城市道路交通擁堵動態(tài)評價方法研究

蒲燦喬敏

（重慶交通大學(xué)交通運輸學(xué)院，中國 重慶 400074）

為了給交通參與者提供實時道路交通信息，使其避開擁堵路段提高出行效率。有必要選擇可靠的交通擁堵判定指標，并根據(jù)這些指標對交通擁堵程度進行實時評定，提高交通擁堵動態(tài)誘導(dǎo)的準確性。

1 指標的定義與量化

擁堵指標的選擇要能反映最主要和最全面的信息，常用來反映路段擁堵的指標有V/C比和路段平均速度，而反映交叉口擁堵的指標常用交叉口平均延誤。

V/C比：即交通量與通行能力之比，可以反映出交通設(shè)施的容納能力。

路段平均速度 v：車輛通過路段的長度與所用時間之比，體現(xiàn)了交通流在特定路段的運行暢通程度。

交叉口平均延誤時間 t：高峰期間所有車輛在交叉口延誤段長度內(nèi)實際行駛時間與該路段長度內(nèi)按暢行速度行駛時間之差的平均值。

t——平均延誤時間（秒）

ds——總延誤（秒）

η——延誤段內(nèi)進口道的交通量

2 評價指標的預(yù)先處理

2.1 評價指標的一致化

在多指標評價中，有些指標值越大越好，而有些則越小越好。在多指標綜合評價計算前需要對指標進行一致化處理。常用的處理方式有差式轉(zhuǎn)換和商式轉(zhuǎn)換。

2.2 評價指標的標準化

指標的標準化主要是對指標做無綱量化處理。本文僅介紹“極值法”對指標進行標準化。如果令Mj=max(xij)，mj=min(xij)

則 Xij*=(xij-mj)/(Mj-mj)是無量綱的，且 Xij*∈(0,1)。

3 交通運行狀態(tài)分類原理

當(dāng)極大型指標xj（j=1，2，…，m）的取值都很接近于 1時，系統(tǒng)的運行狀況可認為是整體協(xié)調(diào)的；當(dāng)xj（j=1，2，…，m）的取值都很接近于0時，系統(tǒng)的運行狀況雖然也是整體協(xié)調(diào)的，但其整體效益偏低。當(dāng)系統(tǒng)指標的取值大小不一時，則該系統(tǒng)的運行狀況是整體不協(xié)調(diào)的，其整體效益也不高。基于以上分析，給出如下定義：

定義 1：對給定的 x*=(x1*，x2*，…，xm*)T∈D (xj*＞0)，x=(x1，x2，…，xm)T∈D 對任意 x=(x1，x2，…，xm)T∈D，若有不等式：xj≥xj*(j=1，2，…，m)成立，則稱x連同x*為D中的有效點，其中x*是預(yù)先設(shè)定的。D中所有有效點構(gòu)成的集合稱為D的有效子集，即為A。

定義 2：對給定的 x**=(x1**，x2**，…，xm**)T∈D(xj**＞0)，對任意的 x=(x1，x2，…，xm)T∈D，至少對某一個 k，有不等式： xk

令集合B=D-A-C，且A、B、C兩兩之間的交集均互為空集。由定義1、2可知，落在子集A內(nèi)的點（即時刻的交通運行狀況），就處于協(xié)調(diào)發(fā)展、整體效益高的運行狀態(tài)；落在子集C內(nèi)的點，就處于協(xié)調(diào)發(fā)展程度差、整體效益偏低的狀態(tài)。

當(dāng)D?Rm時，即指標向量為m維時，應(yīng)用歐式距離公式，

x*=(x1*，x2*，…，xm*)T滿足方程：

同理x**也滿足上述方程。

同時規(guī)定：落在子集A、B、C內(nèi)的點，分別稱其為第1、2、3類運行水平。

4 分類狀態(tài)指標的交通擁堵評價應(yīng)用

4.1 運行狀態(tài)分類

基于以上原理，引入變量x***和x****將城市交通運行狀況分為優(yōu)、良、一般、較差、差。并選用飽和度、路段平均速率、交叉口延誤三個極小型指標。

令， x*=(x1*，x2*，…，xm*)T滿足方程：

同理x**、x***和x****也滿足上述方程，因此取評價函數(shù)為：

根據(jù)城市交通運行狀態(tài)分級，表示為：

當(dāng)y≤(r*)2時，交通運行狀況狀態(tài)為優(yōu)；

當(dāng)(r*)2

當(dāng)(r**)2

當(dāng)(r***)2

當(dāng)y＞(r****)2時，交通運行狀況狀態(tài)為差。

其中，(r*)2、(r**)2、(r***)2和(r****)2即為綜合評價的限值。

4.2 分類評價限值的計算

查表如下信息：

表1 服務(wù)水平與飽和度、速度、延誤的關(guān)系

根據(jù)以上等級標準，將服務(wù)水平為A、B等級的交通運行狀況定義為優(yōu)，服務(wù)水平為C、D、E、F等級的交通運行狀況依次定義為良、一般、較差和差。其中，路段平均速率以城市快速路為例，機動車設(shè)計速度為80公里/小時?？傻盟俾蕿?/[80×(1-30%)]≈0.0179，同理得交通運行狀況分別為優(yōu)、良、一般、較差、差情況下速率值分別為：≤0.0179、0.0179-0.0227、0.0227-0.0313、0.0313-0.0417、＞0.0417。 由此可得評價指標的限值，如表2所示。

由于最小速度為0不切實際，因此取為10公里/小時，最大速度取設(shè)計速度80公里/小時。由此得路段平均速率極值為0.1和0.0125。再將指標進行無量綱化處理后，得到各評價指標的限值，如下表3所示。

由各限值可以計算得到綜合評價函數(shù)的限值r*、r**、r***、r****分別為0.412、0.729、1.226、1.901。

表2 評價指標限值(原始值)和極值

表3 評價指標限值

由此，把實測的飽和度、路段平均速度、路段行程延誤值按上述方法處理后與限值進行對照，看其值落入哪個區(qū)間，從而判定交通擁堵狀況。

5 結(jié)論

本文將飽和度、路段平均速率、行程延誤綜合用于計算各類交通狀態(tài)的限值，據(jù)此評價城市道路交通擁堵情況，并將此擁堵狀態(tài)作為交能誘導(dǎo)的依據(jù)，為交通擁堵管理、道路交通系統(tǒng)方案優(yōu)化提供決策依據(jù)。

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