值和交通效率第二度量值确定交通效率度量值，具体为：
采用下式确定交通效率度量值：
式中，T表示交通效率度量值。
7.根据权利要求6所述的智能城市交通系统，其特征在于，所述环境度量模块包括第一环境度量模块和第二环境度量模块，所述第一环境度量模块用于确定能源消耗度量值，所述第二环境度量模块用于确定污染物排放度量值；
所述第一环境度量模块用于确定能源消耗度量值，具体为：
采用下式确定能源消耗度量值：
式中，D1表示能源消耗度量值，Ai表示第i个区域内的交通燃油消耗量，Bi，h表示第i个区域和第h个区域间交通燃油消耗量；
所述第二环境度量模块用于确定污染物排放度量值，具体为：
采用下式确定污染物排放度量值：
式中，D2表示污染物排放度量值，Ci表示第i个区域内的污染物排放量，Ei，h表示第i个区域和第h个区域间污染物排放量。
8.根据权利要求7所述的智能城市交通系统，其特征在于，所述交通优化模块根据交通效率度量值和环境度量值优化城市交通，具体为：
确定交通效率优化目标函数：M＝T，约束条件为D1＜D1max，D2＜D2max，其中，D1max表示能源消耗限值，D2max表示污染物排放限值，根据目标函数对交通效率进行优化。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN110633558A (zh) * | 2019-11-05 | 2019-12-31 | 贵州财经大学 | 一种城市交通系统建模系统 |
| CN113409570A (zh) * | 2021-04-27 | 2021-09-17 | 上海同济城市规划设计研究院有限公司 | 体力交通可达性的评估方法 |
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2018
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| CN110633558A (zh) * | 2019-11-05 | 2019-12-31 | 贵州财经大学 | 一种城市交通系统建模系统 |
| CN110633558B (zh) * | 2019-11-05 | 2023-01-31 | 贵州财经大学 | 一种城市交通系统建模系统 |
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