本發(fā)明涉及一種基于參數(shù)標定的交通阻抗計算方法，屬于交通規(guī)劃
技術領域：
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背景技術：
：路阻函數(shù)可以評估交通擁擠對行程時間的影響，這是交通分配與平衡分析的基礎和前提。路阻函數(shù)包括交叉口阻抗函數(shù)和路段阻抗函數(shù)。在路段阻抗函數(shù)的研究方面，國內許多學者和研究機構都提出了不同的數(shù)學模型，其中模型參數(shù)的取值通常根據(jù)人工經(jīng)驗對數(shù)值進行判斷，并根據(jù)最終計算結果進行調整，客觀性、科學性有所欠缺。技術實現(xiàn)要素：有鑒于上述現(xiàn)有交通路阻函數(shù)在解決技術方面的缺陷，本發(fā)明基于海量交通流信息，提出一種基于參數(shù)標定的交通阻抗計算方法。基礎數(shù)據(jù)的獲取與處理，包括獲取用于參數(shù)標定的斷面流量和速度；所述的斷面流量由無線電話移動系統(tǒng)檢測到的整個路段斷面在5分鐘內各單車道流量折算而成，所述的速度采用無線電話移動系統(tǒng)檢測到的速度值。確定擬標定的連續(xù)流或間斷流路段，選取該斷面連續(xù)一個月的工作日無線電話移動系統(tǒng)檢測到的數(shù)據(jù)，用以參數(shù)標定。構建路段路阻函數(shù)模型：式中：t表示兩交叉口之間的路段行駛時間；tf表示交通量為0時，兩交叉口之間的路段行駛時間；v表示路段機動車交通量；c表示路段實際通行能力；α、β分別表示待標定的路阻函數(shù)參數(shù)。對構建路段路阻函數(shù)模型進行參數(shù)標定，具體是：s1、對路段路阻函數(shù)進行對數(shù)化處理：對于某路段li有：取對數(shù)后的路段路阻函數(shù)表示為：式中：v表示兩交叉口之間的路段行駛速度，vf表示路段自由流速度。設β＝k,lnα＝b，則有y＝kx+b；將其轉化為一元回歸分析問題。s2、標定參數(shù)c、vf根據(jù)速度、流量檢測值的對應關系，繪制速度-流量散點圖，對散點圖進行擬合，標定出參數(shù)c和vf。s3、利用最小二乘法求出待標定參數(shù)α，β。本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明在brp典型路阻模型基礎上，根據(jù)流量、車速等海量交通流信息，提出一種基于利用最小二乘法進行參數(shù)標定的交通阻抗計算方法，克服了傳統(tǒng)人工經(jīng)驗法的客觀性、科學性欠缺，且數(shù)據(jù)獲得性較高，具備較強的實際操作性。附圖說明圖1為文一路(古翠路-學院路)4車道西向東路段擬合曲線示意圖。圖2為文一路(學院路-古翠路)4車道東向西路段擬合曲線示意圖。圖3為望江路(江城路-秋濤路)3車道西向東路段擬合曲線示意圖。圖4為望江路(秋濤路-江城路)3車道東向西路段擬合曲線示意圖。具體實施方式本發(fā)明的基本思想是將路段阻抗函數(shù)進行處理，轉化為一元回歸問題，然后利用最小二乘法求出待標定參數(shù)。本發(fā)明的基本步驟如下：c1、基礎數(shù)據(jù)的獲取與處理。c2、路段路阻函數(shù)模型構建與參數(shù)標定。步驟c1、基礎數(shù)據(jù)的獲取與處理。具體包括:獲取用于參數(shù)標定的斷面流量、速度數(shù)據(jù)：路段交通流可以分為連續(xù)流和間斷流。一般將連續(xù)流分為三類：高速公路、快速路/高架路、匝道；一般將間斷流根據(jù)道路等級分為四類：主干路、次干路、主要支路、次要支路。根據(jù)斷面形式不同將間斷流分為六類：中央分隔機非分隔、中央分隔機非劃線、中央分隔機非混行、中央不分隔機非分隔、中央不分隔機非劃線、中央不分隔機非混行。連續(xù)流和間斷流的數(shù)據(jù)來源如下：(1)無線電話移動系統(tǒng)rtms(radiotelephonemobilesystem)檢測的流量值。將rtms檢測到的整個路段斷面5min各單車道流量折算為整個斷面車流量，并擴算為1h流量。單位：pcu/h。(2)rtms檢測的速度值。檢測的速度值與流量值為一一對應關系。單位：km/h。(3)數(shù)據(jù)量。確定擬標定的連續(xù)流或間斷流路段，選取該斷面連續(xù)一個月的工作日rtms檢測數(shù)據(jù)，用以參數(shù)標定。步驟c2、路段路阻函數(shù)模型構建與參數(shù)標定。具體包括：c21、選擇路段路阻函數(shù)模型目前transcad不接受用戶自定義路阻函數(shù)形式，使用修改參數(shù)后的美國公路局bpr函數(shù)：式中：t——兩交叉口之間的路段行駛時間(min)；tf——交通量為0時，兩交叉口之間的路段行駛時間(min)；v——路段機動車交通量(輛/h)；c——路段實際通行能力(輛/h)；α、β——路阻函數(shù)參數(shù)。c22、參數(shù)標定c221、對brp函數(shù)公式進行對數(shù)化處理對路段阻抗函數(shù)進行參數(shù)標定之前，對brp函數(shù)公式進行對數(shù)化處理，得：對于某路段li有：因此，取對數(shù)后的brp函數(shù)也可以表示為：式中：t，tf，v，c都是常數(shù)，含義同上；v——兩交叉口之間的路段行駛速度，km/h；vf——路段自由流速度，km/h；設β＝k,lnα＝b，則有y＝kx+b。即可轉化為一元回歸分析問題。式中路段行駛速度v和路段交通量v可通過rtms檢測得到，因此要想標定參數(shù)α，β，首先需要標定出c和vf值。c222、標定參數(shù)c、vf。根據(jù)rtms速度、流量檢測值的對應關系，繪制速度-流量散點圖，對散點圖進行擬合，可以標定出參數(shù)：路段單車道通行能力c、路段自由流速度vf。c223、利用最小二乘法求出待標定參數(shù)α，β最小二乘法的基本原理是使模型的殘差平方和達到最小值，用公式可以表示為：式中q(b，k)為殘差平方和達到最小的b和k值，記為最小二乘法實際是尋找恰當?shù)膋和b，使得式中函數(shù)q值達到最小，根據(jù)微積分中求極值的原理，對和分別求導，得：解方程可得到和的值，如下式：式中：求得參數(shù)k和b后可得到α，β的值：α＝eb，β＝k實施例：1、仿真范圍及數(shù)據(jù)獲取(1)仿真范圍路網(wǎng)范圍包含杭州繞場高速以內以及下沙組團和余杭組團以及城西的未來科技城。該范圍涵蓋了杭州市城區(qū)出行范圍，足以仿真杭州快速路網(wǎng)的流量分布。仿真范圍內路網(wǎng)覆蓋高速、快速路、次干路和支路。(2)獲取用以參數(shù)標定的數(shù)據(jù)連續(xù)流和間斷流路段用以參數(shù)標定的數(shù)據(jù)來源及數(shù)據(jù)量：流量。將rtms檢測到的整個路段斷面5min各單車道流量折算為整個斷面車流量，并擴算為1h流量。單位：pcu/h。速度。檢測的速度值與流量值為一一對應關系。單位：km/h。數(shù)據(jù)量。確定擬標定的路段，選取該斷面連續(xù)一個月的工作日rtms檢測數(shù)據(jù)，用以參數(shù)標定。本次選取2015年6月11日～7月11日的rtms數(shù)據(jù)。(3)獲取用于模型檢驗的od數(shù)據(jù)依托浙江移動的實時手機信令數(shù)據(jù)，本發(fā)明研究范圍內基站約52000個，移動用戶數(shù)量超過500萬，日均信令條數(shù)超過5億條，每部手機日均信令條數(shù)102條，最大比例的信令類型為位置更新。數(shù)據(jù)采集時間為2015年7月4日至2015年8月4日。(4)基于手機信令數(shù)據(jù)的居民出行od估計以手機用戶作為樣本數(shù)據(jù)，按照下式推算出常住人口的od分布。式中：od為常住人口od分布；od為利用移動手機用戶數(shù)據(jù)得出的od分布；a(averageownership)為手機用戶的人均擁有量，單位：部/人；p(penetrationrateofmobilephone)為手機滲透率；m(marketshare)為中國移動的市場占有率；d(detectionprobability)為移動用戶手機被檢測到概率。2、參數(shù)標定(1)繪制速度-流量散點圖，標定參數(shù)c、vf根據(jù)rtms速度、流量檢測值的對應關系，繪制速度-流量散點圖，對散點圖進行擬合，可以標定出參數(shù)：路段單車道通行能力c、路段自由流速度vf。擬合曲線圖如附圖1至圖4所示；連續(xù)流參數(shù)標定結果如表一所示，間斷流參數(shù)標定結果如表二所示。(2)用最小二乘法標定參數(shù)α，β用最小二乘法標定連續(xù)流路段和間斷流路段brp函數(shù)中參數(shù)α，β，連續(xù)流標定結果如表一所示，間斷流標定結果如表二所示。表一連續(xù)流參數(shù)標定結果名稱道路等級vfαβ通行能力c高速公路高速公路850.7563500/2,4500/3,6000/4快速路快速路800.85.53500/2,4500/3,6000/4中央分隔的下匝道匝道550.7591600/1,3000/2中央不分隔的下匝道匝道550.7591600/1,3000/2中央分隔的上匝道匝道550.7591600/1,3000/2中央不分隔的上匝道匝道550.7591600/1,3000/2立交轉向匝道匝道550.7591600/1,3000/2表二間斷流參數(shù)標定結果3、路阻模型的檢驗目前在杭州市宏觀仿真范圍內根據(jù)微波卡口數(shù)據(jù)、人工調查等方法共獲得晚高峰時段626個斷面的實際交通流量數(shù)據(jù)。這些實測道路數(shù)據(jù)等級分布于高速路/快速路、主干路。次干路和支路。各等級流量在實測總量上，所占比例如下表所示。表三仿真流量與實測流量對比結果從表三可以發(fā)現(xiàn)，在目前仿真結果下，晚高峰時段，616個單向道路斷面的實測總量和模型相差不大，誤差7.06％，各等級道路中的流量占比與實際相近，誤差最大的6％左右，精度基本符合要求。當前第1頁12