一种交通路网重要节点的识别方法与流程

1.本发明涉及道路交通领域，尤其涉及一种交通路网重要节点的识别方法。


背景技术：

2.随着城市化进程不断加快，城市人口快速增长，城市路网道路交通需求也不断增加，交通拥堵问题日益突出，已成为社会经济发展和城市环保的重要瓶颈环节。目前，城市路网道路交通拥堵主要是由周期性交通需求、突发偶然事件以及道路维修管理等因素引起；其中，周期性交通需求具有明显的短期和中长期的周期性或季节性规律，例如早晚高峰期路网上车流量的周期性变化，夏季和秋冬季的车流量变化等。基于大量数据研究发现，路网中的关键节点发生拥堵将导致路网发生大面积交通瘫痪，例如节假日高速路口拥堵，导致排队达数公里的现象等，因此，找出路网中的关键节点对于城市道路管理具有重要意义。目前交通路网中节点的重要程度主要通过节点在路网中的几何位置来判断，一般未考虑路网中节点的核数、交通特性等因素，从而使得判断结果与实际情况存在差异，实用性不足。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本发明提供了一种交通路网重要节点的识别方法，能够准确判断交通节点的重要程度，从而可以对各节点有针对性管控，能够避免因管控设施过度造成的资源浪费，又避免因管控设施不足造成的交通混乱，因地制宜地对交通路网节点进行管控，使得交通安全、有序、顺畅。
4.本发明提供的一种交通路网重要节点的识别方法，包括步骤：
5.s1.建立拓扑路网模型：
6.采用节点-弧段模型来描述路网：道路相交处描述为节点，道路描述为弧段，用g(v，e)表示为整个交通路网，其中v为g(v，e)的节点集合,v＝{v1，v2，
…
，vn}，e为g(v，e)的弧段集合，e＝{e
ij
|e
ij
为连接vi与vj的有向弧段，vi为起点，vj为终点}，其中i＝1,2,
…
,n；j＝1,2,
…
,n；
7.s2.确定g(v，e)中各节点的度和核数，并找出各节点的度和核数的最大值和最小值；
8.所述节点的度指与节点直接相连的邻弧段数量，包括正向弧段和反向弧段，具体为：
[0009][0010]
其中，ci为节点vi的度，a
ij
为连接节点vi与节点vj的弧段条数，γi为与节点vi相邻节点的集合；
[0011]
所述节点vi的核数指：若节点vi存在于g(v，e)的k-核，而在(k 1)-核中被去掉，则节点vi的核数为k；所述g(v，e)的k-核指在g(v，e)中反复去掉度小于等于k的节点后，所剩余的子路网图；
[0012]
s3.计算基于度和核数的综合重要度值，计算方法如下：
[0013][0014]
其中，ωi为节点vi基于度和核数的综合重要度值；α为度的权重系数；β为核数的权重系数；c
max
为g(v，e)中节点度的最大值；c
min
为g(v，e)中节点度的最小值；si为节点vi的核数；s
max
为g(v，e)中节点核数的最大值；s
min
为g(v，e)中节点核数的最小值；
[0015]
s4.根据基于度和核数的综合重要度值判断节点的重要程度：若ωi＞ωj，则节点vi比节点vj重要；若ωi＜ωj，则节点vj比节点vi重要；若ωi＝ωj，则进行步骤s5；
[0016]
s5.计算基于交通量占比和平均行驶时间占比的综合重要度值，计算方法如下：
[0017][0018]
其中，为节点vi基于交通量占比和平均行驶时间占比的综合重要度值；xi为节点vi计测区域交通量的占比值；x
max
为g(v，e)中节点计测区域交通量占比的最大值；x
min
为g(v，e)中节点计测区域交通量占比的最小值；yi为进出节点vi计测区域车辆平均行驶时间的占比值；y
max
为g(v，e)中节点计测区域车辆平均行驶时间占比的最大值；y
min
为g(v，e)中节点计测区域车辆平均行驶时间占比的最小值；δ为交通量占比值的权重系数；μ为平均行驶时间占比值的权重系数；
[0019]
s6.根据基于交通量占比和平均行驶时间占比的综合重要度值判断节点的重要程度：若则节点vi比节点vj重要；若则节点vj比节点vi重要；若则节点vi与节点vj同样重要；
[0020]
s7.比较g(v，e)中所有节点的重要程度后，对节点的重要程度进行排序，根据排序以及重要度阈值对节点进行重要程度等级划分。
[0021]
进一步，所述步骤s5中，节点vi计测区域为构建的以路网节点vi为圆心，半径r(m)向外辐射所构成的区域。
[0022]
进一步，所述步骤s5中，节点vi计测区域交通量的占比值xi、进出节点vi计测区域车辆平均行驶时间的占比值yi的计算方法为：
[0023][0024][0025]
其中，qi为节点vi计测区域内的交通量；为进出节点vi计测区域内车辆的平均通过时间；n为计测区域内的节点个数。
[0026]
进一步，所述进出节点vi计测区域车辆平均通过时间的计算方法如下：
[0027]
[0028]
其中，t
ij
为在一定的统计时间间隔内得到的车辆j进出节点vi计测区域的时间，m为进出节点vi计测区域车辆的总数，j＝1,2,
…
,m。
[0029]
本发明有以下有益效果：
[0030]
本发明结合拓扑路网模型，采用节点的度、核数指标对交通路网节点交通位置重要程度进行识别，同时通过检测得到的相关交通数据，针对交通重要程度相同节点，基于交通量占比及平均行驶时间占比指标对交通路网节点交通运行重要程度进行识别，从而得到路网各节点的重要程度，判断更为准确。并且可以根据节点的重要程度将节点分为不同等级，对不同重要等级的节点进行针对性管控，既可以避免因管控设施过度造成的资源浪费，又避免因管控设施不足造成的交通混乱，因地制宜地对交通路网节点进行管控，实现交通安全、有序、顺畅。
附图说明
[0031]
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：
[0032]
图1为一种交通路网重要节点的识别方法流程图。
具体实施方式
[0033]
下面将通过附图和实施例对本发明进行清楚、完整地说明。
[0034]
本发明提供的一种交通路网重要节点的识别方法，包括步骤：
[0035]
s1.建立拓扑路网模型：
[0036]
采用节点-弧段模型来描述路网：道路相交处描述为节点，道路描述为弧段，用g(v，e)表示为整个交通路网，其中v为g(v，e)的节点集合,v＝{v1，v2，
…
，vn}，e为g(v，e)的弧段集合，e＝{e
ij
|e
ij
为连接vi与vj的有向弧段，vi为起点，vj为终点}，其中i＝1,2,
…
,n；j＝1,2,
…
,n；
[0037]
s2.确定g(v，e)中各节点的度和核数，并找出各节点的度和核数的最大值和最小值；
[0038]
所述节点的度指与节点直接相连的邻弧段数量，包括正向弧段和反向弧段，具体为：
[0039][0040]
其中，ci为节点vi的度，a
ij
为连接节点vi与节点vj的弧段条数，γi为与节点vi相邻节点的集合；
[0041]
所述节点vi的核数指：若节点vi存在于g(v，e)的k-核，而在(k 1)-核中被去掉，则节点vi的核数为k；所述g(v，e)的k-核指在g(v，e)中反复去掉度小于等于k的节点后，所剩余的子路网图；
[0042]
s3.计算基于度和核数的综合重要度值，计算方法如下：
[0043][0044]
其中，ωi为节点vi基于度和核数的综合重要度值；α为度的权重系数；β为核数的权
重系数；c
max
为g(v，e)中节点度的最大值；c
min
为g(v，e)中节点度的最小值；si为节点vi的核数；s
max
为g(v，e)中节点核数的最大值；s
min
为g(v，e)中节点核数的最小值；
[0045]
s4.根据基于度和核数的综合重要度值判断节点的重要程度：若ωi＞ωj，则节点vi比节点vj重要；若ωi＜ωj，则节点vj比节点vi重要；若ωi＝ωj，则进行步骤s5；
[0046]
s5.计算基于交通量占比和平均行驶时间占比的综合重要度值，计算方法如下：
[0047][0048]
其中，为节点vi基于交通量占比和平均行驶时间占比的综合重要度值；xi为节点vi计测区域交通量的占比值；x
max
为g(v，e)中节点计测区域交通量占比的最大值；x
min
为g(v，e)中节点计测区域交通量占比的最小值；yi为进出节点vi计测区域车辆平均行驶时间的占比值；y
max
为g(v，e)中节点计测区域车辆平均行驶时间占比的最大值；y
min
为g(v，e)中节点计测区域车辆平均行驶时间占比的最小值；δ为交通量占比值的权重系数；μ为平均行驶时间占比值的权重系数；
[0049]
s6.根据基于交通量占比和平均行驶时间占比的综合重要度值判断节点的重要程度：若则节点vi比节点vj重要；若则节点vj比节点vi重要；若则节点vi与节点vj同样重要；
[0050]
s7.比较g(v，e)中所有节点的重要程度后，对节点的重要程度进行排序，根据排序以及重要度阈值对节点进行重要程度等级划分。
[0051]
本实施例中，所述步骤s5中，节点vi计测区域为构建的以路网节点vi为圆心，半径r(m)向外辐射所构成的区域。
[0052]
本实施例中，所述步骤s5中，节点vi计测区域交通量的占比值xi、进出节点vi计测区域车辆平均行驶时间的占比值yi的计算方法为：
[0053][0054][0055]
其中，qi为节点vi计测区域内的交通量；为进出节点vi计测区域内车辆的平均通过时间；n为计测区域内的节点个数。
[0056]
本实施例中，所述进出节点vi计测区域车辆平均通过时间的计算方法如下：
[0057][0058]
其中，t
ij
为在一定的统计时间间隔内得到的车辆j进出节点vi计测区域的时间，m为进出节点vi计测区域车辆的总数，j＝1,2,
…
,m。
[0059]
本实施例中，在计测区域设置了车辆检测装置，用于测出进入各节点计测区域内的交通量qi，以及在一定的统计时间间隔内进出各节点计测区域每个车辆的时间t
ij
。
[0060]
本实施例中，所述步骤s7，具体包括：通过步骤s1-s6比较交通路网中所有节点的
重要程度，并将所有节点根据重要程度由大到小进行排序，对重要程度的等级划分比如：取重要度阈值为30％和60％，将重要度前30％位的节点划为重要节点，30％-60％位的节点划分为次重要节点，将后40％位的节点划分为一般节点。划分节点的重要等级后，可以根据节点的重要等级进行因地制宜地管理和控制，重要节点加强性管控，次重要节点一般性管控，一般节点引导性管控；当然，还可以划分更多等级，即设置更多的重要度阈值，按照上述方式实施，在此不进行赘述。
[0061]
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。