一種提高出行效率的路網(wǎng)構(gòu)建演化方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于公路網(wǎng)規(guī)劃領(lǐng)域，具體涉及一種提高出行效率的路網(wǎng)構(gòu)建演化方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 道路網(wǎng)結(jié)構(gòu)布局合理與否，直接影響路網(wǎng)整體功能的發(fā)揮。因此，有必要從影響交 通供給根源的因素出發(fā)，探討合理的道路網(wǎng)結(jié)構(gòu)布局。城市道路交通系統(tǒng)作為一種耗散結(jié) 構(gòu)系統(tǒng)，系統(tǒng)發(fā)展是自組織與他組織復(fù)合作用的發(fā)展過程，是由特定的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)或政治力 量導(dǎo)致的不規(guī)則的、偶發(fā)的過程。
[0003] 目前有關(guān)路網(wǎng)結(jié)構(gòu)的研究，其中一類大多從建立優(yōu)化模型的角度來探討，如建立 W城市道路面積資源的供給量最小、出行時(shí)間最短、路網(wǎng)通行能力最大為目標(biāo)的路網(wǎng)結(jié)構(gòu) 布局優(yōu)化模型。另一類研究認(rèn)為道路網(wǎng)的形成遵循一定的演化機(jī)制，存在一種看不見的力 量主導(dǎo)著系統(tǒng)的發(fā)展，但是其驅(qū)動(dòng)因素大多從經(jīng)濟(jì)效益、運(yùn)營(yíng)成本等角度來考慮，并未考慮 出行者對(duì)出行效率的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 現(xiàn)有路網(wǎng)結(jié)構(gòu)的研究關(guān)注實(shí)際路網(wǎng)的變化過程，W時(shí)間軸為研究方向，進(jìn)行趨勢(shì) 對(duì)比分析，并未提出路網(wǎng)結(jié)構(gòu)演變的內(nèi)部機(jī)理，無法推斷路網(wǎng)未來的發(fā)展方向，針對(duì)現(xiàn)有技 術(shù)中的缺陷和不足，本發(fā)明旨在提供一種路網(wǎng)構(gòu)建和演化方法，從出行者角度出發(fā)，W滿足 出行需求為關(guān)注點(diǎn)，能有效提高出行者的出行效率，為管理部口進(jìn)行路網(wǎng)結(jié)構(gòu)調(diào)整和等級(jí) 提升提供了一種有效的方法。
[0005] 本發(fā)明中所述的"節(jié)點(diǎn)"表示城市，將兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間不經(jīng)過第H個(gè)節(jié)點(diǎn)的連接稱為 "道路"，將兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間經(jīng)過第H個(gè)節(jié)點(diǎn)的道路稱為"路段"，所有道路的集合為"路網(wǎng)";本 發(fā)明所述的道路等級(jí)分為高速公路、一級(jí)路、二級(jí)路、H級(jí)路和四級(jí)路，高速公路的等級(jí)最 高，然后依次是一級(jí)路、二級(jí)路、H級(jí)路，四級(jí)路的等級(jí)最低；
[0006] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是：
[0007] -種提高出行效率的路網(wǎng)構(gòu)建演化方法，W獲取最小出行時(shí)間為出發(fā)點(diǎn)，對(duì)城市 間的路網(wǎng)構(gòu)建進(jìn)行規(guī)劃，節(jié)點(diǎn)表示城市，共有N個(gè)節(jié)點(diǎn)，N為大于或等于2的自然數(shù)，WKi和 Kj表示任意的節(jié)點(diǎn)，i = 1，2, 3…N，j = 1，2, 3…N，且i聲j，該方法包括W下步驟：
[000引步驟一：構(gòu)建路網(wǎng)
[000引1. 1采集N個(gè)節(jié)點(diǎn)的出行數(shù)據(jù)，計(jì)算節(jié)點(diǎn)Ki與節(jié)點(diǎn)K j擁的連接度^么',.乂'/，選擇與 節(jié)點(diǎn)K謹(jǐn)接度最大的節(jié)點(diǎn)K 連接節(jié)點(diǎn)Ki與節(jié)點(diǎn)K 導(dǎo)到道路;
[0010] 所述的節(jié)點(diǎn)的出行數(shù)據(jù)包括：
[0011] Eg;節(jié)點(diǎn)g人均生產(chǎn)總值，億元；
[001引 Mg;節(jié)點(diǎn)g人口總數(shù)，萬人；
[001引 bg;節(jié)點(diǎn)g日均出行次數(shù)，次/天；
[0014] a s;節(jié)點(diǎn)g大客車出行比例；
[0015] 目g;節(jié)點(diǎn)g小汽車出行比例；
[001引 夢(mèng)：大客車與小汽車間的轉(zhuǎn)換系數(shù)，口=2;
[0017] r ;大客車平均載客人數(shù)，r = 35個(gè)；
[001引 y g;節(jié)點(diǎn)g居民跨城市出行比例；
[001引 F ;車流高峰小時(shí)系數(shù)，F(xiàn) = 0. 1 ;
[0020] Gg;節(jié)點(diǎn)g出行產(chǎn)生量，人/天；
[0021] Pg:節(jié)點(diǎn)g出行吸引量，人/天；
[0022] dg. g，;節(jié)點(diǎn)g與節(jié)點(diǎn)g'間道路的長(zhǎng)度，km ;
[0023] 0 = -0. 3026 ;
[0024] T康示出行產(chǎn)生量權(quán)重，X 1= 0. 2 ;
[00幼 T康示出行吸引量權(quán)重，X 2= 0. 2 ;
[002引 T康示出行效率權(quán)重，X 3= 0. 6 ;
[0027] g = K域 K J'，g，= Ki或 K J'，且 g 聲 g，；
[002引所述的節(jié)點(diǎn)Ki與節(jié)點(diǎn)K j.間的連接度乂/用公式表示為：
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種提高出行效率的路網(wǎng)構(gòu)建演化方法，其特征在于，以獲取最小出行時(shí)間為出發(fā) 點(diǎn)，對(duì)城市間的路網(wǎng)構(gòu)建進(jìn)行規(guī)劃，節(jié)點(diǎn)表示城市，共有N個(gè)節(jié)點(diǎn)，N為大于或等于2的自然 數(shù)，以1和K」表示任意的節(jié)點(diǎn)，i = 1，2, 3…N, j = 1，2, 3…N,且i關(guān)j,該方法包括以下 步驟： 步驟一：構(gòu)建路網(wǎng) 1.1采集N個(gè)節(jié)點(diǎn)的出行數(shù)據(jù)，計(jì)算節(jié)點(diǎn)Ki與節(jié)點(diǎn)L間的連接度，選擇與節(jié) J 1 J 點(diǎn)Ki連接度最大的節(jié)點(diǎn)K ^ax，連接節(jié)點(diǎn)Ki與節(jié)點(diǎn)K 得到道路Α ; 所述的節(jié)點(diǎn)的出行數(shù)據(jù)包括： Eg:節(jié)點(diǎn)g人均生產(chǎn)總值，億元； Mg:節(jié)點(diǎn)g人口總數(shù)，萬人； bg:節(jié)點(diǎn)g日均出行次數(shù)，次/天； ag:節(jié)點(diǎn)g大客車出行比例； 節(jié)點(diǎn)g小汽車出行比例； 供：大客車與小汽車間的轉(zhuǎn)換系數(shù)，供=2; r :大客車平均載客人數(shù)，r = 35個(gè)； μ g:節(jié)點(diǎn)g居民跨城市出行比例； F :車流高峰小時(shí)系數(shù)，F(xiàn) = 0. 1 ; Gg:節(jié)點(diǎn)g出行產(chǎn)生量，人/天； Pg:節(jié)點(diǎn)g出行吸引量，人/天； dg. g，:節(jié)點(diǎn)g與節(jié)點(diǎn)g'間道路的長(zhǎng)度，km ; Θ = -0. 3026 ； T1表示出行產(chǎn)生量權(quán)重，τ i=〇. 2; τ2表示出行吸引量權(quán)重，τ 2=0. 2; τ 3表示出行效率權(quán)重，τ 3= 〇. 6 ; g =心或K』，g，=心或K』，且g關(guān)g，； 所述的節(jié)點(diǎn)Ki與節(jié)點(diǎn)Kj間的連接度用公式表示為：
式⑴中： 表示節(jié)點(diǎn)Ki的魅力度，
4表示節(jié)點(diǎn)Kj的魅力度，
表示節(jié)點(diǎn)Ki與節(jié)點(diǎn)L間的效用， 表示節(jié)點(diǎn)Kj與節(jié)點(diǎn)K i間的效用，
G ^ ^表示節(jié)點(diǎn)K ^勺出行產(chǎn)生量無量綱化， 9
6'。表示節(jié)點(diǎn)K j的出行產(chǎn)生量無量綱化，
p丨表示節(jié)點(diǎn)Kj的出行吸引量無量綱化；
表示節(jié)點(diǎn)Ki的出行吸引量無量綱化；
表示節(jié)點(diǎn)Ki與節(jié)點(diǎn)K j間道路的出行效率，
1. 2判斷與節(jié)點(diǎn)1連接的道路條數(shù)： 當(dāng)與節(jié)點(diǎn)Ki連接的道路有兩條以上時(shí)，進(jìn)行步驟二； 當(dāng)與節(jié)點(diǎn)Ki連接的道路有且只有一條時(shí)，則再連接與節(jié)點(diǎn)K i連接度次大的節(jié)點(diǎn)K i.sed 得到道路w，進(jìn)行步驟-; 由步驟I. 1和步驟1. 2中得到的道路集合組成路網(wǎng)； 步驟二：選擇更新方案對(duì)路網(wǎng)進(jìn)行更新 2. 1選擇更新方案： 2. I. 1對(duì)步驟一得到的路網(wǎng)中的全部道路進(jìn)行隨機(jī)均衡交通分配，通過蒙特·卡羅方 法得到路網(wǎng)中每條道路的飽和度，表不飽和度最大的道路，道路連接的節(jié)點(diǎn) 八 max max 分別為節(jié)點(diǎn)KmaU和節(jié)點(diǎn)κ_.2; 2. 1.2參數(shù)表示道路提升一級(jí)道路等級(jí)時(shí)得到的路網(wǎng)總出行時(shí)間，參數(shù) -i^max max Tmax. i表示增加一條與節(jié)點(diǎn)K max. i連接的道路時(shí)路網(wǎng)的總出行時(shí)間，參數(shù)T max.2表示增加一條 與節(jié)點(diǎn)Kmax.2連接的道路時(shí)路網(wǎng)的總出行時(shí)間，路網(wǎng)的總出行時(shí)間為路網(wǎng)中每條道路的出行 時(shí)間的總和，匕表示道路4 的出行時(shí)間， max max
式（2)中：表示道路^ 的設(shè)計(jì)速度，km/h，表示道路^ 的飽和 Amax Jvmax -^max 八 max 度，表示道路& 的長(zhǎng)度，km ; ivInax max 當(dāng)?shù)缆穅 的道路等級(jí)為最高級(jí)時(shí)，則參數(shù)不存在，否則參數(shù)存在；當(dāng) max 八 max 八 max 路網(wǎng)中不存在未與節(jié)點(diǎn)Kmax i連接的節(jié)點(diǎn)時(shí)，參數(shù)T max. i不存在，否則參數(shù)T max. i存在；當(dāng)路網(wǎng) 中不存在未與節(jié)點(diǎn)Kmax.2連接的節(jié)點(diǎn)時(shí)，參數(shù)T max.2不存在，否則參數(shù)T max.2存在； 當(dāng)存在7^max、T_. JP Tniax. 2中的一個(gè)參數(shù)時(shí)，執(zhí)行存在的參數(shù)對(duì)應(yīng)的2. 2中的更新方 案； 當(dāng)存在、T_.dP Τ_.2中的兩個(gè)以上的參數(shù)，執(zhí)行最小的參數(shù)對(duì)應(yīng)的2. 2中的更 新方案； 當(dāng)最小的參數(shù)有兩個(gè)以上時(shí)，選擇道路數(shù)量最少或道路等級(jí)最低的參數(shù)對(duì)應(yīng)的更新方 案對(duì)路網(wǎng)進(jìn)行更新； 2. 2對(duì)路網(wǎng)進(jìn)行更新 2. 2. 1參數(shù)對(duì)應(yīng)的更新方案為將道路的道路等級(jí)提升一級(jí)； -f^max 八 max 參數(shù)Tmax.，寸應(yīng)的更新方案為：路網(wǎng)中未與節(jié)點(diǎn)Kmax. i連接的節(jié)點(diǎn)是K i.n，η = 1，2, 3··· Ν-2,連接節(jié)點(diǎn)Kmax. i與節(jié)點(diǎn)K hn，得到道路 參數(shù)Tmax.J^應(yīng)的更新方案為：路網(wǎng)中未與節(jié)點(diǎn)Kmax.2連接的節(jié)點(diǎn)是Κ 2.η，η = 1，2,3··· N-2,連接節(jié)點(diǎn)Kmax.2與節(jié)點(diǎn)K2.n得到道路&_ 2尤2;;; 2. 2. 2通過蒙特·卡羅方法計(jì)算更新后的路網(wǎng)中每條道路的飽和度，對(duì)每條道路的飽 和度進(jìn)行服務(wù)水平的判斷； 對(duì)于路網(wǎng)中所有的高速公路，當(dāng)其中存有高速公路的飽和度大于0. 88時(shí)，返回2. 1和 2. 2. 1繼續(xù)對(duì)路網(wǎng)進(jìn)行更新； 對(duì)于路網(wǎng)中所有的一級(jí)路，當(dāng)其中存有一級(jí)路的飽和度大于0. 8時(shí)，返回2. 1和2. 2. 1 繼續(xù)對(duì)路網(wǎng)進(jìn)行更新； 對(duì)于路網(wǎng)中所有的二級(jí)路、三級(jí)路或四級(jí)路，當(dāng)其中存有二級(jí)路、三級(jí)路或四級(jí)路的飽 和度大于〇. 64時(shí)，返回2. 1和2. 2. 1繼續(xù)對(duì)路網(wǎng)進(jìn)行更新； 否則，完成路網(wǎng)更新。
2.如權(quán)利要求1中所述的提高出行效率的路網(wǎng)構(gòu)建演化方法，其特征在于，所述的步 驟二的2. 1. 2中的道路^ 的飽和度的計(jì)算公式為： vmax -f^max
式（3)中：/+表示道路^ 經(jīng)過隨機(jī)均衡交通分配后得到的交通量，C4 表 -^-max max Amax 示道路4 的通行能力。 八max
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種提高出行效率的路網(wǎng)構(gòu)建演化方法，該方法包括以下步驟：步驟一：以節(jié)點(diǎn)間的連接度大小為標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)建初始路網(wǎng)；步驟二：對(duì)構(gòu)建后的路網(wǎng)選擇更新方案并根據(jù)所選的方案對(duì)路網(wǎng)進(jìn)行更新，保證更新后的路網(wǎng)中所有的道路均滿足三級(jí)服務(wù)水平。本發(fā)明的方法充分考慮了出行者的出行行為，以滿足出行需求，提供出行效率為驅(qū)動(dòng)力，提出了公路網(wǎng)結(jié)構(gòu)和等級(jí)配置的方法，能充分利用有效的道路資源，最大程度地降低出行時(shí)間。
【IPC分類】G06F19-00
【公開號(hào)】CN104537229
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410805115
【發(fā)明人】龍雪琴, 金書鑫, 王建軍, 陳法安
【申請(qǐng)人】長(zhǎng)安大學(xué)
【公開日】2015年4月22日
【申請(qǐng)日】2014年12月19日