CN109615208A - 一种解决城市道路交通拥堵问题的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种解决城市道路交通拥堵问题的方法。获取目标区域现状道路网络、车速等交通基础设施及运作数据；建立目标区域宏观、中观和微观的综合交通仿真模型；基于现状全程行驶平均车速，优化调整综合交通仿真模型中路段设计车速参数值，仿真测算区域全程行驶平均车速、路段服务水平、交叉口服务水平等交通运作指标；比较分析优化调整前后主要交通运作指标，获取车辆最佳行驶车速。本发明技术方案的有益效果是制定车辆最佳行驶速度的方法，达到缓解交通拥堵、促进交通安全水平提高和提升对环境保护作用。

Description

一种解决城市道路交通拥堵问题的方法
技术领域
本发明涉及交通控制技术领域，尤其涉及一种解决城市道路交通拥堵问题的方法。
背景技术
纽约、伦敦、北京等城市中心区常出现车辆路段运行速度高达60-80km/h，通过交叉口速度却不到10km/h，全程平均行驶车速不足20km/h的拥堵现象，且逐渐由高峰“短时性”迈向全天“常发性”。该现象同时伴随交通事故频发、有毒尾气大量排放等交通难题，给城市发展带来了巨大的挑战。
随着无人驾驶、新能源车辆等新交通技术日渐成熟，为缓解交通拥堵、降低交通安全事故以及保护环境提供了新的可能。然而，无人驾驶尚不明确如何制定最佳行驶车速，交通安全水平提升较少考虑优化行驶车速等直接影响因素，新能源车辆面临设计速度要求高、设计重量大而续航里程不够等难题。
发明内容
基于此，有必要针对城市中心区面临的系列交通问题，提供一种解决城市道路交通拥堵问题的方法，具体在无人驾驶、新能源车辆等新交通技术基础上，制定车辆最佳行驶速度的方法，即：车辆稳定低速行驶通过路段和交叉口，而全程平均行驶车速不降低甚至提高或者全程行驶时间不增加甚至降低，达到缓解交通拥堵、提升交通安全水平和促进新能源车辆进一步推广使用达到提升对环境保护作用。
本发明的一种解决城市道路交通拥堵问题的方法，包括以下步骤：
步骤1：通过GIS地理信息系统、交通特征调查等获取目标区域现状道路网络规模等级、全程行驶平均车速路段服务水平VC0、主要交叉口车辆平均延误DJ0等基础数据；
步骤2：基于相关交通仿真平台，以路段服务水平VC0、主要交叉口车辆平均延误DJ0等约束建立目标区域宏观、中观和微观交通仿真模型；
步骤3：基于现状全程行驶平均车速优化调整车辆宏观交通仿真模型中路段设计车速参数值Vf，测算优化调整后的全程行驶平均车速路段服务水平VCs、交叉口车辆平均延误DJs等交通运作指标；所述路段设计车速参数值其中σ为车辆行驶车速提升系数，σ为非负数且最大车辆行驶车速提升系数σMAX为15-20％，ε为弹性常数，取值为2-3；
步骤4：比较分析全程行驶平均车速与调整后的全程行驶平均车速使所述调整后的全程行驶平均车速尽可能大，从而获取最佳路段设计车速，也即车辆最佳行驶车速；详细步骤为运用二分法在[0，σMAX]间不断调整所述车辆行驶车速提升系数σ，重复步骤3寻求满足及的最佳车辆行驶车速提升系数σs，其中重复步骤3的次数为k并满足
同时，优化调整后的路段服务水平VCs、交叉口车辆平均延误DJs将满足VCs≤VC0、DJs≤DJ0，否则对相应路段、交叉口通行能力微改造提升。
优选地，步骤2中通过仿真路网搭建、交通小区创建、交通小区车辆出行OD获取、设定交叉口控制方案以及路段设计速度等模型仿真参数标定，建立目标区域宏观、中观和微观交通仿真模型，满足模拟现状交通运作指标Yi∈{VCi,DJi}(i＝s或0)的均分平均误差rmse％尽可能小，通常不大于5％，表示交通仿真模型越切合实际，具体计算公式为：
其中Ysm为路段或交叉口交通仿真模型运作特征指标，Y0m为路段或交叉口交通现状运作特征指标，n为路段或交叉口观测数；
本发明技术方案的有益效果是：车辆全程稳定低速行驶，相较现状方法反而能提升全程行驶平均车速，达到缓解交通拥堵、促进交通安全水平提高和提升对环境保护。利用本发明，对历史某年广州环城高速内的城市中心区拥堵测算，车辆全程行驶平均车速提升至最佳车辆行驶车速提升系数σs＝4.9％，主要交叉口平均延误DJs平均降低24.8％。
附图说明
图1为本发明的理论基础说明图。
图2为本发明的步骤流程图。
图3为本发明实施例构建方法流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施例来对本发明进行进一步说明，但并不将本发明局限于这些具体实施方式。本领域技术人员应该认识到，本发明涵盖了权利要求书范围内所可能包括的所有备选方案、改进方案和等效方案。
下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作具体的描述：
如图1所示，一种解决城市道路交通拥堵问题的方法，理论基础为：
道路交通流量q与出行速度v模型
其中，Vf为车辆自由流车速，Kd为交通堵塞临界交通流密度；
图中过程①，出行速度v随道路交通流量q增加而降低，直到最大通行能力的交通流量为止，之后道路交通流量q和出行速度v都降低，即图中过程②；
出行速度其中s为全程出行距离，tZ为车辆总出行时间；
同时，车辆总出行时间tZ＝tL+tJ；
路段行驶时间sL为路段行驶距离，vL为路段平均行驶车速；
交叉口通过时间sJ为交叉口通过行驶距离，vJ为无延误通过交叉口平均行驶车速，dJ为通过交叉口延误；
通过降低vL，致使dJ降低、vJ提高，达到tZ不增加甚至降低和v不降低甚至提高，达到缓解交通拥堵。
本发明解决城市道路交通拥堵问题、缓解拥堵区域交通拥堵水平方法的核心步骤详见图2说明。
如图2所示，一种解决城市道路交通拥堵问题的方法，包括以下步骤：
步骤1：通过GIS地理信息系统、交通特征调查等获取目标区域现状道路网络规模等级、全程行驶平均车速路段服务水平VC0、主要交叉口车辆平均延误DJ0等基础数据；
步骤2：基于相关交通仿真平台，以路段服务水平VC0、主要交叉口车辆平均延误DJ0等约束建立目标区域宏观、中观和微观交通仿真模型；
步骤3：基于现状全程行驶平均车速优化调整车辆宏观交通仿真模型中路段设计车速参数值为Vf，测算优化调整后的全程行驶平均车速路段服务水平为VCs、交叉口车辆平均延误DJs等交通运作指标；
步骤4：比较分析优化调整前后的与使尽可能大，从而获取最佳路段设计车速，也即车辆最佳行驶车速。
优选地，步骤2中通过仿真路网搭建、交通小区创建、交通小区车辆出行OD获取、设定交叉口控制方案以及路段设计速度等模型仿真参数标定，建立目标区域宏观、中观和微观交通仿真模型，满足模拟现状交通运作指标Yi∈{VCi,DJi}(i＝s或0)的均分平均误差rmse％尽可能小，通常不大于5％，表示交通仿真模型越切合实际，具体计算公式为：
其中Ysm为路段或交叉口交通仿真模型运作特征指标，Y0m为路段或交叉口交通现状运作特征指标，n为路段或交叉口观测数；
优选地，步骤3中宏观交通仿真模型中路段设计车速参数值其中σ为车辆行驶车速提升系数，为非负数且通常最大σMAX可达15-20％，ε为弹性常数，通常取值为2-3；
优选地，步骤4中的详细步骤为运用二分法在[0，σMAX]间不断调整所述车辆行驶车速提升系数σ，重复步骤3寻求满足及的最佳车辆行驶车速提升系数σs，其中重复步骤3的次数为k并满足
同时，优化调整后的路段服务水平VCs、交叉口车辆平均延误DJs将满足VCs≤VC0、DJs≤DJ0，否则对相应路段、交叉口通行能力微改造提升。
如图3所示，本发明的具体应用如下实施例：
目标区域为广州市环城高速内的城市中心区，通过GIS地理信息系统、互联网地图以及历史居民出行交通调查、交通拥堵调查等方式获取目标区域现状道路网络、交通基础设施数据和交通运作数据。
选择美国Caliper公司的TransModeler仿真软件作为宏观、中观和微观的综合交通仿真模型平台，通过仿真路网搭建、交通小区创建、交通小区车辆出行OD获取、设定交叉口控制方案以及路段设计速度等模型仿真参数标定，模拟现状交通运作指标Yi∈{VCi,DJi}(i＝s或0)的rmse％＜5％。
优化调整后仿真测试交通运作数据与现状对比，车辆全程行驶平均车速提升至最佳车辆行驶车速提升系数σs＝4.9％，主要交叉口平均延误DJs平均降低24.8％；具体结果参见如下表1和表2。
表1为调整后目标区域仿真车辆全程行驶平均车速。
表1
现状速度(km/h) 调整后速度(km/h) 比较
18.4 19.3 +4.9％
表2为调整后目标区域仿真部分主要交叉口交通服务水平。
表2
应当理解的是，本发明描述的方法的步骤仅仅是示例性的描述，对其先后进行的时间顺序没有特殊的要求，除非其本身有必然的先后顺序关系。
如上所示，本发明虽然已参照有限的实施例和附图进行了说明，但在本发明所属领域中具备通常知识的人均可以从此记载中进行各种修改和变形。由此，其他实施例及权利要求书与等同物均属于权利要求的保护范围。

Claims (2)

1.一种解决城市道路交通拥堵问题的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：通过GIS地理信息系统、交通特征调查等获取目标区域现状道路网络规模等级、全程行驶平均车速路段服务水平VC0、主要交叉口车辆平均延误D J0等基础数据；
步骤2：基于相关交通仿真平台，以路段服务水平VC0、主要交叉口车辆平均延误D J0等约束建立目标区域宏观、中观和微观交通仿真模型；
步骤3：基于现状全程行驶平均车速优化调整车辆宏观交通仿真模型中路段设计车速参数值Vf，测算优化调整后的全程行驶平均车速路段服务水平VCs、交叉口车辆平均延误DJs等交通运作指标；所述路段设计车速参数值其中σ为车辆行驶车速提升系数，σ为非负数且最大车辆行驶车速提升系数σMAX为15-20％，ε为弹性常数，取值为2-3；
步骤4：比较分析全程行驶平均车速与调整后的全程行驶平均车速使所述调整后的全程行驶平均车速尽可能大，从而获取最佳路段设计车速，也即车辆最佳行驶车速；详细步骤为运用二分法在[0，σMAX]间不断调整所述车辆行驶车速提升系数σ，重复步骤3寻求满足及的最佳车辆行驶车速提升系数σs，其中重复步骤3的次数为k并满足
同时，优化调整后的路段服务水平VCs、交叉口车辆平均延误DJs将满足VCs≤VC0、DJs≤DJ0，否则对相应路段、交叉口通行能力微改造提升。
2.根据权利要求1所述的一种解决城市道路交通拥堵问题的方法，其特征在于：
步骤2中通过仿真路网搭建、交通小区创建、交通小区车辆出行OD获取、设定交叉口控制方案以及路段设计速度等模型仿真参数标定，建立目标区域宏观、中观和微观交通仿真模型，满足模拟现状交通运作指标Yi∈{VCi,DJi}(i＝s或0)的均分平均误差rmse％尽可能小，rmse％不大于5％，具体计算公式为：
其中Ysm为路段或交叉口交通仿真模型运作特征指标，Y0m为路段或交叉口交通现状运作特征指标，n为路段或交叉口观测数。
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