基于级联失效的机场陆侧道路交通拥堵影响范围确定方法与流程

技术特征：

1.一种基于级联失效的机场陆侧道路交通拥堵影响范围确定方法，其特征在于：所述的方法包括按顺序进行的下列步骤：

步骤1)构建机场陆侧道路交通网络以及出行者的出行网络，确定机场陆侧道路交通网络中各有向路段a的容量ca，并设置出行网络中各od对的od流量；

步骤2)基于上述有向路段a的容量ca获得相邻节点i、j之间的阻抗eij，然后以相邻节点i、j之间的阻抗eij为依据将上述出行网络中各od对的od流量初始分配至机场陆侧道路交通网络中，确定出机场陆侧道路交通网络中各有向路段a的初始负载la(0)，进而得到初始条件下即级联失效前各有向路段a的道路饱和度(va/ca)q；

步骤3)在t时刻从机场陆侧道路交通网络中选取一个有向路段作为发生交通拥堵而导致失效的有向路段，构建机场陆侧道路交通网络级联失效模型，得到级联失效后机场陆侧道路交通网络中各有向路段的初始负载la(t)，进而得到级联失效后机场陆侧道路交通网络中各有向路段的道路饱和度(v/c)h；

步骤4)根据步骤2)获得的级联失效前机场陆侧道路交通网络中各有向路段a的道路饱和度(va/ca)q和步骤3)获得的级联失效后各有向路段的道路饱和度(va/ca)h，确定出交通拥堵在机场陆侧道路交通网络中的影响范围。

2.根据权利要求1所述的基于级联失效的机场陆侧道路交通拥堵影响范围确定方法，其特征在于：在步骤1)中，所述的构建机场陆侧道路交通网络以及出行者的出行网络，确定机场陆侧道路交通网络中各有向路段a的容量ca，并设置出行网络中各od对的od流量的方法是：

结合机场陆侧实际道路结构，构建该机场陆侧道路交通网络；该机场陆侧道路交通网络中的道路交叉口表示为节点，有向边表示连接相邻节点之间的有向路段；选取机场陆侧道路交通网络中的部分节点作为出行者出行的起点或终点而构建成出行者的出行网络；出行网络中出行者出行的起点r或终点s表示为节点，有向边表示出行者从起点至终点的连线，每一条有向边确定一个od对(r,s)；

根据各有向路段a的实际情况确定机场陆侧道路交通网络中各有向路段a的容量ca；统计机场陆侧道路交通网络中所有节点各方向的信号灯时长tj、信号灯绿信比λj、饱和流量sj以及各有向路段a的自由流时间并设置出行网络中各od对的od流量qod，即从起点r至终点s的交通流量；

有向路段a的容量ca的表达式为；

式中：为有向路段a的理论通行能力，pcu/h；β1为多车道修正系数；β2为车道宽度折减系数；β3为交叉口折减系数。

3.根据权利要求1所述的基于级联失效的机场陆侧道路交通拥堵影响范围确定方法，其特征在于：在步骤2)中，所述的基于有向路段a的容量ca获得相邻节点i、j之间的阻抗eij的表达式为：

eij＝tij dij

式中，tij为相邻节点i、j之间有向路段a的行程时间，为相邻节点i、j之间有向路段a的自由流时间，la为相邻节点i、j之间有向路段a的交通流量，α、β为阻滞系数，分别取0.15和4；dij为与节点i、j相邻的进口道所造成的延误，tj为节点j的信号灯时长，λj为节点j的信号灯绿信比，sj为节点j的饱和交通流量；

所述的以相邻节点i、j之间的阻抗eij为依据将出行网络中各od对的od流量初始分配至机场陆侧道路交通网络中，确定出机场陆侧道路交通网络中各有向路段a的初始负载la(0)，进而得到初始条件下即级联失效前各有向路段a的道路饱和度(va/ca)q的方法是：

步骤21)、令d＝(r,s)为起点r，终点s的od对，根据相邻节点i、j之间的阻抗eij计算出d内第k条有效路径的阻抗

第k条有效路径的阻抗的表达式为：

式中，为决策变量，若相邻节点i、j之间有向路段a在d内的第k条有效路径上，则决策变量否则为0；为t时刻d内最短路径的阻抗；γ为阈值参数，取γ＝1.2；

步骤22)、根据d内第k条有效路径的阻抗计算出d内第k条有效路径被选择的概率

d内第k条有效路径被选择的概率的表达式为：

式中，为t时刻d内所有有效路径的平均阻抗；μ为分配参数，取3.2；

步骤23)、根据d内第k条有效路径被选择的概率和出行网络中相应的od对的od流量qod，得到第一份od流量并加载至机场陆侧道路交通网络中，获得各有向路段a的交通流量

各有向路段a的交通流量的表达式为：

步骤24)、根据各有向路段a的交通流量更新机场陆侧道路交通网络中相邻节点i、j之间的阻抗eij，重复步骤21)至步骤23)，直至剩余的z-1份od流量全部加载至机场陆侧道路交通网络中，得到相应的各有向路段a的交通流量每加载一份od流量更新一次机场陆侧道路交通网络中相邻节点i、j之间的阻抗eij，最终得到各有向路段a的初始交通流量，即初始负载la(0)；

各有向路段a的初始负载la(0)的表达式为：

初始条件下即级联失效前各有向路段a的道路饱和度(va/ca)q的表达式为：

4.根据权利要求1所述的基于级联失效的机场陆侧道路交通拥堵影响范围确定方法，其特征在于：在步骤3)中，所述的在t时刻从机场陆侧道路交通网络中选取一个有向路段作为发生交通拥堵而导致失效的有向路段，构建机场陆侧道路交通网络级联失效模型，得到级联失效后机场陆侧道路交通网络中各有向路段的初始负载la(t)，进而得到级联失效后机场陆侧道路交通网络中各有向路段的道路饱和度(v/c)h的方法是：

步骤31)、在t时刻从机场陆侧道路交通网络中选取一个有向路段ai作为发生交通拥堵而导致失效的有向路段，设置拥堵时间为td，在拥堵时间td内，在机场陆侧道路交通网络中删除该有向路段ai，更新机场陆侧道路交通网络结构，并根据级联失效前机场陆侧道路交通网络中各有向路段a的初始负载la(0)和各有向路段a的容量ca确定出t时刻机场陆侧道路交通网络中相邻节点i、j之间的阻抗eij(t)；

步骤32)、根据步骤31)中得到的t时刻机场陆侧道路交通网络中相邻节点i、j之间的阻抗eij(t)将出行网络中各od对的od流量重新分配至更新后的机场陆侧道路交通网络中，获得更新后机场陆侧道路交通网络中各有向路段a的初始负载la(t)和道路饱和度(va/ca)h；

步骤33)、判断更新后机场陆侧道路交通网络中各有向路段a的道路饱和度(va/ca)h是否大于1，如果某一有向路段的道路饱和度(va/ca)h大于1，则删除该有向路段，然后根据步骤32)中获得的更新后机场陆侧道路交通网络中各有向路段a的初始负载la(t)更新机场陆侧道路交通网络中相邻节点i、j之间的阻抗eij(t)，并更新机场陆侧道路交通网络，之后返回步骤32)，否则，输出机场陆侧道路交通网络中其他各有向路段的道路饱和度(va/ca)h。

5.根据权利要求1所述的基于级联失效的机场陆侧道路交通拥堵影响范围确定方法，其特征在于：在步骤4)中，所述的根据步骤2)获得的级联失效前机场陆侧道路交通网络中各有向路段a的道路饱和度(va/ca)q和步骤3)获得的级联失效后各有向路段的道路饱和度(va/ca)h，确定出交通拥堵在机场陆侧道路交通网络中的影响范围的方法是：

根据初始条件下即级联失效前机场陆侧道路交通网络中各有向路段a的道路饱和度(va/ca)q和级联失效后各有向路段的道路饱和度(va/ca)h，逐一判断各有向路段a是否满足以下2种条件之一：

1、同一有向路段a在级联失效前后不在同一服务水平等级s；

2、同一有向路段a在级联失效前处于同一服务水平等级s，但二者道路饱和度的差值大于该服务水平等级的道路饱和度上下界差值的一半；

表达式如下：

式中：sh为级联失效后有向路段a的服务水平等级；sq为级联失效前有向路段a的服务水平等级；r为该服务水平等级的道路饱和度上下界差值；(va/ca)h为级联失效后有向路段a的道路饱和度；(va/ca)q为级联失效前有向路段a的道路饱和度；有向路段a的服务水平等级s与其道路饱和度之间的关系满足下式：

若某有向路段a满足以上2种条件之一，则认为该有向路段a受到影响，进而确定出交通拥堵在机场陆侧道路交通网络中的影响范围。

技术总结
一种基于级联失效的机场陆侧道路交通拥堵影响范围确定方法。其包括构建机场陆侧道路交通网络以及出行者的出行网络，设置出行网络中各OD对的OD流量；将各OD对的OD流量初始分配至机场陆侧道路交通网络中，确定级联失效前各有向路段的道路饱和度；得到级联失效后各有向路段的道路饱和度；确定交通拥堵在机场陆侧道路交通网络中的影响范围等步骤。本发明效果：方法简单，能够确定出拥堵传播在机场陆侧道路交通网络中的影响范围，在面对机场陆侧道路交通拥堵时，便于第一时间采取相关交通管控措施，以保障机场陆侧道路交通系统的运行效率。

技术研发人员：孔祥芬;王杰;刘敬赟;唐淑珍;赵安利
受保护的技术使用者：中国民航大学
技术研发日：2021.05.12
技术公布日：2021.08.13