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1、基于宏观基本图的城市路网交通状态判别与监控王福建韦薇王殿海祁宏生（浙江大学建筑工程学院交通工程研究所，杭州310058）摘要：宏观基本图（MFD）反映了路网交通的平均速度V、平均密度K、平均流量Q之间的关系，美国的旧金山、日本的横滨、肯尼亚的内罗毕的宏观基本图表明，Q-K曲线近似呈二次抛物线，可用二次抛物线进行拟合，则V-K曲线呈线性关系，Q-V曲线呈二次抛物线关系，可见类似于路段交通流的格林希尔茨（Greenshields）模型。根据宏观基本图，采用密度K或速度V作为交通状态判别和拥堵评价指标，可以将
2、网络交通流的运行情况及拥堵等级划分为5个等级：自由流、稳定流、不稳定流、限制流、强制流，并对趋于拥堵的路网区域实施周边控制策略，从网络层面进行全局监控，减缓拥堵，提高路网总体的交通运行效率。关键词：宏观基本图；城市路网；交通状态；交通监控UrbanRoadNetworkTrafficStateIdentificationandMonitoringBasedonMacroscopicFundamentalDiagramFujianWang,WeiWei,DianhaiWang,HongshengQi(In
3、stituteofTransportationEngineering,CollegeofCivilEngineeringandArchitecture,ZhejiangUniversity,Hangzhou310058)Abstract:Themacroscopicfundamentaldiagram(MFD)reflectstherelationshipsamongtheaveragevelocityV,theaveragedensityK,andtheaverageflowQoftheurbanro
4、adnetworktraffic.ThemacroscopicfundamentaldiagramsofSanFrancisco,YokohamaandNairobishowthatQ-Kcurveisapproximatelyaquadraticparabola,andcanbefittedwithaquadraticparabola.ThenV-Kcurveislinear,Q-Vcurveisaquadraticparabola,whichissimilartoGreenshieldsModel.
5、UsingVorK,thenetworktrafficstatecanbedividedintofivelevels:freeflow,steadyflow,unstableflow,restrictflow,andforcedflow.Theperimetercontrolstrategycanbeimplementedforthecongestedareatomonitorthenetworktrafficstate,mitigatecongestion,andimproveoveralltraff
6、icoperationalefficiency.Keywords:MacroscopicFundamentalDiagram,UrbanRoadNetwork,TrafficState,TrafficMonitoring1前言对城市路网交通状态进行判别和监控不仅能够给出行者提供实时的道路交通状况信息，有利于出行者做出出行选择的决策，还能够给交通管理者提供科学的管理依据，缓解交通拥堵。美国德克萨斯州交通研究院将道路的通行状态分为五个等级：畅通、轻微拥堵、中度拥堵、严重拥堵、极度拥堵[1]。日本道路公团从交
7、通拥堵在时间和空间的分布状态出发，提出了道路交通拥堵评价指标，包括行程车速、排队长度和拥堵持续时间。在《城市道路交通管理评价指标体系（2008年版）》及其说明中[2~3]，城市交通通行状况由交叉路口的阻塞率和高峰时段建成区主干道平均车速来衡量。其中交叉路口阻塞率表示为建成区主干道上周期性严重阻塞路口数量占主干道交叉路口总数的比例，划分为五个等级；高峰时段建成区主干道平均车速表示为早高峰时段建成区主干道上机动车的平均行程速度，划分为五个等级，不同规模的城市划分的阈值有所差别。北京市地方标准《城市道路交通拥
8、堵评价指标体系》征求意见稿[4]，分快速路、主干路、次干路和支路，将路段的平均行程速度划分为5个等级，1级表示运行最畅通，5级表示运行最拥堵。利用车公里数（VKT）加权，计算日交通拥堵指数、拥堵里程比例、交通拥堵持续时间、常发拥堵路段数等评价指标，并将日交通拥堵指数分为5级，取值区间为[0，10]，对应不同的道路网交通拥堵等级：非常畅通、畅通、轻度拥堵、中度拥堵、严重拥堵。由上所述，目前交通状态评价都是针对道路点、段的运行状况，拥堵等级判断
