本發(fā)明提出一種基于滲流分析的城市交通可靠性指標及其實現(xiàn)方法，它涉及一種基于滲流理論的城市交通系統(tǒng)的可靠性指標及其實現(xiàn)方法，屬于可靠性與交通科學(xué)的交叉技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

交通已經(jīng)成為現(xiàn)代社會發(fā)展的主要基礎(chǔ)設(shè)施之一，對于目前“互聯(lián)網(wǎng)+交通”的發(fā)展模式也有著舉足輕重的作用。然而，當城市交通隨著城市的增長而發(fā)展成龐大而復(fù)雜的交通網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)之后，交通擁堵的問題也變得愈發(fā)突出。事實上，交通擁堵已經(jīng)造成了極大的經(jīng)濟、環(huán)境等損失。以北京市為例，2013年《中國經(jīng)濟大調(diào)查》顯示北京每人每天平均擁堵時長近2個小時，因為交通擁堵造成的損失超過700億元。

由于交通系統(tǒng)本身具有動態(tài)性、復(fù)雜性等特點，加上交通網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)上車流量、人流量等動力學(xué)因素，交通擁堵問題成為了一個復(fù)雜的社會難題。解決交通擁堵的首要問題在于如何準確的度量交通擁堵的狀況?，F(xiàn)行的評價交通可靠性的指標主要有連通可靠性，容量可靠性，旅行時間可靠性等等。

連通可靠性最早在1982年由Mine和Kawai提出，是一種用來衡量網(wǎng)絡(luò)中任意兩個點是否能夠相互連通的性質(zhì)。在道路網(wǎng)絡(luò)中隨機選擇兩個地點A和B，如果車輛從A出發(fā)能夠到達B點，同時從B也能到達A點，那么認為這兩點是連通的；否則為不連通。因此，可以用道路網(wǎng)絡(luò)中相互連通的點對的數(shù)量比上網(wǎng)絡(luò)中所有點對的數(shù)量作為連通可靠性的評價指標。連通可靠性主要考慮城市交通網(wǎng)絡(luò)的靜態(tài)結(jié)構(gòu)性質(zhì)，是研究交通網(wǎng)絡(luò)可靠性指標的基礎(chǔ)。但是，城市交通網(wǎng)絡(luò)的主體研究對象應(yīng)該是動態(tài)交通流，因而單純用靜態(tài)的連通可靠性評價城市交通網(wǎng)絡(luò)的效能是遠遠不夠的。

容量可靠性主要是衡量交通網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)能夠滿足特定交通需求等級的能力，它將城市道路車流量大小作為評價城市交通系統(tǒng)效率的參考依據(jù)。以容量可靠性為依據(jù)，Lindley提出了一種基于城市公路高峰時期交通流量數(shù)據(jù)的衡量指標。其具體方法是以道路當前時刻的車流量比上的道路容量，記為V/C(Volume/Capacity，流量容量比)。該方法設(shè)定當該指標高于某一特定值時(Lindley設(shè)定其為0.77)，認為當前時刻該道路處于擁堵狀態(tài)。美國德克薩斯交通運輸研究所(Texas Transportation Institute)基于同樣的原理設(shè)計了一種衡量城市區(qū)域道路擁堵情況的定量評價指標，即道路擁堵指數(shù)(Roadway Congestion Index，RCI)。該方法同樣以交通流量數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，同時考慮了道路車道數(shù)量，道路長度等因素。但是，道路流量的大小并不能充分的體現(xiàn)城市交通網(wǎng)絡(luò)狀況。無論擁堵與否，主干道的道路流量往往維持在比較高的水平，而邊緣道路的車流量總是比較小的，因而其無法得知交通網(wǎng)絡(luò)的整體流量組織效率。

旅行時間可靠性是當前運用得最為廣泛的城市交通運行效率評價指標之一，其定義為在規(guī)定的條件下車輛能在規(guī)定的時間內(nèi)從起點到達終點的概率?；谶@一點，TomTom公司提出了一種衡量交通擁堵狀況的擁堵延遲指數(shù)(Congestion Delay Index,CDI)。該指數(shù)將當前時刻路徑上的旅行時間相對自由流(即車輛能以任意速度行駛的狀態(tài))時刻的延遲除以自由流時刻對應(yīng)路徑上的旅行時間的比值作為衡量當前道路擁堵狀況的評價標準。由于城市交通的道路結(jié)構(gòu)在短時間內(nèi)不會變化，所以該指標本質(zhì)上是基于道路上車輛行駛速度的。該指標的值越大，這說明由于擁堵導(dǎo)致的延遲時間越長。旅行時間可靠性是一種相當直觀的評價方式，其含義也很容易被廣大用戶所理解和接受。因此，目前中國大多數(shù)交通指標研究機構(gòu)或公司都是以這一指標為基礎(chǔ)來評價城市交通擁堵狀況的。但是，這一指標也有很大的局限性：該指標依賴交通軌跡的選擇，而軌跡往往只反映部分交通需求，需求越大則路徑權(quán)重大；軌跡數(shù)據(jù)易受極端速度影響，在交通高峰時段有偶然性；旅行時間的計算需要等軌跡完成才能進行，不能得到即時結(jié)果。

綜上所述，在以往的研究中人們已經(jīng)通過多種不同的方式來衡量城市交通的可靠性水平。但是這些方法或者僅僅靜態(tài)地考慮了交通的長期均衡情況，或者僅僅從微觀的角度考慮了部分出行者的交通擁堵情況，都未從城市交通的網(wǎng)絡(luò)層面、動態(tài)的考慮宏觀交通的運行效率。

在日常生活中，交通流在自由流和擁堵兩種狀態(tài)間不斷變換的現(xiàn)象是客觀存在的。盡管在單條道路上，這種現(xiàn)象已經(jīng)獲得諸多學(xué)者的關(guān)注和研究，但是從整個網(wǎng)絡(luò)的角度上看(例如整個城市道路網(wǎng)絡(luò)上的自由流與擁堵狀態(tài)切換)，現(xiàn)有的研究對其理解還不夠深入。一個最基本的問題是，一個城市全局的交通流是如何由于擁堵而轉(zhuǎn)變?yōu)榫植拷煌鞯摹谌纸煌鞯谋尘跋?，車輛可以自由行駛前往道路網(wǎng)絡(luò)的任意位置；而在局部交通流的背景下，車輛的自由行駛范圍將被限制在網(wǎng)絡(luò)局部子網(wǎng)內(nèi)，只有降低速度才能通過不同功能子網(wǎng)間的連接道路。從整個網(wǎng)絡(luò)的層面看，交通流的這一現(xiàn)象是一個滲流過程：當部分關(guān)鍵連接道路——也就是網(wǎng)絡(luò)中的瓶頸道路——發(fā)生擁堵時，城市交通流網(wǎng)絡(luò)將從全局流狀態(tài)分裂成局部流的狀態(tài)。

本發(fā)明從實際城市交通系統(tǒng)中提取相關(guān)數(shù)據(jù)信息，基于不同時刻各道路流量大小構(gòu)建交通流的動態(tài)加權(quán)網(wǎng)絡(luò)。設(shè)各道路的權(quán)值分別為Q_ij(t)(其中i和j分別表示路段起點和終點的序號，t表示時刻的序號)，則對于給定的控制變量q(t)(可以理解成道路允許通過的流量閾值)，每一條道路的可以分成兩種狀態(tài)：

運行(Q_ij(t)≤q(t))和擁堵(Q_ij(t)＞q(t))。在實際功能網(wǎng)絡(luò)中，只有運行的道路將被保留下來，而失效道路將被移除。一個q(t)值對應(yīng)一個交通流的功能網(wǎng)絡(luò)，并且隨著q(t)值逐漸減小功能網(wǎng)絡(luò)變得越來越稀疏(擁堵的道路越多)。在這一過程中，總會存在一個q(t)值使得網(wǎng)絡(luò)從全局流的狀態(tài)分裂成局部流的狀態(tài)，該q(t)值就是滲流閾值q_c(t)。q_c(t)標度了形成的城市整體的功能網(wǎng)絡(luò)承載了多少流量，因此，q_c(t)越大說明城市的功能網(wǎng)絡(luò)中承受了越大的流量，整個城市的交通效率越低。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

(一)發(fā)明的目的

本發(fā)明的目的是：針對交通網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)擁堵的準確、全面度量問題，本發(fā)明提供了一種基于滲流分析的城市交通可靠性指標及其實現(xiàn)方法，可以有效地對城市交通網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的可靠性進行量化和評價。

本發(fā)明的理論基礎(chǔ)：城市全局交通流由局部交通流組織而成，在組織過程中，存在局部交通流到全局交通流的閾值；利用滲流理論對研究區(qū)域內(nèi)的交通流組織過程進行分析，找到滲流閾值，確定實時城市交通可靠性指標。

(二)技術(shù)方案

本發(fā)明的技術(shù)解決方案：建立基于滲流理論的城市交通可靠性的評價指標。本發(fā)明首先進行選定區(qū)域交通路網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析與信息預(yù)處理，得到路網(wǎng)系統(tǒng)中各條路段與路段之間的交叉路口信息(包括地理位置信息和拓撲連接信息)，通常情況下設(shè)定各條路段為網(wǎng)絡(luò)中的“邊”，而設(shè)定各交叉路口為網(wǎng)絡(luò)中的“節(jié)點”，并根據(jù)各道路的流量大小為其對應(yīng)的邊設(shè)定權(quán)重，以此建立一個對應(yīng)于實際城市交通系統(tǒng)的加權(quán)動態(tài)網(wǎng)絡(luò)；之后針對該動態(tài)網(wǎng)絡(luò)的進行滲流過程分析，計算全局交通流分裂時的滲流閾值，確定系統(tǒng)的可靠性評價指標；最后通過比較分析不同區(qū)域或是同一區(qū)域的不同時段的指標，實現(xiàn)對不同城市交通系統(tǒng)可靠性的對比和評價，并以此為依據(jù)確定城市交通的瓶頸道路，為提高城市交通可靠性提供針對性的建議。

本發(fā)明一種基于滲流分析的城市交通可靠性指標及其實現(xiàn)方法，其步驟如下：

步驟一、對城市交通數(shù)據(jù)信息進行預(yù)處理；

本發(fā)明基于滿足以下要求的各個測定時刻的城市交通數(shù)據(jù)：

(a)路口信息：路口數(shù)量，路口編號(每個編號唯一對應(yīng)一個路口)，路口的經(jīng)緯度坐標；

(b)路段信息：路段數(shù)量，路段編號(每個編號唯一對應(yīng)一條有向路段)，路段長度，路段車道數(shù)；

(c)流量信息：路段上的車流流量信息，路段上的車流方向信息；

現(xiàn)實采集到的數(shù)據(jù)往往是有缺失或是有錯誤數(shù)據(jù)的，這時候需要運用數(shù)據(jù)補償、數(shù)據(jù)篩選方法對數(shù)據(jù)進行預(yù)處理，保證每條路段、每個路口信息正確性和完整性；

步驟二、基于城市交通數(shù)據(jù)信息建立交通動態(tài)網(wǎng)絡(luò)，并以實際城市交通系統(tǒng)中各路段上的交通流量數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，對網(wǎng)絡(luò)進行賦權(quán)操作；

將實際交通數(shù)據(jù)信息，包括路口、路段和流量，分別抽象成動態(tài)網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點、邊及邊上的權(quán)值，并根據(jù)路口和路段之間的對應(yīng)關(guān)系建立節(jié)點和邊之間的拓撲聯(lián)系，可利用鄰接鏈表、鄰接矩陣等編程方法實現(xiàn)；在此基礎(chǔ)上將各路段的交通流量歸一化處理后作為權(quán)重賦給每一條邊，設(shè)其為Q_ij(t)(其中i和j分別表示路段起點和終點的序號，t表示時刻的序號)；進行歸一化處理的原因是：不同等級道路上的需求不一樣，而歸一化結(jié)果可以對網(wǎng)絡(luò)中所有的邊用同一基準衡量當前各道路的通行水平，而不用考慮道路等級不同帶來的流量差異；關(guān)于道路流量“歸一化標準值”的設(shè)定，可以用給定道路一天中的最大道路流量值作為標準值；但是，考慮到在數(shù)據(jù)采集過程中的無法避免的誤差及噪音導(dǎo)致的數(shù)據(jù)異常，本方法設(shè)定給定路段上一天中所有時刻道路流量值從小到大排列后的95％分位點值作為標準值，以減小異常數(shù)據(jù)對結(jié)果影響；

每一個時刻，在建立的交通動態(tài)網(wǎng)絡(luò)中，給定一個控制變量，設(shè)其為q(t)，則每一條道路分成兩種狀態(tài)：運行(即Q_ij(t)≤q(t))和擁堵(即Q_ij(t)＞q(t))；將這個交通動態(tài)網(wǎng)絡(luò)中運行的邊保留下來，失效的邊刪去，剩下的網(wǎng)絡(luò)就是t時刻具有實際運行功能的交通網(wǎng)絡(luò)，簡稱為功能網(wǎng)絡(luò)；一個q(t)值對應(yīng)一個功能網(wǎng)絡(luò)，并且隨著q(t)值的減小，該功能交通流網(wǎng)絡(luò)變得越稀疏，即失效的邊越多；

步驟三、分析交通動態(tài)網(wǎng)絡(luò)的滲流屬性，找出城市交通網(wǎng)絡(luò)滲流閾值，并以此為基準得出城市交通可靠性指標；

對于各個時刻的交通動態(tài)網(wǎng)絡(luò)，從1到0不斷減小q(t)值，求對應(yīng)的功能網(wǎng)絡(luò)，并觀察這一個過程中各子團內(nèi)的相對交通流流量的變化，尤其是最大子團和次大子團；所謂相對交通流流量，即當前各個子團內(nèi)部的總流量大小除以當前全局網(wǎng)絡(luò)中的總流量大??；根據(jù)滲流理論，當次大子團中的相對流量達到該時刻所有q(t)下的最大值時，網(wǎng)絡(luò)失去連通功能(即發(fā)生相變)，對應(yīng)的q(t)值就是滲流閾值q_c(t)；在滲流過程中，滲流閾值的大小可以有效的衡量當前網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的運行效率的高低，滲流閾值越高說明系統(tǒng)的臨界流量越大，則該城市交通效率越低；

步驟四、確定影響城市交通系統(tǒng)可靠性的瓶頸道路

在滲流過程中，子團之間是由流量較高的道路連接，這其中有一些道路對于整個網(wǎng)絡(luò)非常關(guān)鍵，它們的擁堵狀態(tài)將導(dǎo)致整個網(wǎng)絡(luò)保持高效運輸?shù)哪芰适?，這些道路就是瓶頸道路；以滲流理論為基礎(chǔ)，本發(fā)明定義的瓶頸道路是指保持網(wǎng)絡(luò)全局滲流狀態(tài)的邊的集合；具體而言是指將潛在瓶頸邊的相對流量值(即權(quán)值)減小為原來的(1-α)之后，能降低網(wǎng)絡(luò)滲流閾值的邊的集合；其中α為可調(diào)參數(shù)，取值范圍是0＜α＜1；

其中，在步驟一所述的“對城市交通數(shù)據(jù)信息進行預(yù)處理”，包括對錯誤數(shù)據(jù)的刪除，對缺失數(shù)據(jù)的補償，對無用數(shù)據(jù)的舍棄等，只保留計算所需要的信息，其方法(例如鄰邊補償)屬公知技術(shù)，本發(fā)明不做贅述。

通過以上步驟，本發(fā)明從城市交通的網(wǎng)絡(luò)層面、動態(tài)的考慮宏觀交通的運行效率，能夠解決對交通網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)擁堵的準確、全面度量的實際問題，從而有效地對城市交通網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的可靠性進行量化和評價。本發(fā)明支持未來對城市交通的整體運行狀況調(diào)控，可以對暢通工程、智慧城市建設(shè)提供強有力的方法支撐。

(三)優(yōu)點和功效

相比較于傳統(tǒng)方法，本發(fā)明所采用的滲流方法具有如下優(yōu)勢：

(a)全局性：滲流方法考慮的是從全局的角度看交通系統(tǒng)的運行狀況，不容易受極端數(shù)據(jù)的影響。城市中一些道路的擁堵往往難以直接影響到市內(nèi)交通的整體運行狀況，但是運用傳統(tǒng)方法計算進出城車輛的通行軌跡時，往往會得出城市很擁堵的結(jié)論。與之相反，滲流方法考慮的是整個交通流網(wǎng)絡(luò)的最主要部分——也就是最大的交通功能子網(wǎng)，不易受個別極端道路情況的影響。

(b)時效性：滲流方法得到的評價結(jié)果具有更高的時效性。傳統(tǒng)方法多涉及到車輛行駛軌跡，而要計算其評價結(jié)果必須等到軌跡完成時才能夠進行，然而在這一過程中交通狀況也是動態(tài)變化的?？赡苘囕v在軌跡起點是一種交通運行狀態(tài)，而在到達軌跡終點后又是另外一種交通運行狀態(tài)。而滲流方法無需軌跡支持，針對每一個時間片上的交通流網(wǎng)絡(luò)的流量狀態(tài)，該方法就能給出當時刻的評價指標，具有極高的實時性。因此滲流方法的評價結(jié)果相比傳統(tǒng)指標更加及時準確。

(c)系統(tǒng)最優(yōu)性：滲流方法的評價指標更適合城市交通管理者的評價和指導(dǎo)需求。傳統(tǒng)的方法往往是從用戶的角度出發(fā)，以幫助用戶選擇合適的出行路徑為目的。然而，當所有用戶都追求對自己有利的出行選擇時，對于整個系統(tǒng)而言其最終結(jié)果卻往往不是最優(yōu)的。這一差異在交通系統(tǒng)研究中常被闡述為“用戶均衡”(User Equilibrium)和“系統(tǒng)最優(yōu)”(System Optimum)。根據(jù)傳統(tǒng)方法得到的結(jié)果可能導(dǎo)致交通調(diào)控向用戶均衡的方向發(fā)展的，而滲流方法在分析時是考慮整個城市交通系統(tǒng)的動態(tài)變化，以它為依據(jù)指導(dǎo)城市交通系統(tǒng)的運行是以達到系統(tǒng)最優(yōu)為目的的。所以從管理層的角度看，滲流方法的結(jié)果顯然是更適合作為評價整個系統(tǒng)的運行效率的指標。

綜上，這種新方法的研究結(jié)果將對智慧城市的交通狀況整體調(diào)整提供強有力的方法支撐。

附圖說明

圖1為本發(fā)明所述方法流程示意圖。

圖2為本發(fā)明中求解交通動態(tài)網(wǎng)絡(luò)滲流閾值的實現(xiàn)過程。

圖3為本發(fā)明中確定城市交通網(wǎng)絡(luò)瓶頸的實現(xiàn)過程。

圖中序號、符號、代號說明如下：

圖2：

q：控制變量值，取值范圍為0≤q≤1?？刂谱兞渴桥袛嘟煌▌討B(tài)網(wǎng)絡(luò)中邊是否移除的依據(jù)，交通動態(tài)網(wǎng)絡(luò)中權(quán)值大于q的邊將被移除，而權(quán)值小于q的邊將被保留下來。

Δq：控制變量的變化步長，案例中取Δq＝0.002。

q_c：滲流閾值，也是本發(fā)明所述的城市交通可靠性指標。

圖3：

q，Δq，q_c的含義同圖2。

q_c′：降流處理后的滲流閾值。

L₁：權(quán)值在對應(yīng)取值范圍內(nèi)的邊的集合。其中對應(yīng)取值范圍指的是[q_c,q_c+Δq)。

n：瓶頸道路的并聯(lián)系數(shù)，表示n條瓶頸道路并聯(lián)。當n＝1時，表示瓶頸道路是串聯(lián)的形式。

α：降流可調(diào)參數(shù)，將相對流量值變?yōu)樵瓉淼?1-α)倍。

具體實施方式

為使本發(fā)明要解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案更加清楚，下面將結(jié)合附圖及具體實施案例進行詳細描述。

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有交通可靠性指標在全局性、時效性以及系統(tǒng)最優(yōu)性方面的不足之處，提供一種基于滲流分析的城市交通可靠性評價指標。在本發(fā)明中，以城市實時道路流量數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，構(gòu)建城市交通網(wǎng)絡(luò)道路流量的交通動態(tài)網(wǎng)絡(luò)，通過對動態(tài)網(wǎng)絡(luò)進行滲流過程分析，找到網(wǎng)絡(luò)的滲流閾值并以此作為當前城市交通網(wǎng)絡(luò)的可靠性指標。

如圖1所示，本發(fā)明一種基于滲流分析的城市交通可靠性指標及其實現(xiàn)方法，在實施案例中的具體步驟如下：

步驟一：對城市交通數(shù)據(jù)信息進行預(yù)處理。

本發(fā)明以北京市中心城區(qū)某區(qū)域的各個測定時刻(t＝t₁,...t_T)交通數(shù)據(jù)為例，其中路口信息包括各個路口的編號(從0到N-1)、經(jīng)緯度坐標，路口的數(shù)量為N。各路口與其編號一一對應(yīng)，沒有重復(fù)；其中路段信息包括各條道路的編號(從0到L-1)、路段長度l_ij(i,j＝0,1,...,N-1)、路段車道數(shù)w_ij(i,j＝0,1,...,N-1)，路段的數(shù)量為L。其中的i和j分別表示路段起點和終點的序號。各路段與其編號一一對應(yīng)，沒有重復(fù)；

其中道路流量信息包括各路段上的流量大小f_ij(t)(i,j＝0,1,...,N-1；t＝t₁,...,t_T)和流量方向(從起點流向終點或是從終點流向起點)。其中需要通過鄰邊補償?shù)葦?shù)據(jù)預(yù)處理方式將不完整數(shù)據(jù)補全。

步驟二：基于城市交通數(shù)據(jù)信息建立交通動態(tài)網(wǎng)絡(luò)，并以實際城市交通系統(tǒng)中各路段上的交通流量數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，對網(wǎng)絡(luò)進行賦權(quán)操作。

將實際交通數(shù)據(jù)信息，包括路口、路段和流量，分別抽象成動態(tài)網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點、邊及邊上的權(quán)值，并根據(jù)路口和路段之間的對應(yīng)關(guān)系建立節(jié)點和邊之間的拓撲聯(lián)系。本例以C++中鄰接鏈表的形式來描述“節(jié)點—邊”的聯(lián)系，對于一天當中的每一時刻，都可以建立一個對應(yīng)的交通動態(tài)網(wǎng)絡(luò)，這些交通動態(tài)網(wǎng)絡(luò)反映了一天中城市交通道路系統(tǒng)上的流量變化。

將各路段歸一化處理后的交通流量作為權(quán)重賦給每一條邊。本例中首先需要設(shè)定道路流量的“歸一化標準值”——對于任意一條路段l_ij，將一天中所有時刻道路流量值從小到大排列后的95％分位點值f_ij(T_s)作為該道路流量的標準值。之后，將各條路段在各個時刻的流量值f_ij(t)(i,j＝0,1,...,N-1；t＝t₁,...,t_T)比上f_ij(T_s)作為各邊對應(yīng)時刻的權(quán)值Q_ij(t)，

其中Q_ij(t)＝f_ij(t)/f_ij(T_s)(i,j＝0,1,...,N-1；t＝t₁,...,t_T)。至此，本例構(gòu)建了一天中所有時刻的加權(quán)動態(tài)網(wǎng)絡(luò)。

步驟三：分析交通動態(tài)網(wǎng)絡(luò)的滲流屬性，找出城市交通網(wǎng)絡(luò)滲流閾值，確定城市交通可靠性指標。

對于各個時刻的加權(quán)動態(tài)網(wǎng)絡(luò)，設(shè)置控制變量的初始值和終值分別為1和0，不斷減小q(t)值，每次變化Δq(如取Δq＝0.002)。注意Δq越小，結(jié)果越精確，但是計算量越大。每次刪除Q_ij(t)＞q(t)的邊，并運用基于深度優(yōu)先遍歷的Tarjan算法遍歷剩余網(wǎng)絡(luò)，計算這一個過程中最大子團和次大子團的相對交通流流量。所謂相對交通流流量，即當前各個子團內(nèi)部的總流量大小除以當前全局網(wǎng)絡(luò)中的總流量大小。對于各個時刻的加權(quán)動態(tài)網(wǎng)絡(luò)，從1到0不斷減小q(t)值，求對應(yīng)的功能網(wǎng)絡(luò)，并觀察這一個過程中各子團內(nèi)的相對交通流流量的變化，尤其是最大子團和次大子團。根據(jù)滲流理論，當次大子團中的相對流量達到該時刻所有q(t)下的最大值時，網(wǎng)絡(luò)失去連通功能即發(fā)生相變，對應(yīng)的q(t)值就是滲流閾值q_c(t)。在滲流過程中，滲流閾值的大小可以有效的衡量當前網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的運行效率的高低，滲流閾值越高說明系統(tǒng)的臨界流量越大，則該城市交通效率越低。具體過程如圖2所示。

步驟四：確定影響城市交通系統(tǒng)可靠性的瓶頸道路。

在滲流過程中，子團之間是由流量較低的道路連接，而在這其中，有一些道路對于整個網(wǎng)絡(luò)非常關(guān)鍵，它們的擁堵狀態(tài)將導(dǎo)致整個網(wǎng)絡(luò)保持高效運輸?shù)哪芰适В@些道路就是瓶頸。以滲流理論為基礎(chǔ)，本發(fā)明定義的瓶頸道路是指保持網(wǎng)絡(luò)全局滲流狀態(tài)的邊的集合，具體而言是指將潛在瓶頸邊的相對流量值(即權(quán)值)減小為原來的(1-α)之后，能降低網(wǎng)絡(luò)滲流閾值的邊的集合。其中α為可調(diào)參數(shù)，取值范圍為0＜α＜1，如此處取α＝0.1。本例中，對于每一時刻，先于步驟三中找到該時刻交通動態(tài)網(wǎng)絡(luò)對應(yīng)的滲流閾值q_c，之后確定網(wǎng)絡(luò)中所有權(quán)值位于[q_c，q_c+Δq)區(qū)間內(nèi)的邊(這些邊是潛在瓶頸邊)，這里Δq＝0.002。對于這些邊，按一定的順序選取其中的n條邊(先取n＝1)，并對其進行“降流”處理——即將其相對流量值(權(quán)值)變?yōu)樵瓉淼?1-α)，按照步驟三的方法重新確定當前滲流閾值q_c'。對比降流前后兩個滲流閾值的大小，如果q_c'/q_c＜1，說明選定的邊對提高全局動態(tài)網(wǎng)絡(luò)的組織效率有關(guān)鍵作用，則這些邊所對應(yīng)的就是瓶頸道路。

按照上述流程，如果在n＝1時沒有發(fā)現(xiàn)瓶頸道路，可能是由于瓶頸道路是由多條并聯(lián)道路的組合構(gòu)成的。此時，需增加n的值，重復(fù)上述步驟，直到找出相應(yīng)的瓶頸道路的集合。具體流程見圖3。

本發(fā)明未詳細闡述部分屬于本領(lǐng)域公知技術(shù)。

以上所述，僅為本發(fā)明部分具體實施方式，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本領(lǐng)域的人員在本發(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)明的保護范圍之內(nèi)。