1.一种基于城市路网的最优静态路径选择方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤1:确定城市道路线路切割规则;
步骤2:道路拥塞度计算;
步骤3:最优路径规划。
2.根据权利要求1所述的基于城市路网的最优静态路径选择方法,其特征在于,步骤1中所述城市道路线路切割规则包括:道路类型的切割规则、曲折程度的切割规则、交叉节点个数的切割规则、道路平整度城市道路线路切割规则、交通标志与标线城市道路线路切割规则;
道路类型分为快速路、主干路、次干路、支路,分别记为Rf,Ra,Rsa,Rd;
所述快速路定义为:城市道路中设有中央分隔带,具有四条以上机动车道,全部或部分采用立体交叉与控制出入,供汽车以较高速度行驶的道路;快速路的最高限速Vf≤80km/h;
所述主干路定义为:连接城市各分区的干路;主干路的最高限速Va≤60km/h;
所述次干路定义为:承担主干路与各分区间的交通集散支路;次干路的最高限速Vsa≤
40km/h;
所述支路定义为:次干路与街坊路或小区路的连接线路;支路的最高限速Vd≤30km/h;
所述道路类型的切割规则为:
(1)同等拥塞度时,路径规划的优先级等级关系为Rf>Ra>Rsa>Rd;
(2)当车辆实时行驶速度低于下一优先级的最高道路限速的一定阈值τ时,自动将下一优先级的道路纳入路径规划和拥塞度计算的范畴;
(3)若遇分叉路径则根据分支数进行分割为若干子段;
所述曲折程度的切割规则为:当汽车行驶方向与前方规划路径方向间的转向角度大于
30°时,路径优先级降等级处理,并计算对应的道路拥塞度;
所述交叉节点个数的切割规则为:尽可能选择个数较少的交叉节点,且同数目的交叉节点使得规划车辆右转的几率较大;
所述道路平整度城市道路线路切割规则为:尽量避免选择路面不平的坑洼路段或设有减速带的道路;
所述交通标志与标线城市道路线路切割规则为:尽量避免选择限速标志的道路。
3.根据权利要求1所述的基于城市路网的最优静态路径选择方法,其特征在于,步骤2的具体实现包括以下子步骤:步骤2.1:若规划路线存在路径切割,根据子段数目依次进行各子段的拥塞度计算;设车辆以路段最高限速集合Vr通过子段S所需的时间为基准,记为ts,则根据大于该基准时间的倍数依次计算并定义子段S的拥塞程度;
其中,Ls和Ld分别为选取子段S的起始点和目标点的位置,i为子段S被进一步划分的段数;交通堵塞的根本原因是:子路段入口的车流量大于出口的车流量,其现象表现为车辆在子路段中的停车等待时间Tr-g介于最短时间Tmin和最长时间Tmax之间;
步骤2.2:构建道路拥塞度计算模型,包括道路类型因素、曲线子段因素、天气类型因素、能见度因素、交叉路口因素、交通事故因素、道路占用与车辆运载能力的关系、车道数与道路运载能力的关系和车辆行驶的连锁效应;
道路拥塞度与道路运载能力的关系为DOCR=1-TCR,其中,DOCR为道路拥塞度,TCR为道路运载能力;
道路类型分为快速路、主干路、次干路、支路,分别记为Rf,Ra,Rsa,Rd;道路类型可量化为集合Rtype={Rf,Ra,Rsa,Rd};设道路拥塞度为DOCR,车道数为NumV-type,车道限速 假定当Rtype=Rf时,拥塞度为 车道数为NumV-f,车道限速为 那么拥塞度其中Numv-type为某一道路类型的车道数, 为某一车道类型的车道限速;
曲线子段与道路弯曲程度相关,故将曲线子段的拥塞度转化为曲线弧对应的弦所在直线的拥塞度进行拥塞度计算;设弧所对应的圆心角为θ,其量化关系为:天气类型可量化为集合Wtype={sun,rainy,snowy},其中,sun表示晴天,rainy表示雨天,snowy表示雪天;设任一天气类型下的道路拥塞度为 晴天的拥塞度为DOCR-sun,晴天的拥塞度为不考虑天气影响下的道路拥塞度,则DOCR-sun=DOCR,其他天气类型下的拥塞度计算公式为 其中μ为权重系数;
能见度可量化为集合Vis={VRmin,VRmax},其中VRmin和VRmax分别表示最小和最大可视距离;设车辆行驶速度为Vsp,则能见度与车辆行驶速度间的关系为:其中
规划路径中的交叉路口数目可量化为集合Noc={1,2,...,n},假定交通信号灯等待时间为Tr-g,则规划路径中拥塞度与交叉路口数目的关系为:DOCR=NOC×Tr-g;
所述车道数与道路运载能力的关系:设车长为Lv,车宽为Wv,车道长为LR,车道宽为WR,道路运载能力为TCR,从时刻Ts到时刻Te道路上的车辆数为Numv,那么车道数与道路运载能力间的关系为:其中,Ls和Le分别表示行车方向上道路的起点和终点,Ws和We分别表示道路的宽度从左到右分别为起点和终点;
所述道路占用与道路运载能力的关系:设同向车道数为Rsn,被占用道路条数为Ror,则道路运载能力的百分比为 此处的道路占用特指车辆的停止性占用行为;
交通事故发生时与车道停止性占用行为有关,原理与“道路占用与道路运载能力的关系”相同;
所述车辆行驶的连锁效应的度量公式为 其中 表示道路类型的最高限速,由此可见子段车道的最高车速由车道的第一辆车的车速决定。
4.根据权利要求3所述的基于城市路网的最优静态路径选择方法,其特征在于,步骤
2.1中最短时间Tmin和最长时间Tmax的计算过程为:在以交叉节点为端点的各道路子段中,设各车通过子段时的车速为子段道路的最高限速vr,车长度为li,分割子路段长度为s,并假定某时刻某道路子段上无车辆,则进入该子段的第一辆车从入口端到出口端满足v1t1=s,其中v1和t1表示该车的车速和到达出口端所需时间;
则:
从(1)中依次计算出理想情况下,第i辆车从子段入口段到出口端需要行驶的距离假定各车均以子段最高限速行驶,那么将vr替换(1)中的各车车速,并对(1)中各式左右分别求和可得公式(2);
对(2)做等价变换,得出:
通过(3)假定两种理想情境,第1辆车行驶起始点为子路段入口端到出口端,第2辆车从入口端到第1辆车车尾,依次第n辆车从入口端行驶至第n-1辆车尾;
情境1:当前一辆车从起点到终点行驶完毕后,后一辆车紧随其后完成同一行驶过程;
情境2:全部n辆车同时排队依次进入子段,直至n辆车刚好全部占用子路段为止;
通过上述情境1和2的描述,分别得出两种理想行车状况下的最长时间Tmax和最短时间Tmin;
则车辆在子路段中的停车等待时间Tr-g满足Tmin<Tr-g<Tmax。
5.根据权利要求1所述的基于城市路网的最优静态路径选择方法,其特征在于,步骤3的具体实现包括以下子步骤:步骤3.1:规划优先级;
优先级的权重评价模型如下公式(5),
Rps=αRtype+βRdoc+γRnum+δRem+ηRrs (5);
其中,Rtype为设道路类型,Rdoc为路径曲折程度,Rnum为交叉路口数目,Rem为交通事故或道路施工的突发事件,Rrs为右转专用道的个数;α,β,γ,δ和η为权重,取值均介于0到1之间;
采用Rps得分高低的形式来进行最优路径的选取和推送;
步骤3.2:路径最佳起始点选取;
选取原则是:从最佳起始点到最佳终止点的任一子段道路内部不存在路径规划回路,若存在路径规划回路,则选择穿过原起始点或原终止点做垂线,与车辆行驶方向垂直,并与对向车道相交的交点作为路径规划的起始点或终止点。
6.根据权利要求1-5任意一项所述的基于城市路网的最优静态路径选择方法,其特征在于:所述方法采用用户行走路线跟踪与评估、用户满意度评估和系统纠错与个性化定制,为用户提供精确路径规划;
所述用户行走路线与评估:通过对用户实际行走路线的跟踪采集与评估,提升路径规划系统对最优化路径规划的准确度;
所述用户满意度评估:用户根据某次利用路径规划系统进行路径规划的经历对系统进行反馈性评判;
所述系统纠错与个性化定制:通过采集用户实际行走路径数据或采用推送路径与实际行走路径对比的方法进行系统纠检错;同时,长期使用系统的用户能对常规路径做个性化定制。