一种基于拥塞率的交通通行能力计算方法
专利汇可以提供一种基于拥塞率的交通通行能力计算方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本方法综合应用 专利 申请 “一种研究交通拥塞与通行能 力 相对变化性质的 时空 分析法”（申请号为201811172485.7）的时空容量与时空方程，以及专利申请“一种研究微观交通流的时空分析法”（申请号为201811200716.0）的时空容量子方程等研究成果，使用演绎推理方式，建立一种基于交通拥塞率计算通行能力的方法。本方法逻辑清楚，简便易行，可以获得了传统上基于大量的数据观察和归纳分析获得通行能力数据。从应用范围上看，本方法从时 空化 角 度开展的交通通行能力和拥塞率分析，可广泛应用于各类交通运输领域，包括道路交通、 水 面交通等二维平面交通运输，也包括航空航天、水下等三维立体交通运输，具有重大的应用价值。，下面是一种基于拥塞率的交通通行能力计算方法专利的具体信息内容。
1.本发明研究使用演绎推理的方式，建立一种基于拥塞率获得以交通单元数量计量的交通通行能力的计算方法，其特征在于，包括：
步骤一，选择观测面，设置M/M/s等待制交通排队系统；
选定一条道路单个方向的横截面作为观测面，车道数为s，通行时间不受限制，且等待位置足够长，应用交通流理论的概率论方法，假设交通单元的平均到达率为λ，平均服务率为μ，且交通单元的到来服从参数为λ的泊松过程，每个交通单元的服务时间服从参数为μ的负指数分布，由于假设这个系统的等待位置可以是无穷远，则该系统的模型为M/M/s等待制排队系统；
步骤二，根据交通拥塞率，利用时空方程，计算出以时空方式计量的交通通行能力；
交通拥塞率的波动范围在0与1之间，参考专利申请“一种研究交通拥塞与通行能力相对变化性质的时空分析法”（申请号为201811172485.7），描述交通拥塞与时空化交通容量a的相对关系的时空方程如公式(1)所示，
(1)
其中，C(s,a)表示交通单元需要等待的概率（即时间延误率，或者拥塞率），s表示通道数，a表示时空化的交通道业务量，p0表示排队系统中没有交通单元的概率；
在专利申请“一种研究交通拥塞与通行能力相对变化性质的时空分析法”（申请号为
201811172485.7）中，时空化交通密度ρ的计算公式如公式(2)所示，
(2)
式中，ρ时空化交通密度，s表示通道数，a表示时空化的交通道业务量；
步骤三，获得观测面上的平均速度v，可以使用观测设备获取，也可以应用时空密度ρ与交通单元速度的函数关系获取；
使用观测设备获取平均速度v，方法简单、直接，基于交通道横截面的时空密度ρ与交通单元的平均速度v之间的数学模型，目前还没有研究，但是关于交通流的速度和密度的数学模型研究比较多，主要有两种模型，即统计分析模型和理论推导模型，可根据需要选用；
步骤四，应用专利申请“一种研究微观交通流的时空分析法”（申请号为
201811200716.0）中交通单元的时空容量子时空方程，结合交通单元的驾驶行为，得到交通单元的时空容量子c的大小；以交通单元沿着车道正常行驶为例，交通单元通过交通道横截面时占用的时空容量c，如公式(3)所示
(3)
其中，t0 如公式(4)所示，
(4)
其中，T为驾驶员安全反应时长，时间单位常用秒来表示；
L0为车辆自身长度与安全距离之和；
步骤五，用交通道的时空容量a除以交通单元的时空容量子c，获得在拥塞率一定的情况下，交通道横截面上以交通单元数量计量的交通容量的大小，
利用公式(1)，可得一定拥塞条件下交通道横截面的时空容量a（即通道业务量），结合公式(3)和(4)，可获得1小时内，以交通道服务数量来表达的交通道通行能力Cn，如公式(5)所示，
(5)
公式(5)计算时，注意时间单位的统一，如果以分小时计算，则公式(5)转化为公式(6)，即
(6)
这样，基于专利申请“一种研究交通拥塞与通行能力相对变化性质的时空分析法”（申请号为201811172485.7）和专利申请“一种研究微观交通流的时空分析法”（申请号为
201811200716.0），用演绎推理的方式，成功获得了交通道的以交通单元数量计量的通行能力。
一种基于拥塞率的交通通行能力计算方法
技术领域
背景技术
发明内容
选定一条道路单个方向的横截面作为观测面，车道数为s，通行时间不受限制，且等待位置足够长。应用交通流理论的概率论方法，假设交通单元的平均到达率为λ，平均服务率为μ，且交通单元的到来服从参数为λ的泊松过程，每个交通单元的服务时间服从参数为μ的负指数分布，由于假设这个系统的等待位置可以是无穷远，则该系统的模型为M/M/s等待制排队系统。
(1)
其中，C(s,a)表示交通单元需要等待的概率（即时间延误率，或者拥塞率），s表示通道数，a表示时空化的交通道业务量，p0表示排队系统中没有交通单元的概率。
式中，ρ时空化交通密度，s表示通道数，a表示时空化的交通道业务量。
其中，t0 如公式(4)所示，
(4)
其中，T为驾驶员安全反应时长，时间单位常用秒来表示；
L0为车辆自身长度与安全距离之和。
(5)
公式(5)计算时，注意时间单位的统一，如果以分小时计算，则公式(5)转化为公式(6)，即
(6)
这样，基于宏观时空分析法和微观时空分析法，用演绎推理的方式，成功获得了交通道的以交通单元数量计量的通行能力。
步骤二，如果平均拥塞率为30%，由公式(1)可得，时空化交通容量a的数值，如公式(7) 所示
(7)，
由公式(2)可得，时空化交通密度ρ的数值如公式(8)所示，
(8)；
步骤三，应用时空密度ρ与交通单元速度的函数关系，获得平均速度v，为简便计算，假设使用观测设备获取的平均速度v等于40km/h;
步骤四，如果平均车长为6米，安全间距为2米，驾驶员平均反应时长为1秒，平均车速为
40千米/小时，由公式(4)可得车辆安全通过横截面的最小时长t0，如公式(9)所示
(9)
如果车辆在道路横截面上都是沿着车道正常行驶，将t0数值代入公式()，可得车容量子c的大小，如公式(10) 所示
(10)
步骤五，应用公式(6)，用交通道的时空容量a除以交通单元容量子c，获得1小时内，在拥塞率为30%，平均车速为40 km/h的情况下，交通道横截面上以交通单元数量计量的通行能力Cn的大小，如公式(11)所示，
(11)。
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