專利名稱：基于實(shí)測(cè)的城市道路區(qū)域交通服務(wù)水平建模系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于城市道路區(qū)域交通服務(wù)水平的測(cè)量和辨識(shí)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉 及一種基于實(shí)測(cè)的城市道路區(qū)域交通服務(wù)水平建模系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的交通狀態(tài)評(píng)價(jià)是以微觀數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視系統(tǒng)為重點(diǎn)，關(guān)注的微觀 交通狀態(tài)，如路段、交叉口等，缺乏對(duì)于區(qū)域交通系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)狀態(tài)監(jiān)測(cè)和服 務(wù)水平評(píng)價(jià)。目前，交通管理系統(tǒng)主要采用線圈或微波等監(jiān)測(cè)手段，獲得流 量、速度和占有率等參數(shù)，但其不足在于監(jiān)測(cè)量單一，涵蓋范圍小，僅涉及 微觀區(qū)域，忽略了在中觀和宏觀層面上的區(qū)域交通狀態(tài)，往往造成對(duì)某些微 觀區(qū)域的交通擁堵發(fā)生的機(jī)理和過(guò)程認(rèn)識(shí)不清，影響交通系統(tǒng)管理控制措施 的確定和實(shí)施。另外，城市內(nèi)部區(qū)域交通系統(tǒng)之間是相互作用、緊密耦合的 整體，協(xié)調(diào)運(yùn)行對(duì)宏觀系統(tǒng)穩(wěn)定非常重要，在研究交通系統(tǒng)協(xié)調(diào)性問(wèn)題時(shí)必 須綜合考慮城市交通區(qū)域的相互影響，也就是要對(duì)城市道路的服務(wù)水平進(jìn)行 評(píng)價(jià)。通過(guò)對(duì)區(qū)域交通服務(wù)水平建模的分析，形成評(píng)價(jià)一個(gè)城市道路交通的 服務(wù)水平狀況的定性描述和定量分析。通過(guò)這一度量標(biāo)尺去測(cè)量一個(gè)城市道 路交通的服務(wù)水平狀況，進(jìn)而回答這些熱點(diǎn)問(wèn)題這個(gè)城市的道路交通服務(wù) 水平現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢(shì)如何？城市內(nèi)各行政區(qū)域的交通服務(wù)水平如何？與國(guó)內(nèi) 國(guó)際其他城市進(jìn)行比較這個(gè)城市的交通服務(wù)水平所處的位置在哪里？從而為 交通管理在增強(qiáng)或提升城市的道路交通服務(wù)水平?jīng)Q策中提供依據(jù)，這是開展 城市道路交通服務(wù)水平評(píng)價(jià)的目的和意義所在。考慮城市區(qū)域交通狀態(tài)的動(dòng)
4態(tài)耦合性，綜合監(jiān)測(cè)區(qū)域交通狀態(tài)的動(dòng)態(tài)參數(shù)，構(gòu)建區(qū)域交通服務(wù)水平評(píng)價(jià) 系統(tǒng)，國(guó)內(nèi)外還沒有相關(guān)的研究；并且現(xiàn)代城市道路基礎(chǔ)設(shè)施的大規(guī)模建設(shè)， 區(qū)域交通狀態(tài)的科學(xué)監(jiān)測(cè)和評(píng)價(jià)對(duì)交通管理的影響日益增強(qiáng)。因此，建立切 合實(shí)際的城市道路交通區(qū)域服務(wù)水平評(píng)價(jià)方法具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種基于實(shí)測(cè)的城市道路區(qū)域交通服務(wù)水平建模 系統(tǒng)和方法，通過(guò)對(duì)城市道路交通流數(shù)據(jù)的采集和分析，得到城市道路交通服 務(wù)水平的動(dòng)態(tài)特性模型，為指導(dǎo)城市道路交通管理和控制提供依據(jù)。
本發(fā)明的技術(shù)方案是， 一種基于實(shí)測(cè)的城市道路區(qū)域交通服務(wù)水平建模系 統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括本地交通流參數(shù)記錄儀、數(shù)據(jù)綜合共享平臺(tái)、 指標(biāo)建模平臺(tái)、指標(biāo)計(jì)算軟件系統(tǒng)四個(gè)模塊；
所述本地交通流參數(shù)記錄儀包括觸摸顯示屏、工控主機(jī)和數(shù)據(jù)采集箱；其 中，數(shù)據(jù)采集箱內(nèi)部包括數(shù)據(jù)收集板、通訊處理板、系統(tǒng)管理板、GPS時(shí)間板； 觸摸顯示屏用于設(shè)定啟動(dòng)時(shí)間，顯示實(shí)時(shí)測(cè)量數(shù)據(jù)；
所述數(shù)據(jù)綜合共享平臺(tái)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中傳過(guò)來(lái)的各種交通流參數(shù)的文件管理， 和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的顯示；
所述指標(biāo)計(jì)算軟件系統(tǒng)根據(jù)城市道路交通服務(wù)水平指標(biāo)體系中的微觀、中 觀、宏觀的計(jì)算公式，計(jì)算微觀、中觀和宏觀的區(qū)域交通服務(wù)水平評(píng)價(jià)結(jié)果；
所述指標(biāo)建模平臺(tái)根據(jù)區(qū)域交通服務(wù)水平的評(píng)價(jià)結(jié)果，提供交通管理的決 策支持信息。
一種基于實(shí)測(cè)的城市道路區(qū)域交通服務(wù)水平建模方法，其特征是所述方法
是
本地交通流參數(shù)記錄儀將分布在現(xiàn)場(chǎng)不同位置的各種交通參數(shù)采集器連 接到本地機(jī)器，記錄下現(xiàn)場(chǎng)所測(cè)量到的各種交通參數(shù)；本地交通流參數(shù)記錄儀經(jīng)過(guò)評(píng)價(jià)處理后形成微觀服務(wù)水平的評(píng)價(jià)結(jié)果；再
通過(guò)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)線連接到數(shù)據(jù)綜合共享平臺(tái)，集中各個(gè)本地交通流參數(shù)記錄儀的
微觀評(píng)價(jià)結(jié)果；
指標(biāo)建模平臺(tái)管理設(shè)定的城市道路服務(wù)水平指標(biāo)體系，給出微觀指標(biāo)、中 觀指標(biāo)和宏觀指標(biāo)的計(jì)算公式；
城市道路交通服務(wù)水平指標(biāo)計(jì)算中，計(jì)算微觀、中觀、宏觀反映的交通狀 態(tài)，提供交通管理的決策支持信息。
所述微觀指標(biāo)包括微觀交通態(tài)勢(shì)、速度、微觀交通速度態(tài)勢(shì)、流量、微 觀交通流量態(tài)勢(shì)、流率、微觀交通流率態(tài)勢(shì)、密度、微觀交通密度態(tài)勢(shì)、時(shí) 間占有率、空間占有率、平均延誤。
所述中觀指標(biāo)包括路網(wǎng)暢通率、平均路段暢通率、路網(wǎng)擁堵率、平均路 網(wǎng)擁堵率、空間負(fù)荷度、平均空間負(fù)荷度、空間負(fù)荷裕度、平均空間負(fù)荷裕度、 空間負(fù)荷度變化率、平均空間負(fù)荷度變化率。
所述宏觀指標(biāo)包括區(qū)域路網(wǎng)暢通率、區(qū)域路網(wǎng)平均暢通率、區(qū)域路網(wǎng) 擁堵率、區(qū)域路網(wǎng)平均擁堵率、區(qū)域路網(wǎng)空間負(fù)荷度、區(qū)域路網(wǎng)平均空間負(fù)荷 度、區(qū)域路網(wǎng)空間負(fù)荷裕度、區(qū)域路網(wǎng)平均空間負(fù)荷裕度、區(qū)域路網(wǎng)空間負(fù)荷 度變化率、區(qū)域路網(wǎng)平均空間負(fù)荷度變化率。
本發(fā)明的效果在于，本發(fā)明提出的基于實(shí)測(cè)的城市道路區(qū)域交通服務(wù)水平 建模系統(tǒng)和方法為指導(dǎo)城市道路交通管理和控制提供了依據(jù)。


圖1是本發(fā)明基于實(shí)測(cè)的城市道路區(qū)域交通服務(wù)水平建模系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖； 圖2是本發(fā)明基于實(shí)測(cè)的城市道路區(qū)域交通服務(wù)水平模型實(shí)施過(guò)程圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖，對(duì)優(yōu)選實(shí)施例作詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)該強(qiáng)調(diào)的是，下述說(shuō)明僅 僅是示例性的，而不是為了限制本發(fā)明的范圍及其應(yīng)用。
圖1是本發(fā)明基于實(shí)測(cè)的城市道路區(qū)域交通服務(wù)水平建模系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。圖 l中，本發(fā)明提出的基于實(shí)測(cè)的城市道路區(qū)域交通服務(wù)水平建模系統(tǒng)包括本 地交通流參數(shù)記錄儀、數(shù)據(jù)綜合共享平臺(tái)、指標(biāo)建模平臺(tái)、指標(biāo)計(jì)算軟件系統(tǒng) 四個(gè)模塊。
本地交通流參數(shù)記錄儀包括觸摸顯示屏、工控主機(jī)和數(shù)據(jù)采集箱；其中， 數(shù)據(jù)采集箱內(nèi)部包括數(shù)據(jù)收集板、通訊處理板、系統(tǒng)管理板、GPS時(shí)間板；觸 摸顯示屏用于設(shè)定啟動(dòng)時(shí)間，顯示實(shí)時(shí)測(cè)量數(shù)據(jù)；
數(shù)據(jù)綜合共享平臺(tái)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中傳過(guò)來(lái)的各種交通流參數(shù)的文件管理，和實(shí) 時(shí)數(shù)據(jù)的顯示。
指標(biāo)計(jì)算軟件系統(tǒng)根據(jù)城市道路交通服務(wù)水平指標(biāo)體系中的微觀、中觀、 宏觀的計(jì)算公式，計(jì)算微觀、中觀和宏觀的區(qū)域交通服務(wù)水平評(píng)價(jià)結(jié)果。
指標(biāo)建模平臺(tái)根據(jù)區(qū)域交通服務(wù)水平的評(píng)價(jià)結(jié)果，提供交通管理的決策支 持信息。
本發(fā)明提出的基于實(shí)測(cè)的城市道路區(qū)域交通服務(wù)水平建模方法 本地交通流參數(shù)記錄儀將分布在現(xiàn)場(chǎng)不同位置的各種交通參數(shù)采集器連 接到本地機(jī)器，記錄下現(xiàn)場(chǎng)所測(cè)量到的各種交通參數(shù)；本地交通流參數(shù)記錄儀 經(jīng)過(guò)評(píng)價(jià)處理后形成微觀服務(wù)水平的評(píng)價(jià)結(jié)果；再通過(guò)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)線連接到數(shù)據(jù) 綜合共享平臺(tái)，集中各個(gè)本地交通流參數(shù)記錄儀的微觀評(píng)價(jià)結(jié)果；指標(biāo)建模平 臺(tái)管理設(shè)定的城市道路服務(wù)水平指標(biāo)體系，給出微觀指標(biāo)、中觀指標(biāo)和宏觀指 標(biāo)的計(jì)算公式；城市道路交通服務(wù)水平指標(biāo)計(jì)算中，計(jì)算微觀、中觀、宏觀反 映的交通狀態(tài)，提供交通管理的決策支持信息。
圖2是本發(fā)明基于實(shí)測(cè)的城市道路區(qū)域交通服務(wù)水平模型實(shí)施過(guò)程圖。圖 2中，在確定了評(píng)價(jià)區(qū)域后，根據(jù)區(qū)域本地交通流參數(shù)記錄儀獲得交通參數(shù)，并形成微觀服務(wù)水平的評(píng)價(jià)結(jié)果，而后利用基于實(shí)測(cè)的城市道路區(qū)域交通服務(wù)
水平模型給出微觀指標(biāo)、中觀指標(biāo)和宏觀指標(biāo)的計(jì)算公式；計(jì)算微觀、中觀、 宏觀指標(biāo)，最后進(jìn)行交通狀態(tài)預(yù)測(cè)、指標(biāo)計(jì)算結(jié)果展示以及評(píng)價(jià)結(jié)果的保存。 上述微觀指標(biāo)、中觀指標(biāo)和宏觀指標(biāo)，具體是 (1)微觀指標(biāo)包括
(101) 微觀交通態(tài)勢(shì)
微觀交通態(tài)勢(shì)是指，交通流狀態(tài)的各微觀指標(biāo)在單位時(shí)間內(nèi)的變化量。該 指標(biāo)是衡量微觀層面交通狀態(tài)單位時(shí)間變化趨勢(shì)的重要指標(biāo)。其實(shí)際意義在 于，交通管理部門可以通過(guò)交通態(tài)勢(shì)指標(biāo)，在交通擁堵發(fā)生前，做出判斷，并 及時(shí)采取交通措施，避免嚴(yán)重?fù)矶碌陌l(fā)生。
計(jì)算公式為
其中，W為微觀交通態(tài)勢(shì)，/(/)在/時(shí)刻某斷面或某段距離的微觀指標(biāo)量。
(102) 速度
速度是指，特定時(shí)間內(nèi)，通過(guò)某一檢測(cè)點(diǎn)的所有車輛速度的平均值。用單
位時(shí)間通過(guò)的距離表示，單位細(xì)/h或m"。速度是用來(lái)評(píng)價(jià)微觀交通狀態(tài)， 衡量道路的通暢程度的重要指標(biāo)，也是反映交通管理工作效果的有效指標(biāo)。
計(jì)算公式為5=-^
W ;
其中，S代表速度；AX代表距離；M代表第/輛車通過(guò)該距離所用的時(shí)間。
(103) 微觀交通速度態(tài)勢(shì)
微觀交通速度態(tài)勢(shì)是指，速度在單位時(shí)間內(nèi)的變化量。該指標(biāo)是描述速度 的變化快慢，用于評(píng)價(jià)道路交通狀態(tài)的變化趨勢(shì)，是衡量交通管理工作效果的 有效指標(biāo)。計(jì)算公式為柳;
其中，A5代表微觀交通速度態(tài)勢(shì)；S")代表f時(shí)刻車道或道路某點(diǎn)的速度。
當(dāng)^<0時(shí)，速度呈減小的變化趨勢(shì)，且數(shù)值越小，減小的變化趨勢(shì)越強(qiáng)烈； 當(dāng)M〉0時(shí)，速度呈增大的變化趨勢(shì)，且數(shù)值越大，增大的變化趨勢(shì)越明顯。 AS二O速度趨于穩(wěn)定。
(104) 流量
流量是指， 一定時(shí)間內(nèi)，通過(guò)道路某一斷面的車輛數(shù)，單位輛/h。流量 又稱交通量，是描述道路交通狀態(tài)的基本量，反映道路交通的擁擠程度。 計(jì)算公式為v
其中，v代表流量；"代表一定時(shí)間內(nèi)通過(guò)的車輛數(shù)。
(105) 微觀交通流量態(tài)勢(shì)
微觀交通流量態(tài)勢(shì)是指，流量在單位時(shí)間內(nèi)的變化量，單位輛/h。該指 標(biāo)描述交通流量的變化快慢，可用于預(yù)測(cè)交通服務(wù)水平的變化趨勢(shì)。 計(jì)算公式Av,A,HO;
其中，Av代表微觀交通流量態(tài)勢(shì)；《)代表在f時(shí)刻車道或道路某點(diǎn)的流量。
當(dāng)Av〈0時(shí)，流量呈減小的變化趨勢(shì)，且數(shù)值越小，減小的變化趨勢(shì)越強(qiáng)烈； 當(dāng)Av〉0時(shí)，流量呈增大的變化趨勢(shì)，且數(shù)值越大，增大的變化趨勢(shì)越明顯。 ^ = 0流量趨于穩(wěn)定。
(106) 流率
流率是指，通過(guò)某一車道或道路某一斷面的當(dāng)量小時(shí)車輛數(shù)，單位輛/h。 該指標(biāo)可以用來(lái)描述道路上交通流的狀態(tài)，可用于評(píng)價(jià)道路交通流的飽和程 度，可以直接反映道路的負(fù)荷情況，是交通管理的重要參考。
計(jì)算公式為/ = 二；其中，/代表流率；v代表流量；f代表小時(shí)。
(107) 微觀交通流率態(tài)勢(shì)
微觀交通流率態(tài)勢(shì)是指，流率在單位時(shí)間內(nèi)的變化量。該指標(biāo)是描述交通 流率變化的快慢，可用于預(yù)測(cè)交通流率的變化趨勢(shì)。 計(jì)算公式為A/ = )-/(,);
A/代表微觀交通流率態(tài)勢(shì)；/(0代表r時(shí)刻車道或道路某點(diǎn)的流率。當(dāng) A/〈0時(shí)，流率呈減小的變化趨勢(shì)，且數(shù)值越小，減小的變化趨勢(shì)越強(qiáng)烈；當(dāng)
A/〉0時(shí)，流率呈增大的變化趨勢(shì)，且數(shù)值越大，增大的變化趨勢(shì)越明顯。A/ = 0
流率趨于穩(wěn)定。
(108) 密度
密度是指，在單位長(zhǎng)度的車道上，某一時(shí)刻的車輛數(shù)，單位輛/ (km，車 道)。密度是描述道路擁擠程度的指標(biāo)，反映車輛在道路上的空間分布狀況， 是道路負(fù)荷程度的一種度量。
計(jì)算公式"=丄=—;
其中，^代表密度；/代表流率;V代表流量；/代表小時(shí)；H戈表速度。
(109) 微觀交通密度態(tài)勢(shì)
微觀交通密度態(tài)勢(shì)是指，密度在單位時(shí)間內(nèi)的變化量。單位輛/ (km，車 道，h)。該指標(biāo)描述交通流密度的變化快慢，可用于預(yù)測(cè)交通流密度的變化趨 勢(shì)。
計(jì)算公式為
Af
其中，Ac/為微觀交通密度態(tài)勢(shì)；"(O為在,時(shí)刻車道或道路某點(diǎn)的密度。 當(dāng)Ac/〈0時(shí)，密度呈減小的變化趨勢(shì)，且數(shù)值越小，減小的變化趨勢(shì)越強(qiáng)烈；當(dāng)Ad〉0時(shí)，密度呈增大的變化趨勢(shì)，且數(shù)值越大，增大的變化趨勢(shì)越明顯。 AJ-Q密度趨于穩(wěn)定。
(110) 時(shí)間占有率
時(shí)間占有率是指，在道路的觀測(cè)斷面上，有車輛通過(guò)檢測(cè)器的時(shí)間累計(jì)值 與觀測(cè)時(shí)間的比值。該指標(biāo)用來(lái)描述車輛占用道路斷面的時(shí)間比例，通常用百 分比表示，作為一個(gè)易于檢測(cè)的指標(biāo)，經(jīng)常用來(lái)推算交通密度等其他交通指標(biāo)。
計(jì)算公式為《=1x100%;
其中，《代表時(shí)間占有率；；,代表第^輛車通過(guò)檢測(cè)器所用的時(shí)間；r代表
觀測(cè)時(shí)間；n代表在觀測(cè)時(shí)間內(nèi)通過(guò)檢測(cè)器的車輛數(shù)。
(111) 空間占有率
空間占有率是指，在觀測(cè)路段上，所有車輛長(zhǎng)度之和與路段總長(zhǎng)度的比值。 該指標(biāo)描述路段的擁擠程度，通常用百分比表示，直接反映路段的負(fù)荷情況。 計(jì)算公式為i ,=+t/,xl00%;
其中，A為空間占有率；〖為觀測(cè)路段中第/輛車的長(zhǎng)度；Z為觀測(cè)路段的
總長(zhǎng)度；W為該路段的車輛數(shù)。
(112) 平均延誤。
平均延誤是指，由于道路和環(huán)境條件、交通干擾以及交通管理與控制等因 素所引起的旅行時(shí)間的延長(zhǎng)，單位s/輛。該指標(biāo)描述車輛通過(guò)交叉口的難易 程度，直接反映交叉口的擁擠狀態(tài)，可作為評(píng)價(jià)交叉口服務(wù)水平的重要參考依 據(jù)。<formula>formula see original document page 11</formula>其中，cfe/qy為均勻控制延誤；C為信號(hào)周期長(zhǎng)；g為信號(hào)周期的有效綠燈 時(shí)間；義為v/c的值。
(2)中觀指標(biāo)以路段、交叉口檢測(cè)器獲得交通狀態(tài)數(shù)據(jù)為依據(jù)，通過(guò)微 觀指標(biāo)綜合計(jì)算得到，反映交通區(qū)域的交通服務(wù)水平。包括 (201)路網(wǎng)暢通率
路網(wǎng)暢通率是指，指定區(qū)域內(nèi)，某一時(shí)刻路段服務(wù)水平處于暢通等級(jí)的路 段數(shù)量與該區(qū)域路網(wǎng)所包含的所有路段數(shù)量的比值。該指標(biāo)描述了區(qū)域路網(wǎng)道 路的通暢程度，是該區(qū)域交通總體狀況的一個(gè)度量，其變化可以用于評(píng)價(jià)交通
計(jì)算公式為.7 『)》'⑨0,ZOS(/ )e{￡,"
才昇厶瓦刃.A(r)— w ， |ljLOsa )eM^，CD}，
其中，r為r。時(shí)刻的交通量檢測(cè)值由其代表的單元檢測(cè)時(shí)段的檢測(cè)值表
示；i ,(r。)為r。時(shí)刻路網(wǎng)暢通率；/ 為反映路段交通狀況任何度量指標(biāo)；丄OS(/ )
為由"決定的路段服務(wù)水平等級(jí)；A(")為指定區(qū)域中服務(wù)水平處于丄os(釣級(jí)
的第z'條路段，來(lái)自微觀評(píng)價(jià)結(jié)果；iV為指定區(qū)域中所包含路段總數(shù)。 (202)平均路段暢通率
平均路段暢通率是指，指定區(qū)域內(nèi)，某一時(shí)段路網(wǎng)暢通率的時(shí)間平均值。 該指標(biāo)描述了某一時(shí)間段內(nèi)區(qū)域路網(wǎng)道路的平均通暢程度，是該區(qū)域某一時(shí)段 交通總體狀況的一個(gè)度量，可以用于評(píng)價(jià)交通管理效果。
計(jì)算公式為= ^^
其中，r為觀測(cè)時(shí)間區(qū)間，r = ;77; v。v，(r)為路網(wǎng)平均暢通率；i ,(T7) 為7T時(shí)刻路網(wǎng)暢通率；為r時(shí)間區(qū)間內(nèi)所包r代表的單位檢測(cè)時(shí)段的個(gè)數(shù)。
12(203) 路網(wǎng)擁堵率
路網(wǎng)擁堵率是指，指定區(qū)域內(nèi)，某一時(shí)刻服務(wù)水平等級(jí)處于擁堵的路段數(shù) 量與區(qū)域路網(wǎng)所包含的所有路段的數(shù)量的比值。該指標(biāo)描述了區(qū)域路網(wǎng)的擁堵 程度，是區(qū)域交通總體狀況的一個(gè)度量，可以用于評(píng)價(jià)交通管理效果。
計(jì)算公式為.c(r)》'⑨ <formula>formula see original document page 13</formula>
^巾，c,(r。)為r時(shí)刻路網(wǎng)擁堵率；A(")為指定區(qū)域中服務(wù)水平處于
丄os(/ )級(jí)的第/條路段，來(lái)自微觀評(píng)價(jià)結(jié)果；7v為指定區(qū)域中所包含路段總數(shù)；
i ,(r。)-r時(shí)刻路網(wǎng)暢通率。
(204) 平均路網(wǎng)擁堵率
平均路網(wǎng)擁堵率是指，指定區(qū)域內(nèi)，某一時(shí)段路網(wǎng)擁堵率的時(shí)間平均值。 該指標(biāo)描述了某一時(shí)間段內(nèi)區(qū)域路網(wǎng)道路的平均擁堵程度，是該區(qū)域某一時(shí)段 交通總體狀況的一個(gè)度量，為交通管理措施的實(shí)施提供依據(jù)。
計(jì)算公式為c,_,，(r)=-
其中，r為觀測(cè)時(shí)間區(qū)間，r = ;7;。； c ，(r)為路網(wǎng)平均暢通率；c,(7r)
為t;。時(shí)刻路網(wǎng)擁堵率；為r時(shí)間區(qū)間內(nèi)所包含r°代表的單位檢測(cè)時(shí)段的個(gè) 數(shù)。
(205)空間負(fù)荷度 空間負(fù)荷度是指，某一時(shí)刻路網(wǎng)按空間分布的交通量與交通容量的比值。 該指標(biāo)描述了道路整體能力的使用程度，反映了道路資源在空間上的利用率， 該指標(biāo)可以為交通疏導(dǎo)提供依據(jù)。B(r。)
計(jì)算公式為g(r°) = ^^
其中，/-研究區(qū)域內(nèi)包含路段的編號(hào)；Q-研究區(qū)域內(nèi)包含路段的編號(hào)集
合；g(r。)-:r某時(shí)刻空間負(fù)荷度；^(r)-研究區(qū)域所包含路段/的實(shí)際交通量； c,-研究區(qū)域所包含路段/的實(shí)際交通容量。
(206) 平均空間負(fù)荷度
平均空間負(fù)荷度是指，指定區(qū)域內(nèi)，某一時(shí)段路網(wǎng)空間負(fù)荷度的時(shí)間平均 值。該指標(biāo)描述了某一時(shí)間段內(nèi)道路整體能力的使用程度，反映了道路資源在 空間上的平均利用率，該指標(biāo)可以為交通疏導(dǎo)提供依據(jù)。
計(jì)算公式為g。M，(r) = ^^
其中，r為觀測(cè)時(shí)間區(qū)間，r = ;7;。； ^^co為平均空間負(fù)荷度；g(r)為 ;時(shí)刻空間負(fù)荷度；iv,為r時(shí)間區(qū)間內(nèi)所包含r代表的單位檢測(cè)時(shí)段的個(gè)數(shù)。
(207) 空間負(fù)荷裕度
空間負(fù)荷裕度是指，某一時(shí)刻，路網(wǎng)剩余的可承載交通量與路網(wǎng)最大容量。 該指標(biāo)描述了道路資源在空間上的剩余率，反映了道路空間上可利用資源的比 重，可以作為交通組織與誘導(dǎo)的參考依據(jù)。
計(jì)算公式為&(r)=i-g(r)
^巾，^(r)為空間負(fù)荷裕度；g(r)為r檢測(cè)時(shí)段空間負(fù)荷度。
(208) 平均空間負(fù)荷裕度
平均空間負(fù)荷裕度是指，指定區(qū)域內(nèi)，某一時(shí)段內(nèi)路網(wǎng)空間負(fù)荷裕度的時(shí) 間平均值。該指標(biāo)是某一時(shí)段內(nèi)道路資源在空間上的平均剩余率，反映了道路 空間上可利用資源的比重，可以作為交通組織與誘導(dǎo)的參考依據(jù)。計(jì)算公式為S/V,s=1 —g。，^
其中，《M，-空間負(fù)荷裕度；g。,。，-平均空間負(fù)荷度。
(209) 空間負(fù)荷度變化率
空間負(fù)荷度變化率是指，指定區(qū)域單位時(shí)間空間負(fù)荷度的變化。該指標(biāo)描 述空間負(fù)荷度變化的快慢，可用于預(yù)測(cè)空間負(fù)荷度的變化趨勢(shì)，可以作為實(shí)施 交通管理措施的參考依據(jù)。
計(jì)算公式為i ,g(7;°) = (g(7:Q)-g(7^))/r°;
其中，氣(r。)為空間負(fù)荷度變化率；g(r)為7;時(shí)刻空間負(fù)荷度；r為產(chǎn)時(shí)
刻，該時(shí)刻的交通量檢測(cè)值由其代表的單元檢測(cè)時(shí)段的檢測(cè)值表示。
(210) 平均空間負(fù)荷度變化率。
平均空間負(fù)荷度變化率是指，指定路網(wǎng)，某一時(shí)段內(nèi)的空間負(fù)荷度隨時(shí)間 變化量的時(shí)間平均值。該指標(biāo)描述了某時(shí)間段內(nèi)空間負(fù)荷度變化的快慢，可用 于預(yù)測(cè)空間負(fù)荷度的總體變化趨勢(shì)，可以作為實(shí)施交通管理措施的參考依據(jù)。
計(jì)算公式為&_，") = ^~~
其中，。v，為平均空間負(fù)荷度變化率；^(7T)為空間負(fù)荷度變化率； 為r時(shí)間區(qū)間內(nèi)所包含ra代表的單位檢測(cè)時(shí)段的個(gè)數(shù)。
(3)宏觀指標(biāo)是以微觀層、中觀層作為基礎(chǔ)，經(jīng)中觀層次的多個(gè)區(qū)域塊
的交通狀態(tài)通過(guò)融合方法得到的整個(gè)城市或者所關(guān)注大區(qū)域的綜合交通服務(wù)
水平評(píng)價(jià)結(jié)果。包括 ，
(301)區(qū)域路網(wǎng)暢通率
區(qū)域路網(wǎng)暢通率是指，宏觀層面上某一時(shí)刻服務(wù)水平處于暢通等級(jí)的區(qū) 域數(shù)量與路網(wǎng)所包含的區(qū)域數(shù)量的比值。該指標(biāo)描述了宏觀區(qū)域路網(wǎng)道路的 通暢程度，是該宏觀區(qū)域交通總體狀況的一個(gè)度量，其變化可以用于評(píng)價(jià)大范圍交通管理的效果。
計(jì)算公式是.7 『、^"朋i ⑧一丁 (UOW)e{￡," 計(jì)具厶瓦疋.U)-&，《⑨一l"^⑨e^，丑，c，"
其中，為區(qū)域路網(wǎng)暢通率；/ 為反映中觀區(qū)域交通狀況任何度量 指標(biāo)；丄OS^)為由"決定的中觀區(qū)域服務(wù)水平等級(jí)；為指定區(qū)域中服務(wù)水
平處于LOS⑨級(jí)的第/個(gè)區(qū)域，來(lái)自中觀評(píng)價(jià)結(jié)果；《,為中觀區(qū)域/的權(quán)值，用
于計(jì)算宏觀區(qū)域負(fù)荷度。
(302)區(qū)域路網(wǎng)平均暢通率
區(qū)域路網(wǎng)平均暢通率是指，指定區(qū)域內(nèi)，某一時(shí)段區(qū)域路網(wǎng)暢通率的時(shí)
間平均值。該指標(biāo)描述了某一時(shí)間段內(nèi)宏觀區(qū)域路網(wǎng)道路的平均通暢程度，
是宏觀區(qū)域某一時(shí)段交通總體狀況的一個(gè)度量，可以用于評(píng)價(jià)大范圍交通管
理的效果。
J> ft0)
計(jì)算公式為/re，(r)=-
ir呵e(r)為區(qū)域路網(wǎng)平均暢通率；i ,i,。"r。)為區(qū)域路網(wǎng)暢通率；r 其中，,-一
為時(shí)間；iv,為r時(shí)間區(qū)間內(nèi)所包r°代表的單位檢測(cè)時(shí)段的個(gè)數(shù)。 (303)區(qū)域路網(wǎng)擁堵率
區(qū)域路網(wǎng)擁堵率是指，指定區(qū)域內(nèi)，某一時(shí)刻服務(wù)水平處于擁堵的區(qū)域 數(shù)量與區(qū)域路網(wǎng)所包含的所有區(qū)域的數(shù)量的比值。該指標(biāo)描述了宏觀區(qū)域路 網(wǎng)的擁堵程度，是宏觀區(qū)域交通總體狀況的一個(gè)度量，可以用于評(píng)價(jià)大范圍 交通管理的效果。
計(jì)算公式為C/—reg,。"(n = ^——，c 。 (r。) = i-織一{ 。,Z,豐，"
其中，c,——(r。)為區(qū)域路網(wǎng)擁堵率；"為反映中觀區(qū)域交通狀況任何度量
指標(biāo)；丄OS(/ )為由"決定的中觀區(qū)域服務(wù)水平等級(jí)；《(/ )為指定區(qū)域中服務(wù)水
平處于ms(釣級(jí)的第/個(gè)區(qū)域，來(lái)自中觀評(píng)價(jià)結(jié)果；",為中觀區(qū)域/的權(quán)值，用
于計(jì)算宏觀區(qū)域負(fù)荷度。
(304)區(qū)域路網(wǎng)平均擁堵率
區(qū)域路網(wǎng)平均擁堵率是指，指定區(qū)域內(nèi)，某一時(shí)段、區(qū)域路網(wǎng)擁堵率的
時(shí)間平均值。該指標(biāo)描述了某一時(shí)間段內(nèi)宏觀區(qū)域路網(wǎng)道路的平均擁堵程度，
是宏觀區(qū)域某一時(shí)段交通總體狀況的一個(gè)度量，為交通管理措施的實(shí)施提供依據(jù)。
計(jì)算公式為c;::,)-丄
/-re— 、， y
q;:"(r)為區(qū)域路網(wǎng)平均暢通率；c,，"(r)為區(qū)域路網(wǎng)擁堵率；r
其中，
為時(shí)間段；M.為t時(shí)間區(qū)間內(nèi)所包r代表的單位檢測(cè)時(shí)段的個(gè)數(shù)。 (305)區(qū)域路網(wǎng)空間負(fù)荷度
區(qū)域路網(wǎng)空間負(fù)荷度是指，指某一時(shí)刻區(qū)域路網(wǎng)按空間分布的交通量與 區(qū)域路網(wǎng)按空間分布的容量比值。該指標(biāo)描述了宏觀道路路網(wǎng)整體能力的使 用程度，反映了宏觀路網(wǎng)道路資源在空間上的利用率，該指標(biāo)可以為大范圍 交通疏導(dǎo)提供依據(jù)。
計(jì)算公式為gr(r°)=
其中，z'為研究宏觀區(qū)域內(nèi)包含中觀區(qū)域的編號(hào)；q為研究宏觀區(qū)域內(nèi)包
17含中觀區(qū)域的編號(hào)集合；gr(r)為r時(shí)刻區(qū)域路網(wǎng)空間負(fù)荷度；&『)為中觀區(qū)
域i的r時(shí)段的空間負(fù)荷度；",為中觀區(qū)域i的權(quán)值，用于計(jì)算宏觀區(qū)域負(fù)荷度。
(306) 區(qū)域路網(wǎng)平均空間負(fù)荷度 區(qū)域路網(wǎng)平均空間負(fù)荷度是指，指定區(qū)域內(nèi)，某一時(shí)段區(qū)域路網(wǎng)空間負(fù)
荷度的時(shí)間平均值。該指標(biāo)描述了某一時(shí)間段內(nèi)宏觀路網(wǎng)道路整體能力的使 用程度，反映了宏觀路網(wǎng)道路資源在空間上的平均利用率，該指標(biāo)可以為大 范圍交通疏導(dǎo)提供依據(jù)。
計(jì)算公式為<formula>formula see original document page 18</formula>其中，g:，("為區(qū)域平均空間負(fù)荷度；w(r。)為r時(shí)刻區(qū)域空間負(fù)荷度；
T為時(shí)間段；為T時(shí)間區(qū)間內(nèi)所包r代表的單位檢測(cè)時(shí)段的個(gè)數(shù)。
(307) 區(qū)域路網(wǎng)空間負(fù)荷裕度
區(qū)域路網(wǎng)空間負(fù)荷裕度是指，某一時(shí)刻，宏觀區(qū)域路網(wǎng)剩余的可承載交 通量與路網(wǎng)最大容量。該指標(biāo)描述了宏觀路網(wǎng)道路資源在空間上的剩余率， 反映了宏觀路網(wǎng)道路空間上可利用資源的比重，可以作為交通組織與誘導(dǎo)的 參考依據(jù)。
計(jì)算公式為<formula>formula see original document page 18</formula>
其中，^(r。)-區(qū)域路網(wǎng)空間負(fù)荷裕度；grcr)-r時(shí)刻區(qū)域空間負(fù)荷度。
(308) 區(qū)域路網(wǎng)平均空間負(fù)荷裕度
區(qū)域路網(wǎng)平均空間負(fù)荷裕度是指，指定區(qū)域，某一時(shí)段內(nèi)路網(wǎng)空間負(fù)荷 裕度的時(shí)間平均值。該指標(biāo)是某一時(shí)段內(nèi)宏觀路網(wǎng)道路資源在空間上的平均 剩余率，反映了宏觀路網(wǎng)道路空間上可利用資源的比重，可以作為大范圍交 通組織與誘導(dǎo)的參考依據(jù)。<formula>formula see original document page 19</formula>
其中，％,，_區(qū)域平均路網(wǎng)空間負(fù)荷裕度；g^，-區(qū)域平均空間負(fù)荷度。
(309) 區(qū)域路網(wǎng)空間負(fù)荷度變化率 區(qū)域路網(wǎng)空間負(fù)荷度變化率是指，區(qū)域空間負(fù)荷度在單位時(shí)間內(nèi)的變化。
該指標(biāo)描述宏觀路網(wǎng)空間負(fù)荷度變化的快慢，可用于預(yù)測(cè)宏觀路網(wǎng)空間負(fù)荷 度的變化趨勢(shì)，可以作為實(shí)施交通管理措施的參考依據(jù)。
計(jì)算公式為<formula>formula see original document page 19</formula>
其中，/ ,(r。)-區(qū)域空間負(fù)荷度變化率；gK T)-"寸刻區(qū)域空間負(fù)荷度。
(310) 區(qū)域路網(wǎng)平均空間負(fù)荷度變化率。
區(qū)域路網(wǎng)平均空間負(fù)荷度變化率是指，某一時(shí)段內(nèi)，區(qū)域空間負(fù)荷度的 變化率的時(shí)間平均值。該指標(biāo)描述了某時(shí)間段內(nèi)宏觀路網(wǎng)空間負(fù)荷度變化的 快慢，可用于預(yù)測(cè)宏觀路網(wǎng)空間負(fù)荷度的總體變化趨勢(shì)，可以作為實(shí)施交通 管理措施的參考依據(jù)。
計(jì)算公式為= ^^
其中， -。，(^)為平均空間負(fù)荷度變化率；^( T)為空間負(fù)荷度變化率; r為時(shí)間段；為r時(shí)間區(qū)間內(nèi)所包r°代表的單位檢測(cè)時(shí)段的個(gè)數(shù)。
本發(fā)明提出的基于實(shí)測(cè)的城市道路區(qū)域交通服務(wù)水平建模系統(tǒng)和方法為 指導(dǎo)城市道路交通管理和控制提供了依據(jù)。
以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式
，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不 局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可 輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明 的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種基于實(shí)測(cè)的城市道路區(qū)域交通服務(wù)水平建模系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括本地交通流參數(shù)記錄儀、數(shù)據(jù)綜合共享平臺(tái)、指標(biāo)建模平臺(tái)、指標(biāo)計(jì)算軟件系統(tǒng)四個(gè)模塊；所述本地交通流參數(shù)記錄儀包括觸摸顯示屏、工控主機(jī)和數(shù)據(jù)采集箱；其中，數(shù)據(jù)采集箱內(nèi)部包括數(shù)據(jù)收集板、通訊處理板、系統(tǒng)管理板、GPS時(shí)間板；觸摸顯示屏用于設(shè)定啟動(dòng)時(shí)間，顯示實(shí)時(shí)測(cè)量數(shù)據(jù)；所述數(shù)據(jù)綜合共享平臺(tái)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中傳過(guò)來(lái)的各種交通流參數(shù)的文件管理，和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的顯示；所述指標(biāo)計(jì)算軟件系統(tǒng)根據(jù)城市道路交通服務(wù)水平指標(biāo)體系中的微觀、中觀、宏觀的計(jì)算公式，計(jì)算微觀、中觀和宏觀的區(qū)域交通服務(wù)水平評(píng)價(jià)結(jié)果；所述指標(biāo)建模平臺(tái)根據(jù)區(qū)域交通服務(wù)水平的評(píng)價(jià)結(jié)果，提供交通管理的決策支持信息。
2. —種基于實(shí)測(cè)的城市道路區(qū)域交通服務(wù)水平建模方法，其特征是所述方法是本地交通流參數(shù)記錄儀將分布在現(xiàn)場(chǎng)不同位置的各種交通參數(shù)采集器連接 到本地機(jī)器，記錄下現(xiàn)場(chǎng)所測(cè)量到的各種交通參數(shù)；本地交通流參數(shù)記錄儀經(jīng)過(guò)評(píng)價(jià)處理后形成微觀服務(wù)水平的評(píng)價(jià)結(jié)果；再通 過(guò)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)線連接到數(shù)據(jù)綜合共享平臺(tái)，集中各個(gè)本地交通流參數(shù)記錄儀的微觀 評(píng)價(jià)結(jié)果；指標(biāo)建模平臺(tái)管理設(shè)定的城市道路服務(wù)水平指標(biāo)體系，給出微觀指標(biāo)、中觀 指標(biāo)和宏觀指標(biāo)的計(jì)算公式；城市道路交通服務(wù)水平指標(biāo)計(jì)算中，計(jì)算微觀、中觀、宏觀反映的交通狀態(tài)，提供交通管理的決策支持信息。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于實(shí)測(cè)的城市道路區(qū)域交通服務(wù)水平建模方法，其特征是所述微觀指標(biāo)包括微觀交通態(tài)勢(shì)、速度、微觀交通速度態(tài)勢(shì)、 流量、微觀交通流量態(tài)勢(shì)、流率、微觀交通流率態(tài)勢(shì)、密度、微觀交通密度態(tài) 勢(shì)、時(shí)間占有率、空間占有率、平均延誤。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于實(shí)測(cè)的城市道路區(qū)域交通服務(wù)水平建模 方法，其特征是所述中觀指標(biāo)包括路網(wǎng)暢通率、平均路段暢通率、路網(wǎng)擁堵率、 平均路網(wǎng)擁堵率、空間負(fù)荷度、平均空間負(fù)荷度、空間負(fù)荷裕度、平均空間負(fù)荷 裕度、空間負(fù)荷度變化率、平均空間負(fù)荷度變化率。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于實(shí)測(cè)的城市道路區(qū)域交通服務(wù)水平建模 方法，其特征是所述宏觀指標(biāo)包括區(qū)域路網(wǎng)暢通率、區(qū)域路網(wǎng)平均暢通率、區(qū) 域路網(wǎng)擁堵率、區(qū)域路網(wǎng)平均擁堵率、區(qū)域路網(wǎng)空間負(fù)荷度、區(qū)域路網(wǎng)平均空間 負(fù)荷度、區(qū)域路網(wǎng)空間負(fù)荷裕度、區(qū)域路網(wǎng)平均空間負(fù)荷裕度、區(qū)域路網(wǎng)空間負(fù) 荷度變化率、區(qū)域路網(wǎng)平均空間負(fù)荷度變化率。
全文摘要
本發(fā)明公開了城市道路區(qū)域交通服務(wù)水平的測(cè)量和辨識(shí)技術(shù)領(lǐng)域中的一種基于實(shí)測(cè)的城市道路區(qū)域交通服務(wù)水平建模系統(tǒng)及方法。技術(shù)方案是，本地交通流參數(shù)記錄儀，記錄下現(xiàn)場(chǎng)所測(cè)量到的各種交通參數(shù)；經(jīng)過(guò)評(píng)價(jià)處理后形成微觀服務(wù)水平的評(píng)價(jià)結(jié)果；指標(biāo)建模平臺(tái)管理設(shè)定的城市道路服務(wù)水平指標(biāo)體系，給出微觀、中觀和宏觀的計(jì)算公式；城市道路交通服務(wù)水平指標(biāo)計(jì)算中，計(jì)算微觀、中觀、宏觀反映的交通狀態(tài)，提供交通管理的決策支持信息。本發(fā)明提出的基于實(shí)測(cè)的城市道路區(qū)域交通服務(wù)水平建模系統(tǒng)和方法為指導(dǎo)城市道路交通管理和控制提供了依據(jù)。
文檔編號(hào)G08G1/00GK101667339SQ20091009325
公開日2010年3月10日 申請(qǐng)日期2009年9月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月23日
發(fā)明者燁 張, 承向軍, 李曉峰, 王紹科, 董宏輝, 賀麗紅, 賈利民, 敏 郭 申請(qǐng)人:北京交通大學(xué)