一种基于仿真的快速路系统应急救援车辆布局方法

本发明涉及交通管理与控制的，特别涉及一种基于仿真的快速路系统应急救援车辆布局方法。

背景技术：

1、快速路系统在整个城市路网中发挥着极其重要的作用，据统计，占北京路网总里程8％的快速路网已承担了北京70％上的交通量。快速路因其有限出入，相对封闭的特性，保证了车辆的快速通行。但这种设计在提升车辆通行效率的同时，也更为脆弱。不同于地面道路，一旦发生交通事故，快速路上的车辆将因没有其他路径可以选择，而不得不继续在事件上游排队，进而导致区域甚至整个快速路系统的全面拥堵，对整个快速路系统作用的发挥带来了严重的影响。研究表明，当交通事故发生后，随着事故持续时间的増加，道路通行能力逐步减小。当交通事故持续时间超过30分钟时，快速路通行能力将削弱至53％。

2、因此，及时有效的快速路系统应急救援显得尤为关键，这在很大程度上取决于应急救援车辆布局的合理性。当前我们常用的交通事件处置是属地救援和就近救援，权责分明的同时，救援时间却往往不尽如人意。相关的研究更多从应急救援车辆调度或路径优化角度，缺乏针对快速路系统本身设计和运行特点的应急救援车辆布局方法，而合理的布局无疑是合理调度的基础，可以从根本上减少应急救援时间。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的不足之处，本发明的目的是提供一种基于仿真的快速路系统应急救援车辆布局方法，在有限资源下，保证应急救援车辆布局的合理性，减少应急救援所需时间，降低交通事件对快速路带来的影响，保障整个快速路系统的高效运行。为了实现本发明的上述目的和其他优点，提供了一种基于仿真的快速路系统应急救援车辆布局方法，包括：

2、s1、在交通仿真软件中建立快速路系统的道路模型；

3、s2、输入交通流量与路径；

4、s3、标定并输入仿真参数，其中仿真参数包括道路通行能力、跟驰参数及换道参数；虽然仿真软件中多有默认参数，但不同地区驾驶员的行为特征并不相同，具体体现在跟驰和换道行为上，这与本地驾驶员的组成，驾驶习惯等有关，进而影响了道路的通行能力。而道路通行能力不仅与驾驶行为有关，还与道路设计参数如车道宽度、纵坡，交通组成如不同车型比例等有关。因此需对这些仿真参数进行标定。

5、s4、确定交通事件影响关键路段；

6、s5、建立交通事件场景库；

7、s6、建立交通事件影响指标体系，为评价不同交通事件场景下交通运行情况，建立交通事件影响指标体系；

8、s7、确定关键路段紧急救援时间阈值确定，根据不同关键路段在不同交通事件场景下的影响指标，确定不同关键路段紧急救援时间阈值；

9、s8、结合不同关键路段的分布和关键阈值，确定紧急救援车辆布局方案。

10、优选的，步骤s4中具体包括以下步骤：

11、s41、在现有或预测流量下，根据交通仿真软件运行结果，判断快速路系统的瓶颈路段；

12、s42、基于可靠性的在极端流量或者异常天气下的潜在瓶颈路段；

13、s43、瓶颈路段、潜在瓶颈路段以及叠加道路系统中的分流区、合流区和交织区，共同构成关键路段。

14、优选的，步骤s42中，所述潜在瓶颈路段是指在通常运行条件下表现良好，但在极端流量或者异常天气下交通运行会迅速恶化，从而可能成为瓶颈的路段。

15、极端流量下的潜在瓶颈路段确定通过如下步骤进行：通过结合极端流量预测，在仿真中测试极端流量下除常规瓶颈点外的易拥堵路段，作为极端流量下的潜在瓶颈路段；

16、异常天气下的潜在瓶颈路段确定通过如下步骤进行：通过对地区异常天气历史数据分析，确定主要异常天气类型，将异常天气类型转换为对交通参数的影响，在仿真中通过参数的改变，确定不同异常天气类型下除常规瓶颈点外的易拥堵路段，作为的潜在瓶颈路段。

17、优选的，步骤s5中通过交通事件场景库再现不同交通事件的严重程度和持续时间，测试快速路系统的韧性，特别是交通事件持续时，上游车辆排队情况，以及交通事件结束后，上游交通状况恢复所需的时间。其中严重程度通过车道关闭数和事件持续时间来代表。

18、优选的，步骤s6中交通事件影响指标体系包括平均排队长度、最大排队长度，车均延误及排队消散时间，其中，

19、平均排队长度指在交通事件持续和解除后，事件上游车辆的平均排队长度；

20、最大排队长度指在交通事件持续和解除后，事件上游车辆的最大排队长度；

21、车均延误则是指在交通事件持续和解除后，事件上游车辆每辆车的最大排队长度平均延误；

22、消散时间指交通事件解除后，上游交通流恢复正常所需要花费的时间。

23、优选的，步骤s7中紧急救援时间阈值表征了一旦发生交通事件，紧急救援所需的关键时间，如果超过这一紧急救援时间阈值，事件引发的交通拥堵恢复时间将迅速增加。

24、本发明与现有技术相比，其有益效果是：本发明提出快速路系统应急救援车辆布局方法及系统，综合考虑常规瓶颈点段，并基于可靠性识别潜在瓶颈点段，叠加合流区、分流区和交织区，最终得到更具代表性的交通事件影响关键点段。在建立交通事件场景库和事件影响指标体系的基础上，基于韧性评价识别不同关键点段的救援关键时间阈值，并在此基础上应用线性规划等方法即可得到应急救援车辆的布局方案，从而在有限资源下，保证应急救援车辆布局的合理性，减少应急救援所需时间，降低交通事件对快速路带来的影响，保障整个快速路系统的高效运行。

技术特征：

1.一种基于仿真的快速路系统应急救援车辆布局方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的一种基于仿真的快速路系统应急救援车辆布局方法，其特征在于，步骤s4中具体包括以下步骤：

3.如权利要求1所述的一种基于仿真的快速路系统应急救援车辆布局方法，其特征在于，步骤s5中通过交通事件场景库再现不同交通事件的严重程度和持续时间，测试快速路系统的韧性，特别是交通事件持续时，上游车辆排队情况，以及交通事件结束后，上游交通状况恢复所需的时间；其中严重程度通过车道关闭数来代表。

4.如权利要求1所述的一种基于仿真的快速路系统应急救援车辆布局方法，其特征在于，步骤s6中交通事件影响指标体系包括平均排队长度、最大排队长度，车均延误及排队消散时间，其中，

5.如权利要求1所述的一种基于仿真的快速路系统应急救援车辆布局方法，其特征在于，步骤s7中紧急救援时间阈值表征了一旦发生交通事件，紧急救援所需的关键时间，如果超过这一紧急救援时间阈值，事件引发的交通拥堵恢复时间将迅速增加。

6.如权利要求2所述的一种基于仿真的快速路系统应急救援车辆布局方法，其特征在于，所述潜在瓶颈路段是指在通常运行条件下表现良好，但在极端流量或者异常天气下交通运行会迅速恶化，从而可能成为瓶颈的路段；

技术总结本发明公开了一种基于仿真的快速路系统应急救援车辆布局方法，包括：S1、在交通仿真软件中建立快速路系统的道路模型；S2、输入交通流量与路径；S3、输入仿真参数，其中仿真参数包括道路通行能力、跟驰参数及换道参数；S4、确定交通事件影响关键路段；S5、通过关键路段建立交通事件场景库；S6、建立交通事件影响指标体系，评价不同交通事件场景下交通运行情况；S7、确定关键路段紧急救援时间阈值；S8、结合不同关键路段的分布和关键阈值，确定紧急救援车辆布局方案。根据本发明，在有限资源下，保证应急救援车辆布局的合理性，减少应急救援所需时间，降低交通事件对快速路带来的影响，保障整个快速路系统的高效运行。技术研发人员：杨晓芳,赵靖,王嘉文,姚佼受保护的技术使用者：上海理工大学技术研发日：技术公布日：2024/6/18