084-280-基于大数据的交通网络容量标定.pdf

交叉创新与转型重构——2017 年中国城市交通规划年会论文集  基于大数据的交通网络容量标定 安连华 管德永 刘法胜 【摘要】交通网络容量是进行交通规划、管理和调控的重要衡量指标。提出基于交通效益的总车公里 作为网络容量的评价指标，建立交通网络通行速度函数求解网络最大容量。固定网络的空间特性得到网络 断面通行速度函数，固定网络的时间特性得到整个网络的通行速度函数。函数参数的标定采取统计方法和 理论推导法修正：从交通大数据平台获取总车公里和车流密度的实时数据，根据其峰值对应特点可直接获 得最大网络容量；从交通流参数间的关系可以得到网络通行速度函数与网络特性间的关系，通过交通大数 据平台获得的网络特性数据标定函数参数，进而得到网络最大容量。通过分析发现：交通效益（总车公里） 与交通密度（网络给定即为实际车辆数）有个峰值对应问题，畅通时二者相同，拥堵时二者不一致，交通 效益对应的峰值最大值即为所求的网络容量。以青岛市8大商圈和8条主干道的数据进行方法验证。 【关键词】网络容量；交通大数据；车公里；网络通行速度函数；交通效益 0 引言 随着机动车数量的迅猛增长，原有的交通道路已经远远不能满足日益增长的交通需求， 很多城市的道路交通网络在早晚高峰出现了严重的拥堵现象。对于一个固定的交通网络，它 可以承载的最大交通量以及交通状态实时诊断的指标值等是交通管理者科学决策的重要参 考依据。对于一个城市网络来说，由于存在交叉口，网络通行时间不是路段通行时间的简单 叠加，总的网络容量不等于路段容量的加和，交通节点处的通行能力需要折减。目前关于交 通网络容量的研究方法主要有割集法、时空消耗法、线性规划法、图论法、交通分配模拟法、 双层规划模型及供应分析法。程琳等基于交通网络的固定 OD 结构特征，分析其影响因素， 包括交通流特性、网络要素容量、废气排放量、服务水平和系统效率等并基于不同的出发点 建立不同的网络容量模型[1] 。Hai Yang 等提出了二次规划法，将交通分布、分配模型合并， 同时考虑出行者的路径选择和目的地，把每条道路的物理通行能力、环境通行能力以及排队 长度作为路网容量的约束条件[2] 。马尚从道路网络总的时空资源角度提出了“时空消耗”概念， 把城市路网总资源看作包含时空属性的容器，研究交通设施在时空总资源的条件下，单位空 间、时间内所能服务的最大交通个体数[3] 。关忠和基于 “时空消耗”概念，提出了道路占用量 和城市交通容量，得到道路容量的理论计算公式[4] 。Akamatsu 等用过饱和流量公式来计算平 [5] [6] 衡路网的容量 。Bell 调查了交通限制、道路费用以及考虑通行能力下与网络平衡的关系 。 Wong 和 Yang 将路网容量引入到交通信号控制中，扩展了储备交通网络容量的概念，利用 1    中国城市规划学会城市交通规划学术委员会 中国城市规划设计研究院 编  [7] 双层规划模型确定交通信号控制的最大交通网络能力 。杨涛等人基于图论中的最大流最小 割定理，提出了符合路网容量的规划方法，同时提出了衍生割集网络极大流算法，确定出抽 象成无向图的路网容量，并用计算机程序进行求解[8] 。许伦辉提出了路段通行能力约束下路 网最大交通量的确定方法，并将计算过程简化[9] 。高自友、杨东源和傅白白等人从系统的角 度出发，提出了满足用户平衡和系统平衡的路网容量确定方法[10-12] 。李硕等提出了路网狭义 总容量的理论及模型[13] 。目前国内外关于交通网络容量的研究，大多是考虑服务水平或者环 境容量限制等条件下的网络容量，基于交通效益——最大车公里的交通网络容量鲜有提及 [14] 。 传统的模型难以真正计算出一个路网的实际容量，由于时空消耗法、供应分析法、狭义 路网容量法及割集法中的某些参数或变量只能通过实测的方式获得，没有理论依托，且实测 的方式具有很高的成本，因此无法标定模型参数。而线性规划法由于其极值函数为非凸函数， 无法得出精确解，基于用户平衡的路网容量计算存在一定的主观性和假设条件，无法精确的 刻画网络最佳流量的状态。