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CN2022111442753基于韧性分析的城市道路网络状态监测方法及可视化系统.pdf

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(19)国家知识产权局

(12)发明专利申请

(10)申请公布号CN115620513A
(43)申请公布日2023.01.17
(21)申请号202211144275.3
(22)申请日2022.09.20
(71)申请人东南大学
地址210018江苏省南京市玄武区四牌楼2
号
(72)发明人任刚陈千卓杜建玮董宇
李佳雯于诗渲沈维滢吴辰旸
曹奇
(74)专利代理机构南京经纬专利商标代理有限
公司32200
专利代理师朱小兵
(51)Int.Cl.
G08G1/01(2006.01)



权利要求书3页说明书8页附图4页
(54)发明名称
基于韧性分析的城市道路网络状态监测方
法及可视化系统
(57)摘要
本发明公开了基于韧性分析的城市道路网
络状态监测方法及可视化系统,根据城市道路交
通网络特性选取路网性能指标,构建路网韧性表
征模型;获得路网静和动态属性数据,输入韧性
表征模型以量化监测时段路网韧性值;基于时韧
性值,确定路网在监测时间内的状态为正常或异
常;若路网状态正常,则对上述路网实时韧性数
据统计分析,得到路网潜在风险路段;若路网状
态被判定为异常,则在计算路网潜在风险路段的
基础上,进一步利用路网实时韧性数据,采用交
通仿真技术识别路网薄弱点。本发明基于监测区
域的静态和动态数据及路网韧性值的计算结果,
实现路网异常状态的实时监测,有助于为管理部
门快速响应突发事件、及时采取控制措施提供方
法支持。
CN115620513A
CN115620513A权利要求书1/3页

1.基于韧性分析的城市道路网络状态监测方法,其特征在于,包括如下步骤:
S1、根据城市道路交通网络特性选取路网性能指标,构建路网韧性表征模型;
S2、在监测时间段内实时获取城市路网静态属性数据和动态属性数据,将城市路网静
态属性数据和动态属性数据输入韧性表征模型,获得监测时间段内的城市路网韧性值;
S3、根据步骤S2获得的城市路网韧性值,结合预设状态阈值,判定城市路网在监测时间
内的状态为正常或异常;若路网状态正常则进入步骤S4;若路网状态异常则进入步骤S5;
S4、对路网状态正常的城市路网韧性值进行统计分析,结合预设风险路段阈值,获得状
态正常城市路网低韧性值及其对应的潜在风险路段;
S5、对路网状态异常的城市路网韧性值进行统计分析,结合预设风险路段阈值,获得状
态异常城市路网高韧性值及其对应的风险路段;之后利用交通仿真识别风险路段的薄弱
点。
2.根据权利要求1所述的基于韧性分析的城市道路网络状态监测方法,其特征在于,步
骤S1包括如下子步骤:
S1.1、按如下公式计算路网平均度:


其中,NODi为与节点i所连边的个数,n为城市路网节点个数;
S1.2、按如下公式计算路网平均连通程度:


其中,DISij为节点(i,j)间的最短路径长度;
S1.3、按如下公式计算交通运行效率:


其中,Qe(0)为自由流状态下路段e的流量,Ce(0)为自由流状态下路段e的阻抗,Qe(t)为

t时刻路段e的流量,Ce(t)为t时刻路段e的阻抗,


其中,α和β是参数,Ve(t)为未受扰动时路段e的流量;
S1.4、按如下公式计算路网性能:

其中,γ、为指标权重;
S1.5、按如下公式构建路网韧性表征模型:


其中,PI*(n)为n时刻期望路网达到的性能。
3.根据权利要求2所述的基于韧性分析的城市道路网络状态监测方法,其特征在于,步
骤S2包括如下子步骤:
S2.1、通过路网的GIS数据获取路网静态属性数据,包括:路网的经纬坐标、地址名、路

2
CN115620513A权利要求书2/3页
段编号、路段的经纬坐标、拓扑结构;
S2.2、通过路网的卡口数据和GPS数据获取路网动态属性数据,包括:交通量、行程速
度。
4.根据权利要求3所述的基于韧性分析的城市道路网络状态监测方法,其特征在于,步
骤S3具体为:
S3.1、按如下公式计算路网观测数据离群值分数NAD:


其中,NWR(t)为时刻t的路网韧性值,AQ为不同天不同时刻的历史路网韧性值集合,AQ
(w,t)为每一周第w天时刻t所对应的历史韧性值集合,|AQ(w,t)|为集合的元素数量;
S3.2、设定状态阈值为NAD的α%分位数,计算集合AQ(w,t)内所有元素的离群值分数
NAD,将其与状态阈值对比,若时刻t的NAD值小于状态阈值,则判定城市路网状态正常,否则
城市路网状态为异常。
5.根据权利要求4所述的基于韧性分析的城市道路网络状态监测方法,其特征在于,步
骤S4包括如下子步骤:
S4.1、按如下公式计算第e条路段所连接节点的节点度均值:


其中,NODe,1,NODe,2分别为第e条路段两端点所连边的个数;
S4.2、按如下公式计算第e条路段的边介数:


其中,SD
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