技術(shù)特征：

1.一種交通小區(qū)協(xié)調(diào)優(yōu)化方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)確定所研究的城市路網(wǎng)范圍，獲取基礎(chǔ)資料，包括研究范圍內(nèi)所有道路的通行能力、研究范圍內(nèi)的平均小時(shí)交通生成量、到達(dá)終點(diǎn)車輛數(shù)與駛出路網(wǎng)車輛數(shù)的比例；

2)將整個(gè)交通網(wǎng)絡(luò)劃分為若干個(gè)交通控制小區(qū)，以小區(qū)為網(wǎng)絡(luò)交通流優(yōu)化對(duì)象，對(duì)所研究的城市交通路網(wǎng)進(jìn)行簡(jiǎn)化；

3)構(gòu)造網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化有向圖：以小區(qū)為節(jié)點(diǎn)，以邊表示小區(qū)之間的道路，將路網(wǎng)抽象為點(diǎn)邊組成的有向圖；

4)繪制宏觀基本圖

4.1)布設(shè)檢測(cè)器，在各個(gè)小區(qū)邊界的出入口布設(shè)檢測(cè)器，收集數(shù)據(jù)；

4.2)根據(jù)所收集數(shù)據(jù)，繪制區(qū)域及各個(gè)小區(qū)宏觀基本圖，宏觀基本圖模型的縱坐標(biāo)為駛出車輛數(shù)，單位為輛/分鐘，即通過道路駛出小區(qū)或網(wǎng)絡(luò)邊界的車輛數(shù)與支路到達(dá)終點(diǎn)的車輛數(shù)之和；橫坐標(biāo)為區(qū)域內(nèi)車輛數(shù)，對(duì)于整體路網(wǎng)而言，宏觀基本圖的縱坐標(biāo)為網(wǎng)絡(luò)內(nèi)車輛數(shù)，對(duì)于小區(qū)而言，其宏觀基本圖的縱坐標(biāo)為小區(qū)內(nèi)車輛數(shù)；

5)利用聚類方法將宏觀基本圖的散點(diǎn)分為上升段、持續(xù)段和下降段三類，并分別進(jìn)行線性擬合；

6)以小區(qū)之間的流量為決策變量建立網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化模型，優(yōu)化目標(biāo)為輸出車輛數(shù)最大同時(shí)路網(wǎng)利用率較高，約束條件為各節(jié)點(diǎn)的最大車輛數(shù)和各邊的通行能力；

7)輸入路網(wǎng)當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)下的各節(jié)點(diǎn)內(nèi)車輛數(shù)，求解模型，獲得邊上最佳流量。

2.一種交通小區(qū)協(xié)調(diào)優(yōu)化方法，其特征在于：在步驟2)，交通小區(qū)是具有一定交通關(guān)聯(lián)度的交叉口和路段的集合，關(guān)聯(lián)性較大的交叉口劃歸為同一小區(qū)，交通小區(qū)劃分的方法有：基于譜方法的小區(qū)劃分方法，基于交通流特性的小區(qū)劃分方法或交通工程師根據(jù)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行手動(dòng)劃分。

3.一種交通小區(qū)協(xié)調(diào)優(yōu)化方法，其特征在于：在步驟3)，將小區(qū)抽象成節(jié)點(diǎn)，將小區(qū)之間的連接道路抽象為邊，形成由節(jié)點(diǎn)與邊組成的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化有向圖；其中節(jié)點(diǎn)編號(hào)與簡(jiǎn)化前的小區(qū)編號(hào)相對(duì)應(yīng)，節(jié)點(diǎn)之間是否存在邊，及邊的方向取決于原網(wǎng)絡(luò)中兩個(gè)小區(qū)之間是否有相應(yīng)方向的路段相連，簡(jiǎn)化后的有向圖主要用來描述網(wǎng)絡(luò)的宏觀狀態(tài)；其中節(jié)點(diǎn)的屬性包括小區(qū)的宏觀基本圖、區(qū)內(nèi)能容納最大車輛數(shù)；節(jié)點(diǎn)對(duì)有向圖輸出的狀態(tài)變量有小區(qū)內(nèi)的車輛數(shù)，進(jìn)入小區(qū)車輛數(shù)與駛出小區(qū)車輛數(shù)；邊的屬性主要為方向通行能力，邊輸出的狀態(tài)變量為各小區(qū)間的交通流。

4.一種交通小區(qū)協(xié)調(diào)優(yōu)化方法，其特征在于：在步驟5)，利用聚類方法將每一個(gè)小區(qū)的宏觀基本圖的散點(diǎn)分成三類，之后用直線進(jìn)行分段擬合；設(shè)三段擬合函數(shù)分別為：f₁(n)，f₂(n)，f₃(n)則:

G(n)＝min{f₁(n),f₂(n),f₃(n)}

式中：n為網(wǎng)絡(luò)內(nèi)車輛數(shù)；G(n)為駛出網(wǎng)絡(luò)車輛數(shù)，單位為輛/分鐘；

在步驟6)，建立網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化模型，包括以下內(nèi)容：

6.1)確定每個(gè)交通小區(qū)的最優(yōu)點(diǎn)

根據(jù)宏觀基本圖特性，令持續(xù)段和下降段的交點(diǎn)作為網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的最優(yōu)點(diǎn)(n^m,g^m)，該點(diǎn)表示網(wǎng)絡(luò)處于駛出流量最大情況下網(wǎng)絡(luò)內(nèi)容納的車輛數(shù)最多的狀態(tài)，該狀態(tài)的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行效率最高，服務(wù)車輛數(shù)也相對(duì)較多；

6.2)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化模型決策變量為小區(qū)之間的交通流，表示第t個(gè)研究時(shí)段由小區(qū)i到小區(qū)j的交通量；

6.3)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化模型的目標(biāo)為使整體路網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)處于最優(yōu)水平，即使每個(gè)小區(qū)的優(yōu)化后的狀態(tài)點(diǎn)與最優(yōu)點(diǎn)的距離之和最小，所以網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化模型的目標(biāo)函數(shù)為:

$F=Min\underset{i\∈N}{\Σ}{\left(n_i^t-n_i^m\right)}^2-{\left(g_i^t-g_i^m\right)}^2$

式中，為小區(qū)i在第t個(gè)研究時(shí)段內(nèi)的車輛數(shù)；為小區(qū)i在第t個(gè)研究時(shí)段內(nèi)的駛出車輛數(shù)；

6.4)根據(jù)步驟5)對(duì)各個(gè)小區(qū)的宏觀基本圖進(jìn)行聚類分段擬合的結(jié)果，有：

$g_i^t=min\{f_{1i}^t\left(n_i^t\right),f_{2i}^t\left(n_i^t\right),f_{3i}^t\left(n_i^t\right)\}$

6.5)根據(jù)流量守恒原則，有：

$n_i^t=n_i^{t-1}+O_i^t+\underset{\{j:(i,j)\∈A\}}{\Σ}{q}_{ji}^t-\underset{\{j:(i,j)\∈A\}}{\Σ}{q}_{ij}^t-\frac{{\mathrm{\α}}_i^t}{1-{\mathrm{\α}}_i^t}\underset{\{j:(i,j)\∈A\}}{\Σ}{q}_{ij}^t$

其中，為小區(qū)i在上一個(gè)研究時(shí)段內(nèi)的車輛數(shù)；為小區(qū)i在第t個(gè)研究時(shí)段內(nèi)產(chǎn)生的交通量；為小區(qū)i在第t個(gè)研究時(shí)段到小區(qū)j的交通量；為第t個(gè)研究時(shí)段小區(qū)i到達(dá)終點(diǎn)的車輛數(shù)占所有駛出小區(qū)車輛數(shù)的比例；

6.6)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化模型的約束條件有：

①小區(qū)內(nèi)車輛數(shù)不得超過小區(qū)能容納的最大車輛數(shù)，即為小區(qū)i達(dá)到阻塞密度對(duì)應(yīng)小區(qū)車輛數(shù)，從小區(qū)宏觀基本圖獲得；

②小區(qū)間的交通流應(yīng)小于邊的通行能力，即Cij表示連接小區(qū)i和小區(qū)j的邊的通行能力；

③小區(qū)間的交通流應(yīng)大于邊的最小交通量，即d_ij表示小區(qū)i到小區(qū)j的最小交通量；

④進(jìn)入每個(gè)小區(qū)的車輛數(shù)應(yīng)小于該小區(qū)能接受的最大流量，即為小區(qū)i在第t個(gè)研究時(shí)段內(nèi)能夠接受的最大流量；

⑤每個(gè)小區(qū)的駛出車輛數(shù)應(yīng)小區(qū)該小區(qū)能夠流出的最大流量，即為小區(qū)i在第t個(gè)研究時(shí)段內(nèi)能夠流出的最大流量。

5.一種交通小區(qū)協(xié)調(diào)優(yōu)化方法，其特征在于：在步驟7)，求解模型是以網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)為輸入條件進(jìn)行求解，解為各小區(qū)之間的流量，根據(jù)現(xiàn)狀路網(wǎng)及其運(yùn)行狀態(tài)，確定以下參數(shù)：

①每個(gè)小區(qū)的最優(yōu)點(diǎn)(n^m,g^m)；

②當(dāng)前狀態(tài)下，各個(gè)小區(qū)內(nèi)的車輛數(shù)

③當(dāng)前狀態(tài)下，各個(gè)小區(qū)在單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的交通量

④各個(gè)小區(qū)到達(dá)終點(diǎn)的車輛數(shù)占所有駛出小區(qū)車輛數(shù)的比例

⑤各個(gè)小區(qū)的能容納的最大車輛數(shù)

⑥連接小區(qū)i和小區(qū)j的邊的通行能力C_ij；邊上最小交通量d_ij,；

⑦當(dāng)前狀態(tài)下，各個(gè)小區(qū)能夠接受的最大流量及夠流出的最大流量

對(duì)優(yōu)化模型進(jìn)行求解，獲得即為小區(qū)間最優(yōu)交通流量值。