城市道路交通拥堵动态评价方法研究

蒲灿乔敏

（重庆交通大学交通运输学院，中国 重庆 400074）

为了给交通参与者提供实时道路交通信息，使其避开拥堵路段提高出行效率。有必要选择可靠的交通拥堵判定指标，并根据这些指标对交通拥堵程度进行实时评定，提高交通拥堵动态诱导的准确性。

1 指标的定义与量化

拥堵指标的选择要能反映最主要和最全面的信息，常用来反映路段拥堵的指标有V/C比和路段平均速度，而反映交叉口拥堵的指标常用交叉口平均延误。

V/C比：即交通量与通行能力之比，可以反映出交通设施的容纳能力。

路段平均速度 v：车辆通过路段的长度与所用时间之比，体现了交通流在特定路段的运行畅通程度。

交叉口平均延误时间 t：高峰期间所有车辆在交叉口延误段长度内实际行驶时间与该路段长度内按畅行速度行驶时间之差的平均值。

t——平均延误时间（秒）

ds——总延误（秒）

η——延误段内进口道的交通量

2 评价指标的预先处理

2.1 评价指标的一致化

在多指标评价中，有些指标值越大越好，而有些则越小越好。在多指标综合评价计算前需要对指标进行一致化处理。常用的处理方式有差式转换和商式转换。

2.2 评价指标的标准化

指标的标准化主要是对指标做无纲量化处理。本文仅介绍“极值法”对指标进行标准化。如果令Mj=max(xij)，mj=min(xij)

则 Xij*=(xij-mj)/(Mj-mj)是无量纲的，且 Xij*∈(0,1)。

3 交通运行状态分类原理

当极大型指标xj（j=1，2，…，m）的取值都很接近于 1时，系统的运行状况可认为是整体协调的；当xj（j=1，2，…，m）的取值都很接近于0时，系统的运行状况虽然也是整体协调的，但其整体效益偏低。当系统指标的取值大小不一时，则该系统的运行状况是整体不协调的，其整体效益也不高。基于以上分析，给出如下定义：

定义 1：对给定的 x*=(x1*，x2*，…，xm*)T∈D (xj*＞0)，x=(x1，x2，…，xm)T∈D 对任意 x=(x1，x2，…，xm)T∈D，若有不等式：xj≥xj*(j=1，2，…，m)成立，则称x连同x*为D中的有效点，其中x*是预先设定的。D中所有有效点构成的集合称为D的有效子集，即为A。

定义 2：对给定的 x**=(x1**，x2**，…，xm**)T∈D(xj**＞0)，对任意的 x=(x1，x2，…，xm)T∈D，至少对某一个 k，有不等式： xk

令集合B=D-A-C，且A、B、C两两之间的交集均互为空集。由定义1、2可知，落在子集A内的点（即时刻的交通运行状况），就处于协调发展、整体效益高的运行状态；落在子集C内的点，就处于协调发展程度差、整体效益偏低的状态。

当D⊂Rm时，即指标向量为m维时，应用欧式距离公式，

x*=(x1*，x2*，…，xm*)T满足方程：

同理x**也满足上述方程。

同时规定：落在子集A、B、C内的点，分别称其为第1、2、3类运行水平。

4 分类状态指标的交通拥堵评价应用

4.1 运行状态分类

基于以上原理，引入变量x***和x****将城市交通运行状况分为优、良、一般、较差、差。并选用饱和度、路段平均速率、交叉口延误三个极小型指标。

令， x*=(x1*，x2*，…，xm*)T满足方程：

同理x**、x***和x****也满足上述方程，因此取评价函数为：

根据城市交通运行状态分级，表示为：

当y≤(r*)2时，交通运行状况状态为优；

当(r*)2

当(r**)2

当(r***)2

当y＞(r****)2时，交通运行状况状态为差。

其中，(r*)2、(r**)2、(r***)2和(r****)2即为综合评价的限值。

4.2 分类评价限值的计算

查表如下信息：

表1 服务水平与饱和度、速度、延误的关系

根据以上等级标准，将服务水平为A、B等级的交通运行状况定义为优，服务水平为C、D、E、F等级的交通运行状况依次定义为良、一般、较差和差。其中，路段平均速率以城市快速路为例，机动车设计速度为80公里/小时。可得速率为1/[80×(1-30%)]≈0.0179，同理得交通运行状况分别为优、良、一般、较差、差情况下速率值分别为：≤0.0179、0.0179-0.0227、0.0227-0.0313、0.0313-0.0417、＞0.0417。 由此可得评价指标的限值，如表2所示。

由于最小速度为0不切实际，因此取为10公里/小时，最大速度取设计速度80公里/小时。由此得路段平均速率极值为0.1和0.0125。再将指标进行无量纲化处理后，得到各评价指标的限值，如下表3所示。

由各限值可以计算得到综合评价函数的限值r*、r**、r***、r****分别为0.412、0.729、1.226、1.901。

表2 评价指标限值(原始值)和极值

表3 评价指标限值

由此，把实测的饱和度、路段平均速度、路段行程延误值按上述方法处理后与限值进行对照，看其值落入哪个区间，从而判定交通拥堵状况。

5 结论

本文将饱和度、路段平均速率、行程延误综合用于计算各类交通状态的限值，据此评价城市道路交通拥堵情况，并将此拥堵状态作为交能诱导的依据，为交通拥堵管理、道路交通系统方案优化提供决策依据。

［1］苏为华.多指标综合评价理论与方法问题研究[D].厦门:厦门大学,1997,4.

［2］付祝玲.城市道路交通拥堵评价指标体系研究[D].南京:东南大学.

［3］谈晓洁,周晶,盛昭瀚.城市交通拥堵特征及疏导决策分析[J].管理工程学报,2003,17(1):56,59.

［4］佟炳勋.交通拥堵与道路服务水平[J].道路交通与安全,2004,4:10-14.

［5］裴玉龙,郎益顺.基于动态交通分配的拥堵机理分析与对策研究[J].华中科技大学学报,2002,19(3):95-98.