CN110543728B - 一种城市交通路网关键路口发现方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种城市交通路网关键路口发现方法。本发明首先获取路网拓扑结构和流量数据；其次计算路口节点效率，并确定节点重要度贡献矩阵；然后计算路网节点重要度；最后将所有节点重要度与预设阈值进行对比，若该节点重要度大于阈值，则该节点为关键路口节点。本发明综合考虑交叉口自身位置信息和路网交通流影响，融合节点度值和交通流量数据得到相邻路口间的重要度关联，全面评估道路交叉口重要性，使评价结果更加贴近路网交通实际情况。

Description

一种城市交通路网关键路口发现方法
技术领域
本发明涉及交通管控领域，具体涉及一种城市交通路网关键路口发现方法,用于挖掘区域交通路网关键路口。
背景技术
城市路网是城市的骨架及城市运行的动脉，其层次是否清晰、结构是否合理、通行能力是否可靠，是能否发挥城市道路资源利用率、提高城市运行效率的关键因素。所以城市的路网结构对该城市的交通有着重要影响。而且城市路网是分布区域较为广泛的网络，容易造成路网大面积拥堵甚至全面瘫痪，路网交通功能的失效会造成惨重的经济损失。所以，分析现有路网结构，并对其进行管理和维护，增强现有路网的连通和抗毁可靠性并充分发挥现有路网的交通功能是解决现有交通问题的一个最为简单和有效的途径。
通过观察研究可以发现，路网的大面积拥堵甚至崩渍，往往是由几个重要的道路交叉口或者交通枢纽的堵塞而引起的。道路网络中，这些对路网效率起着关键作用、能够影响整个路网交通流状态的节点称为路网中的关键节点。对于城市路网管理而言，在路网基本规模确定后，分析路网的现有拓扑结构，找出其中支撑道路网的关键节点，并对这些关键节点进行有效的管理、保护，从而避免道路网络全网崩馈，最终达到缓解城市交通拥堵问题的过程是非常重要的。因此有必要对城市路网中的关键节点和重要路段进行分析研究，找出路网中的关键节点，对其进行有效的联动控制来增强路网的连通可靠性。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供了一种城市交通路网关键路口发现方法。
本发明包括以下步骤：
步骤1、获取路网拓扑结构和流量数据。
路网拓扑结构是城市路网基础属性之一，节点代表路口，边代表连接路口的路段，路网中各路段的流量数据导入后与路网中每一条边相对应，定义为每条边的权重。
步骤2、计算路口节点效率ei。
节点i的效率ei是指该节点与网络中其他节点间距离倒数之和的平均值。
步骤3、确定节点重要度贡献矩阵Hij。
某一节点j对其相邻节点i的重要性传输比Hij为
Figure BDA0002192318510000021
式中，Dj为节点j的度值，
Figure BDA0002192318510000022
为所有节点平均度值；wij为节点i与节点j之间连接边的权重。
步骤4、计算路网节点重要度Mi。
将道路网络节点重要度Mi定义为节点自身效率与该节点对相邻节点重要性依赖度之和的乘积。
步骤5、确定关键路口节点。
将所有节点重要度与预设阈值进行对比，若该节点重要度大于阈值，则该节点为关键路口节点。
本发明有益效果：
1、本发明综合考虑交叉口自身位置信息和路网交通流影响，融合节点度值和交通流量数据得到相邻路口间的重要度关联，全面评估道路交叉口重要性，使评价结果更加贴近路网交通实际情况。
2、本发明借助复杂网络的理论知识，通过对城市路网的网络结构和交通特性的分析研究，建立了城市路网中关键节点的识别模型，最后将该模型应用到实际路网中，通过模型计算找到了路网中的关键节点，取得了较好的实用效果。
附图说明
图1是本发明方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。
如图1所示，本实施例包括以下步骤
1、获取路网拓扑结构和流量数据。路网拓扑结构是城市路网基础属性之一，节点代表路口，边代表连接路口的路段，路网中各路段的流量数据导入后与路网中每一条边相对应，定义为每条边的权重，使用加权邻接矩阵W的形式来描述保存。
2、计算路口节点效率ei。节点i的效率ei是指该节点与网络中其他节点间距离倒数之和的平均值，即
Figure BDA0002192318510000031
式中，n为路网中节点数目；dij为节点i与j之间的最短距离，即节点对之间所含边数最少的路径中的边的数量。节点i的效率值越大，说明该节点处于网络中心位置的程度越高，那么它在信息或能量的传输中所起的作用越大，对应的重要性就越高。
3、确定节点重要度贡献矩阵Hij。结合边权对节点贡献的影响，得到加权网络节点对其相邻节点的传输比。对于相异性加权网络，权重越小，说明两节点之间关系越紧密，因此，定义某一节点j对其相邻节点i的重要性传输比Hij为
Figure BDA0002192318510000032
式中，Dj为节点j的度值，
Figure BDA0002192318510000033
为所有节点平均度值；wij为节点i与节点j之间连接边的权重。节点重要度传输贡献矩阵反映相邻节点间的重要性依赖关系，路口节点度值越高，则对相邻路口节点的重要性影响越大。
4、计算路网节点重要度Mi。将道路网络节点重要度Mi定义为节点自身效率与该节点对相邻节点重要性依赖度之和的乘积，即
Figure BDA0002192318510000034
式中，δij为节点的邻接信息，节点i与节点j相邻时，δij＝1，否则δij＝0。Mi越大，则该节点相对整体路网重要度越高。
5、确定关键路口节点。将所有节点重要度与预设阈值进行对比，若该节点重要度大于阈值，则该节点为关键路口节点。
综上，本发明解决了城市交通路网中路口节点重要性难以准确评估，关键交通路口无法快速有效识别的技术难题，同时兼顾了路网节点的全局和局部特征。本发明得出的城市路口节点的重要性不仅受所在路网结构或道路交通流影响，也依赖于相邻路口节点连接关系的制约。

Claims (2)

1.一种城市交通路网关键路口发现方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤1、获取路网拓扑结构和流量数据；
路网拓扑结构是城市路网基础属性之一，节点代表路口，边代表连接路口的路段，路网中各路段的流量数据导入后与路网中每一条边相对应，定义为每条边的权重；
步骤2、计算路口节点效率ei；
节点i的效率ei是指该节点与网络中其他节点间距离倒数之和的平均值；
步骤3、确定节点重要度贡献矩阵Hij；
某一节点j对其相邻节点i的重要性传输比Hij为
Figure FDA0003987756530000011
式中，Dj为节点j的度值，
Figure FDA0003987756530000012
为所有节点平均度值；wij为节点i与节点j之间连接边的权重；
步骤4、计算路网节点重要度Mi；
将道路网络节点重要度Mi定义为节点自身效率与该节点对相邻节点重要性依赖度之和的乘积，计算如下：
Figure FDA0003987756530000013
式中，δij为节点的邻接信息，节点i与节点j相邻时，δij＝1，否则δij＝0；
步骤5、确定关键路口节点；
将所有节点重要度与预设阈值进行对比，若该节点重要度大于阈值，则该节点为关键路口节点。
2.根据权利要求1所述的一种城市交通路网关键路口发现方法，其特征在于：步骤1中每条边的权重使用加权邻接矩阵的形式来描述保存。
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