一種繪制宏觀基本圖的方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及城市道路交通網絡規(guī)劃與管理的技術領域，尤其是指一種繪制宏觀基 本圖的方法。
【背景技術】
[0002] 隨著社會的發(fā)展和城市化步伐的推進，城市分區(qū)規(guī)劃建設趨勢愈發(fā)明顯，對區(qū)域 路網的交通規(guī)劃和管理手段的要求不斷提高，基于以上需求，發(fā)明人通過研宄用于描述路 網內各要素之間關系的宏觀基本圖（Macroscopic Fundamental Diagram，MFD)可較好反映 路網的運行狀態(tài)的基本屬性。宏觀基本圖（MFD)可定義為描述網絡中移動車輛數與網絡運 行水平之間的普遍關系。通過實地試驗和數據采集，已經驗證了宏觀基本圖的存在性，可參 考根據日本橫濱和美國阿姆斯特丹地區(qū)高速網絡的實測數據繪制而成的基本圖。不過，由 于技術的限制和實地檢測器布置的高要求，針對一個特定的區(qū)域，宏觀基本圖的繪制并不 容易實現，傳統(tǒng)的宏觀基本圖主要以路網平均密度和路網平均流量為橫縱坐標進行繪制， 如國內學者姬楊落落發(fā)表的《基于仿真實驗驗證宏觀基本圖的存在性》和國外學者Daganzo 等發(fā)表的〈〈Macroscopic relations of urban traffic variables Bifurcations〉〉的相關 內容，該方法現實環(huán)境和仿真環(huán)境過程中需要布設繁瑣的檢測器和處理大量數據，較為繁 瑣，工作量大；另外，部分學者將路網車輛數和路網加權流量作為橫縱坐標，如學者許菲菲 發(fā)表的《交通管理措施對路網宏觀基本圖的影響分析》的相關成果；學者杜怡曼則在《基于 宏觀基本圖的區(qū)域交通總量動態(tài)調控技術》一文中采用網絡宏觀凈流量和重點區(qū)域凈車公 里數為橫縱坐標，以上方法均需要對車輛和路網內每條路段的屬性進行跟蹤和統(tǒng)計，其準 確性和可操作性難度較高。針對以上不足，發(fā)明人提出一種新型的繪制宏觀基本圖的方法， 以網絡內一定時間間隔（At)的車輛總數（Net Volume，N)為橫坐標，以網絡內一定時間間 隔（At)駛離路網的車輛總數為縱坐標，記為G，繪制宏觀基本圖，將現實環(huán)境和仿真環(huán)境 相結合的方法，該方法可科學高效地繪制宏觀基本圖，極大降低數據處理的復雜程度。

【發(fā)明內容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于克服現有技術的缺點與不足，提供一種繪制宏觀基本圖的方 法，突破常規(guī)的繪制宏觀基本圖方式。
[0004] 為實現上述目的，本發(fā)明所提供的技術方案為：一種繪制宏觀基本圖的方法，包括 以下步驟：
[0005] 1)選定路網研宄范圍，對基礎資料進行針對性獲取，總共包括三方面的資料，分別 為路網幾何信息、節(jié)點放行策略和路網交通組織；
[0006] 2)繪制研宄區(qū)域的宏觀基本圖MFD，首先基于現實環(huán)境設置檢測器，獲取交通數 據進行繪制，完成散點圖繪制后，判斷宏觀基本圖MFD是否滿足要求，滿足則直接過渡至步 驟3)，若不完整，采用微觀仿真進行補充繪制，繪制完整后再進入步驟3);
[0007] 3)對散點圖進行劃分為3個區(qū)間，剔除拐點處數據，采用最小二乘法繪制個區(qū)間 段擬合線段，將3個線段延長，和橫坐標軸形成梯形，繪制完成最終的宏觀基本圖。
[0008] 在步驟（1)中，所述路網幾何信息包括道路長度、道路寬度和車道數設置，所述節(jié) 點放行策略包括無控制節(jié)點的讓行方式和信號控制節(jié)點相位相序，所述路網交通組織包括 單行線設置、轉向限制，車種限制和專用道設置。
[0009] 在步驟（2)中，基于現實環(huán)境繪制的宏觀基本圖的散點圖，包括以下步驟：
[0010] 2. 1)以網絡內預設的時間間隔At的車輛總數（NetVolume，N)為橫坐標；以網 絡內預設的時間間隔At駛離路網的車輛總數為縱坐標，記為G;
[0011] 2.2)根據區(qū)域內路網流量觀察，從車流低峰期開始采集數據，獲取區(qū)域內主要通 道車輛數即可滿足繪制宏觀基本圖的條件，采用路段視頻檢測器拍照功能，在h時刻對區(qū) 域內所有主要通道全程拍照，統(tǒng)計出h時刻路網區(qū)域內的運行車輛數為N。；
[0012] 2.3)確定選定區(qū)域路網邊界的所有進口和出口，并在各進出口設置流量檢測器， 總結所有的進口建立進口編號集合R-Entrance^i，!^ ???&???}，所有出口建立出口 編號集合S-ExiUSpS，? .Sn. ? ?}，&表示第m個進口，Sn表示第n個出口；
[0013] 2. 4)流量監(jiān)測和統(tǒng)計，確定固定時間間隔At，總結所有時間節(jié)點建立時間節(jié)點 集合T-intervallt。，!^，!^ - ??!:」???}，其中At;與各個時間節(jié)點相對應的 進出口的流量變化值對應集合如下：
[0014] Rj-Entrance{R^,R2J ? ? ?RmJ ? ? ? }
[0015] Sj-Exit{Su，S2j ? ? ?Snj ? ? ? }
[0016] 其中，Rmj表示第m個進口在t^至t」時間段內統(tǒng)計的車輛數，Snj表示第n個出口 在、至t」時間段內統(tǒng)計的車輛數；
[0017] 2.5)數據處理階段，獲取有效的宏觀基本圖樣本值，記錄為0」(％，Gj)，其中％表 示j時間點路網內的車輛數，Gj表示j時間點，如下：
[0020] 其中，初始值隊已在上面步驟2. 2)中獲取，根據上述關系，得j組有效的樣本值；
[0021] 2. 6)根據處理后的樣本數據，繪制散點圖；
[0022] 在步驟（2)中，基于微觀仿真繪制的宏觀基本圖，包括以下步驟：
[0023] 2. 1)路網搭建前期準備，獲取路網交通數據特征，對選取的區(qū)域進行調查分析，對 仿真的參數進行校正，設置交通構成比例；
[0024] 2. 2)根據實際道路長度和寬度，設置不同道路的屬性；搭建路網和節(jié)點，根據實 際節(jié)點的轉向設置，設置轉向車道、交叉口進口排隊區(qū)域；
[0025] 2. 3)根據實際交叉口放行方式，無控交叉口設置讓行規(guī)則，信控交叉口設置相應 的相位相序或者自適應的控制方案；
[0026] 2. 4)路網所有出入口設置流量檢測器，并設置相應的檢測間隔，確保輸出數據的 完整和有序；
[0027]2.5)仿真環(huán)境可直接從路網交通量為0開始仿真，并輸出預設時間間隔At的交 通數據檢測量，得到足夠數量的h(%，GJ;
[0028] 2. 6)根據處理后的樣本數據，繪制散點圖。
[0029] 在步驟⑶中，對散點圖進行擬合的方法，包括以下步驟：
[0030] 3. 1)將散點圖劃分為三個區(qū)間，分別是上升段、持續(xù)段和下降段；
[0031] 3. 2)分別針對三處區(qū)間進行最小二乘法的擬合，擬合出三條線段；
[0032] 3. 3)將擬合好的三條線段進行延長，結合橫坐標軸形成一個梯形，完成宏觀基本 圖MFD的繪制。
[0033] 本發(fā)明與現有技術相比，具有如下優(yōu)點與有益效果：
[0034] 本發(fā)明充分利用了現實環(huán)境數據和仿真環(huán)境數據，保證繪制宏觀基本圖的完整 性。發(fā)明提供了詳細的繪制宏觀基本圖的步驟和方法，數據處理量相對傳統(tǒng)方法少，可操作 性強，出圖效果佳。
【附圖說明】
[0035] 圖1為本發(fā)明宏觀基本圖的示意圖。
[0036] 圖2為本發(fā)明流程總圖。
[0037] 圖3為本發(fā)明采用歷史數據繪制MFD散點圖的流程圖。
[0038] 圖4為本發(fā)明采用微觀仿真繪制MFD散點圖的流程圖。
[0039] 圖5為本發(fā)明實施例區(qū)域路網和出入口示意圖。
[0040] 圖6為基于現實環(huán)境繪制而成的MFD散點圖。
[0041] 圖7為基于現實環(huán)境和仿真環(huán)境繪制成的MFD。
【具體實施方式】
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