| 主权项 |
一种基于渗流分析的城市交通可靠性指标及其实现方法，其特征在于：其步骤如下：步骤一、对城市交通数据信息进行预处理；本发明基于满足以下要求的各个测定时刻的城市交通数据：(a)路口信息：路口数量，路口编号，每个编号唯一对应一个路口，路口的经纬度坐标；(b)路段信息：路段数量，路段编号，每个编号唯一对应一条有向路段，路段长度，路段车道数；(c)流量信息：路段上的车流流量信息，路段上的车流方向信息；现实采集到的数据往往是有缺失、是有错误数据的，这时候需要运用数据补偿、数据筛选方法对数据进行预处理，保证每条路段、每个路口信息正确性和完整性；步骤二、基于城市交通数据信息建立交通动态网络，并以实际城市交通系统中各路段上的交通流量数据为基础，对网络进行赋权操作；将实际交通数据信息，包括路口、路段和流量，分别抽象成动态网络中的节点、边及边上的权值，并根据路口和路段之间的对应关系建立节点和边之间的拓扑联系，利用邻接链表、邻接矩阵编程方法实现；在此基础上将各路段的交通流量归一化处理后作为权重赋给每一条边，设其为Q<sub>ij</sub>(t)，其中i和j分别表示路段起点和终点的序号，t表示时刻的序号；进行归一化处理的原因是：不同等级道路上的需求不一样，而归一化结果能对网络中所有的边用同一基准衡量当前各道路的通行水平，而不用考虑道路等级不同带来的流量差异；关于道路流量“归一化标准值”的设定，用给定道路一天中的最大道路流量值作为标准值；但是，考虑到在数据采集过程中的无法避免的误差及噪音导致的数据异常，本方法设定给定路段上一天中所有时刻道路流量值从小到大排列后的95％分位点值作为标准值，以减小异常数据对结果影响；每一个时刻，在建立的交通动态网络中，给定一个控制变量，设其为q(t)，则每一条道路分成两种状态：运行即Q<sub>ij</sub>(t)≤q(t)和拥堵即Q<sub>ij</sub>(t)＞q(t)；将这个交通动态网络中运行的边保留下来，失效的边删去，剩下的网络就是t时刻具有实际运行功能的交通网络，简称为功能网络；一个q(t)值对应一个功能网络，并且随着q(t)值的减小，该功能交通流网络变得越稀疏，即失效的边越多；步骤三、分析交通动态网络的渗流属性，找出城市交通网络渗流阈值，并以此为基准得出城市交通可靠性指标；对于各个时刻的交通动态网络，从1到0不断减小q(t)值，求对应的功能网络，并观察这一个过程中各子团内的相对交通流流量的变化，尤其是最大子团和次大子团；所谓相对交通流流量，即当前各个子团内部的总流量大小除以当前全局网络中的总流量大小；根据渗流理论，当次大子团中的相对流量达到该时刻所有q(t)下的最大值时，网络失去连通功能，即发生相变，对应的q(t)值就是渗流阈值q<sub>c</sub>(t)；在渗流过程中，渗流阈值的大小能有效的衡量当前网络系统的运行效率的高低，渗流阈值越高说明系统的临界流量越大，则该城市交通效率越低；步骤四、确定影响城市交通系统可靠性的瓶颈道路在渗流过程中，子团之间是由流量较高的道路连接，这其中有一些道路对于整个网络非常关键，它们的拥堵状态将导致整个网络保持高效运输的能力丧失，这些道路就是瓶颈道路；以渗流理论为基础，本发明定义的瓶颈道路是指保持网络全局渗流状态的边的集合；具体而言是指将潜在瓶颈边的相对流量值即权值减小为原来的(1‑α)之后，能降低网络渗流阈值的边的集合；其中α为可调参数，取值范围是0＜α＜1；通过以上步骤，本发明从城市交通的网络层面、动态的考虑宏观交通的运行效率，能够解决对交通网络系统拥堵的准确、全面度量的实际问题，从而有效地对城市交通网络系统的可靠性进行量化和评价；本发明支持未来对城市交通的整体运行状况调控，能对畅通工程、智慧城市建设提供强有力的方法支撑。 |
