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

(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