技術(shù)特征：

1.一種基于Simulink仿真的路網(wǎng)動(dòng)態(tài)交通流預(yù)測方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

步驟10)獲取待預(yù)測路網(wǎng)的基礎(chǔ)交通信息，所述基礎(chǔ)交通信息包括路網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)信息和路網(wǎng)交通運(yùn)行信息；

步驟20)根據(jù)步驟10)獲取待預(yù)測路網(wǎng)的基礎(chǔ)交通信息，創(chuàng)建基于Simulink的路網(wǎng)交通仿真系統(tǒng)；

步驟30)根據(jù)步驟20)創(chuàng)建的路網(wǎng)交通仿真系統(tǒng)，進(jìn)行路網(wǎng)交通流動(dòng)態(tài)預(yù)測，提取預(yù)測的交通信息。

2.按照權(quán)利要求1所述的基于Simulink仿真的路網(wǎng)動(dòng)態(tài)交通流預(yù)測方法，其特征在于，所述步驟10)中，獲取路網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)信息，包括：

將待預(yù)測路網(wǎng)中的交叉口和道路依次編號；每條道路分為路段和進(jìn)口區(qū)域兩個(gè)部分；

獲取待預(yù)測路網(wǎng)中每條路段的車道數(shù)M_J，每個(gè)交叉口進(jìn)口區(qū)域的車道數(shù)A_K，每個(gè)交叉口內(nèi)部區(qū)域的車流沖突點(diǎn)位置H_I和每個(gè)交叉口的出口數(shù)量R_I；

獲得待預(yù)測路網(wǎng)中所有交叉口和路段節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)，根據(jù)坐標(biāo)計(jì)算每個(gè)交叉口內(nèi)部區(qū)域的長度Il_i、左轉(zhuǎn)車軌跡長度Tl_i、右轉(zhuǎn)車軌跡長度Tr_i，以及路段上每條車道的長度Lm_j和進(jìn)口區(qū)域每條車道的長度La_k。

3.按照權(quán)利要求2所述的基于Simulink仿真的路網(wǎng)動(dòng)態(tài)交通流預(yù)測方法，其特征在于，所述步驟10)中，獲取路網(wǎng)交通運(yùn)行信息，包括：

在待預(yù)測路網(wǎng)的所有邊界道路上布設(shè)線圈檢測器，并選擇高峰小時(shí)，利用線圈檢測器測得的數(shù)據(jù)，測算邊界道路上的車輛占有率，并對車輛占有率進(jìn)行平滑處理，得到各邊界道路上的車輛占有率時(shí)間序列O_i；

在待預(yù)測路網(wǎng)的所有交叉口布設(shè)視頻檢測器，并選擇高峰小時(shí)，利用視頻檢測器測得的數(shù)據(jù)，測算高峰小時(shí)內(nèi)各交叉口左轉(zhuǎn)車輛數(shù)占總車輛數(shù)的比例Pl_i、直行車輛數(shù)占總車輛數(shù)的比例Pt_i和右轉(zhuǎn)車輛數(shù)占總車輛數(shù)的比例Pr_i；

獲取待預(yù)測路網(wǎng)的所有交叉口在高峰小時(shí)各信號交叉口的現(xiàn)狀信號配時(shí)方案S_I。

4.按照權(quán)利要求1所述的基于Simulink仿真的路網(wǎng)動(dòng)態(tài)交通流預(yù)測方法，其特征在于，所述的步驟20)包括以下步驟：

步驟201)創(chuàng)建九類路網(wǎng)結(jié)構(gòu)S函數(shù)模塊：打開Matlab/Simulink的空白編輯器，選擇User-Defined Functions模塊庫中的S函數(shù)模塊，添加九個(gè)S函數(shù)模塊到模塊編輯器中；九個(gè)S函數(shù)模塊分別命名為：車輛生成模塊、車輛進(jìn)入路段模塊、車輛單車道前進(jìn)模塊、車輛換道模塊、進(jìn)口區(qū)域行駛模塊、進(jìn)口車輛駛?cè)虢徊婵谀K、信號控制模塊、交叉口內(nèi)部行駛模塊和接口模塊，創(chuàng)建九類路網(wǎng)結(jié)構(gòu)S函數(shù)模塊；

步驟202)設(shè)置九類路網(wǎng)結(jié)構(gòu)S函數(shù)模塊參數(shù)屬性：

在車輛生成模塊中設(shè)置輸入?yún)?shù)O_i；

在車輛進(jìn)入路段模塊中設(shè)置輸入?yún)?shù)M_J；

在車輛單車道前進(jìn)模塊中設(shè)置輸入?yún)?shù)Lm_j；

在車輛換道模塊中設(shè)置輸入?yún)?shù)Pl_i，Pt_i，Pr_i；

在進(jìn)口區(qū)域行駛模塊中設(shè)置輸入?yún)?shù)A_K，La_k；

在進(jìn)口車輛駛?cè)虢徊婵谀K中設(shè)置輸入?yún)?shù)H_I；

在信號控制模塊中設(shè)置輸入?yún)?shù)S_I；

在交叉口內(nèi)部區(qū)域行駛模塊中設(shè)置輸入?yún)?shù)Il_i，Tl_i，Tr_i；

在接口模塊中設(shè)置輸入?yún)?shù)R_I；

步驟203)搭建路網(wǎng)交通仿真系統(tǒng)：根據(jù)步驟10)獲取的待預(yù)測路網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)信息，與待預(yù)測的路網(wǎng)結(jié)構(gòu)一一對應(yīng)，通過在Matlab/Simulink組件中添加和連接步驟201)創(chuàng)建的九類路網(wǎng)結(jié)構(gòu)S函數(shù)模塊和步驟202)設(shè)置的九類S函數(shù)模塊參數(shù)，搭建面向?qū)嶋H交通環(huán)境的Simulink路網(wǎng)交通仿真系統(tǒng)。

5.按照權(quán)利要求1所述的基于Simulink仿真的路網(wǎng)動(dòng)態(tài)交通流預(yù)測方法，其特征在于，所述的步驟201)中，車輛生成模塊：用于根據(jù)獲取的待預(yù)測路網(wǎng)邊界道路上的車輛占有率時(shí)間序列，在信號源生成器中設(shè)置不同時(shí)間段內(nèi)每個(gè)邊界道路上車輛進(jìn)入仿真系統(tǒng)的概率；

車輛進(jìn)入路段模塊：用于在每一個(gè)仿真時(shí)間步，按照車輛生成模塊傳送的概率參數(shù)，新加入車輛進(jìn)入路段車道的起點(diǎn)位置；如果起點(diǎn)位置已被車輛占用，則本時(shí)間步不再新生成車輛；

車輛單車道前進(jìn)模塊：用于模擬車輛在單車道上的行駛行為；

車輛換道模塊：用于模擬車輛在路段上的換道行為；

進(jìn)口區(qū)域行駛模塊：用于模擬車輛在進(jìn)口區(qū)域的行駛行為；

進(jìn)口車輛駛?cè)虢徊婵谀K：用于模擬交叉口多個(gè)進(jìn)口方向交通流的匯集；

信號控制模塊：用于根據(jù)獲取的待預(yù)測路網(wǎng)上交叉口的信號配時(shí)方案，在信號源生成器中設(shè)置仿真時(shí)間段內(nèi)交叉口各進(jìn)口的綠燈時(shí)間和紅燈時(shí)間；

交叉口內(nèi)部區(qū)域行駛模塊：用于模擬車輛通過停車線進(jìn)入交叉口內(nèi)部的行駛過程；

接口模塊：用于接收輸出交叉口的車輛。

6.按照權(quán)利要求1所述的基于Simulink仿真的路網(wǎng)動(dòng)態(tài)交通流預(yù)測方法，其特征在于，所述的步驟30)包括以下步驟：

步驟301)采用精細(xì)化可變元胞自動(dòng)機(jī)，建立車輛行駛模型；

步驟302)將步驟301)建立的車輛行駛模型添加到S函數(shù)模塊中；

步驟303)執(zhí)行Simulink仿真，提取預(yù)測交通信息。

7.按照權(quán)利要求6所述的基于Simulink仿真的路網(wǎng)動(dòng)態(tài)交通流預(yù)測方法，其特征在于，所述步驟301)包括以下步驟：

步驟3011)進(jìn)行網(wǎng)格化處理待預(yù)測路網(wǎng)，具體包括：按照1m×0.9m的精細(xì)化元胞尺寸將待預(yù)測路網(wǎng)網(wǎng)格化，并在路網(wǎng)空間上建立坐標(biāo)系；所述坐標(biāo)系以西向東方向?yàn)閄軸，以南向北方向?yàn)閅軸；采用車頭位置所在坐標(biāo)作為車輛坐標(biāo)；

步驟3012)按式(1)計(jì)算每輛車在t時(shí)刻占用的元胞數(shù)：

式中，Nx表示車輛沿X軸方向占用的元胞個(gè)數(shù)，Ny表示車輛沿Y軸方向占用的元胞個(gè)數(shù)，ceil表示向下取整，L_veh表示車輛的寬度，v_n(t)表示車輛n在t時(shí)刻的速度；

步驟3013)建立車輛行駛模型，包括車輛前行運(yùn)動(dòng)模型、車輛側(cè)向運(yùn)動(dòng)模型、車輛沖突消除模型；定義x_n(t)表示車輛n在t時(shí)刻的橫坐標(biāo)；x_n(t+1)表示車輛n在t+1時(shí)刻的橫坐標(biāo)；y_n(t+1)表示車輛n在t+1時(shí)刻的縱坐標(biāo)；將車輛的速度v_n按照元胞/秒進(jìn)行量綱轉(zhuǎn)換；

所述車輛前行運(yùn)動(dòng)模型包括：車輛加速運(yùn)動(dòng)、車輛減速運(yùn)動(dòng)、車輛隨機(jī)慢化和車輛的前行運(yùn)動(dòng)位置；

所述車輛加速運(yùn)動(dòng)模型如式(2)所示：

其中，v_n(t+1)表示車輛n在t+1時(shí)刻的速度，表示車輛平均加速度，v_max表示車輛的最大速度；

所述車輛減速運(yùn)動(dòng)模型如式(3)所示：

其中，表示車輛的平均減速度，表示車輛減速后與前車保持的安全間距，x_n+1(t)表示車輛n+1在t時(shí)刻的橫坐標(biāo)；

所述車輛隨機(jī)慢化模型為：設(shè)t+1時(shí)刻車輛n的速度v_n(t+1)以概率p_r減速，0＜p_r＜1，并生成概率隨機(jī)數(shù)R1，0＜R1＜1；如果R1≥p_r，那么t+1時(shí)刻車輛n的速度按照車輛的平均減速度再次減速；如果R1＜p_r，那么t+1時(shí)刻車輛n的速度保持不變；

依次執(zhí)行加速運(yùn)動(dòng)模型、減速運(yùn)動(dòng)模型和隨機(jī)慢化模型，得到最終速度；車輛n根據(jù)t+1時(shí)刻的最終速度向前行駛；

所述確定車輛的前行運(yùn)動(dòng)位置模型如式(4)所示：

x_n(t+1)＝x_n(t)+v_n(t+1) 式(4)

所述車輛側(cè)向運(yùn)動(dòng)模型包括：

首先，分配車輛的轉(zhuǎn)向?qū)傩裕筛怕孰S機(jī)數(shù)R2，0≤R2≤1；根據(jù)步驟10)獲取的參數(shù)Pl_i、Pt_i和Pr_i，如果R2＜Pt_i，那么將車輛n設(shè)定為直行車；如果Pl_i+Pt_i＞R2≥Pt_i，那么將車輛n設(shè)定為左轉(zhuǎn)車；如果R2≥Pl_i+Pt_i+Pr_i，那么將車輛n設(shè)定為右轉(zhuǎn)車；

其次，判斷是否具有換道傾向：當(dāng)車輛滿足下列條件，則車輛n在t時(shí)刻具有換道傾向：在t時(shí)刻車輛n與正前方車輛的間距不能保證t時(shí)刻車輛n按速度值v_n(t)行駛；或者，在t時(shí)刻車輛n不在路段或進(jìn)口區(qū)域的最右側(cè)車道上行駛，且車輛n為右轉(zhuǎn)車；或者，在t時(shí)刻車輛n不在路段或進(jìn)口區(qū)域的最左側(cè)車道上行駛，且車輛n為左轉(zhuǎn)車；或者，在t時(shí)刻車輛n不在路段或進(jìn)口區(qū)域的中間車道上行駛，且車輛n為直行車；

最后，確定車輛的側(cè)向運(yùn)動(dòng)位置：如果t時(shí)刻車輛n具有換道傾向，并將車輛的速度v_n按照元胞/秒進(jìn)行量綱轉(zhuǎn)換，滿足或那么車輛n可安全換道；如果則車輛n向左側(cè)車道換道；如果則車輛n向右側(cè)車道換道；其中，表示在t時(shí)刻車輛n與左前方車輛的間距，表示在t時(shí)刻車輛n與右前方車輛的間距；確定車輛的側(cè)向運(yùn)動(dòng)位置后，更新車輛的縱坐標(biāo)y_n(t+1)；

所述車輛沖突消除模型包括：在交叉口內(nèi)部右轉(zhuǎn)車不受信號控制，存在右轉(zhuǎn)車輛與對向直行車輛的交織沖突；如果右轉(zhuǎn)車輛抵達(dá)沖突元胞的時(shí)間大于對向直行車，即d_n^r(t)/v_n^r(t)>d_n^z(t)/v_n^z(t)，那么右轉(zhuǎn)車優(yōu)先通行；如果右轉(zhuǎn)車抵達(dá)沖突元胞的時(shí)間小于或等于對向直行車，即d_n^r(t)/v_r(t)≤d_n^z(t)/v_z(t)，那么直行車優(yōu)先通行；其中，d_n^r(t)表示第n輛右轉(zhuǎn)車距離沖突元胞的位置，v_n^r(t)表示第n輛右轉(zhuǎn)車在t時(shí)刻的速度，d_n^z(t)表示第n輛直行車距離沖突元胞的位置，v_n^z(t)表示第n輛直行車在t時(shí)刻的速度。

8.按照權(quán)利要求6所述的基于Simulink仿真的路網(wǎng)動(dòng)態(tài)交通流預(yù)測方法，其特征在于，所述步驟302)包括以下步驟：

對于車輛生成模塊，將步驟10)獲取的邊界路網(wǎng)占有率O_i輸入信號發(fā)生器；

對于車輛進(jìn)入路段模塊，將步驟3013)中的車輛側(cè)向運(yùn)動(dòng)模型編譯成M文件，并限定車輛的縱坐標(biāo)取值小于路段上的車道數(shù)M_J，即y_n(t+1)<M_J；

對于車輛單車道前進(jìn)模塊，將步驟3013)中的車輛前行運(yùn)動(dòng)模型編譯成M文件，并限定車輛的前行運(yùn)動(dòng)位置小于路段上的車道長度Lm_j，即x_n(t)<Lm_j；

對于車輛換道模塊，將步驟3013)中的車輛側(cè)向運(yùn)動(dòng)模型編譯成M文件，在分配車輛轉(zhuǎn)向?qū)傩詴r(shí)，左轉(zhuǎn)車比例為Pl_i，直行車比例為Pt_i，右轉(zhuǎn)車比例為Pr_i；

對于進(jìn)口區(qū)域行駛模塊，將步驟3013)中的車輛前行運(yùn)動(dòng)模型編譯成M文件，并限定車輛的前行運(yùn)動(dòng)位置小于進(jìn)口區(qū)域的車道長度La_k，即x_n(t)<La_k；同時(shí)，將步驟3013)中的車輛側(cè)向運(yùn)動(dòng)模型編譯成M文件，并限定車輛的側(cè)向位置小于進(jìn)口區(qū)域的車道數(shù)A_K，即y_n(t)<A_K；

對于進(jìn)口車輛駛?cè)虢徊婵谀K，將步驟3013)中的車輛沖突消除模型編譯成M文件，沖突元胞位置按H_I取值；

對于信號控制模塊，將步驟10)獲取的交叉口信號控制方案S_I輸入信號發(fā)生器；

對于交叉口內(nèi)部區(qū)域行駛模塊，將步驟301)中的車輛前行運(yùn)動(dòng)模型編譯成M文件，并且限定直行車輛的前行運(yùn)動(dòng)位置小于交叉口長度Il_i，左轉(zhuǎn)車輛的前行不能超過左轉(zhuǎn)軌跡長度Tl_i，右轉(zhuǎn)車輛的前行不能超過右轉(zhuǎn)軌跡長度Tr_i；

對于接口模塊，采用開放邊界條件，將接收到的車輛剔除出仿真系統(tǒng)。

9.按照權(quán)利要求6所述的基于Simulink仿真的路網(wǎng)動(dòng)態(tài)交通流預(yù)測方法，其特征在于，所述步驟303)包括以下步驟：

提取車輛平均速度信息：在仿真過程中實(shí)時(shí)記錄車輛n在t時(shí)刻的瞬時(shí)車速v_n(t)和行駛在路網(wǎng)上的車輛總數(shù)N(t)；依據(jù)式(5)測算待預(yù)測城市路網(wǎng)上t時(shí)刻車輛的平均速度v(t)：

其中，N表示仿真的車輛總數(shù)；

提取路網(wǎng)平均流量信息：仿真過程中，在路網(wǎng)上布置M個(gè)流量檢測器，第m個(gè)檢測器在t時(shí)刻檢測到的交通流量J_m(t)為t時(shí)刻駛過該檢測器的車輛數(shù)之和；依據(jù)式(6)測算待預(yù)測城市路網(wǎng)上t時(shí)刻的平均流量J(t)：

其中，M表示待預(yù)測路網(wǎng)中的道路總數(shù)。