基于拥挤收费的交通诱导控制策略研究

在城市道路交通网络中,一个或少数几个关键路段或路口如果出现拥堵,会使路口失效,并且在级联失效的作用下交通拥堵会形成连锁效应向外部扩散,最终导致路网的大面积交通拥堵。提出一种控制级联失效的交通诱导策略,通过改进诱导阻抗函数指引出行者的路径选择,控制级联失效的传播,保障交通网络的可靠性。通过试验分析得出:基于拥挤收费的交通诱导控制可有效地控制大规模网络级联失效的发生。     

基于OD反推的城市路网脆弱性评价

交叉口是城市道路网络中的瓶颈部分,对交通流的运行存在着很大的影响,但在以往的脆弱性研究中忽略了交叉口对于交通流运行的影响.在考虑了交叉口处交通流运行受到的影响后,改进了传统的级联失效模型;然后采用OD反推的方法在路网单元失效后的局部影响范围内进行交通需求重构;最后以交通流路段总行程时间和交叉口处总服务时间的变化构建综合指标来评价城市道路的脆弱性.实例分析结果表明:所提出的改进的级联失效模型和脆弱性计算指标,都有助于提高路网脆弱性的计算精度.     

基于时空自相关的道路交通状态聚类方法

城市道路交通状态的识别对交通管理部门进行交通管理控制、出行诱导,以及 道路设施改造具有重要意义.本文运用时空Moran 散点图探索城市道路交通的时空关联 性,并据此构建一种基于时空自相关预分类的道路交通状态层次聚类方法.运用本文所提 出的聚类算法,以北京市二环快速路外环方向的路段为例,进行聚类研究,并分析了各类 型路段的交通状态时空特性.案例研究表明,所提出聚类算法能对道路交通状态进行有效 判断,充分反映交通需求与路网结构之间的内在匹配关系.特别是畅通异质和拥堵异质两 种交通状态的提出,为识别高峰时段路网中的瓶颈路段和能力富余路段提供了一种新的 思路和方法,进而可为完善路网、缓解拥堵及制定交通管理措施提供依据.     

城市路网脆弱性预警

为尽可能降低由于城市路网存在脆弱性而造成的难以恢复的损失,路网脆弱性预警模型的建立非常必要。从脆弱源与路网脆弱性的复杂耦合关系出发,综合拓扑结构和流量运行状态,选取评价指标,采用灰色聚类的方法建立模型。将聚类结果属于第一灰类的路段定义为危险路段,需要发布预警信息并采取措施改善。实例分析采用黄石市某子路网,验证模型可行性,并研究在路网流量逐渐加大、考虑级联失效的情况下,聚类结果的变化情况。     

城市轨道交通运输网络级联失效抗毁性研究

城市轨道交通各条线路和车站相互连接,联系紧密,其中的节点故障会在网络迅速传播,造成较大范围的拥堵,影响整个网络的正常运营.本文首先结合轨道交通特性,对城市轨道交通网络的级联失效现象进行分析.采用改进的边权函数来分析节点状态变化,进而产生流量的重分配.接着,建立了城市轨道交通网络级联失效模型,并以网络失效规模和破坏程度两个指标对其进行评估,仿真了级联失效过程并分析了不同失效策略下城市轨道交通网络的级联失效抗毁性.最后,以北京市轨道交通网络为例进行了实证研究.研究结果对轨道交通网络的合理规划、结构优化及运营安全具有重要的参考意义.     

基于局部路网交通流重分配的路段关键度计算

以路段失效影响范围界定为研究基础,将路段关键度计算从路段薄弱性和重 要性两方面进行量化：路段薄弱性以路段失效情况下,计算路段失效概率来确定;路段重 要性评价,通过对失效路段后交通网络重构,将局域节点OD对在路段失效影响范围局部 路网结构上重分配,以出行者时间费用变化影响指标F(U fa) ,局部路网路段交通负荷变化 影响指标F(S fa) 两方面作为评价指标来计算路段重要度.该方法符合路段失效后路网的 变化情况,有效避免了目前时变性的OD数据难以获取的问题,解决了现有评价指标选取 时的单一性问题.经过实验证明,该算法能够有效地应用于大规模路网结构路段关键度快 速计算,为关键路段识别、道路封闭影响评价等提供理论依据.     

城市复合交通网络的若干特性研究

针对北京市三环内实际交通网络,分别构建城市道路交通网络和由城市轨道交通网络叠加形成的城市复合交通网络模型.基于复杂网络理论,采用Matlab 计算节点度、聚类系数、平均路径长度、介数和节点紧密度等指标,分析了其分布规律,然后对这两个网络模型的统计特征值进行比较分析.结果表明,它们都具有一定的随机网络模型和无标度网络模型的小聚类系数特征,叠加后的城市交通网络直径和平均最短路径减小,平均度、聚类系数和节点紧密度都有不同程度增加,使整个路网的可达性得到了一定的提高,网络承载力变大.     

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针对北京市三环内实际交通网络,分别构建城市道路交通网络和由城市轨道交通网络叠加形成的城市复合交通网络模型。基于复杂网络理论,采用Matlab计算节点度、聚类系数、平均路径长度、介数和节点紧密度等指标,分析了其分布规律,然后对这两个网络模型的统计特征值进行比较分析。结果表明,它们都具有一定的随机网络模型和无标度网络模型的小聚类系数特征,叠加后的城市交通网络直径和平均最短路径减小,平均度、聚类系数和节点紧密度都有不同程度增加,使整个路网的可达性得到了一定的提高,网络承载力变大。     

城市路网交通拥堵H-Fuzzy评判方法研究

根据城市路网交通拥堵的空间分布特点将路网交通拥堵划分为路段拥堵和交叉口拥堵,参考城市道路和交叉口服务水平的划分标准将路网交通拥堵度划分为堵塞、拥堵、较拥堵、较畅通、畅通5个等级,选取了路网交通拥堵的判定指标,运用层次分析法建立了路网交通拥堵的二级评判指标体系及相应的H-Fuzzy综合模糊评判模型,最后对一典型路网交通拥堵状况进行了判定,研究成果对于评估城市交通网络拥堵提供了一种有效的定量分析方法。     

基于合理路径的拥挤路网交通状态分析方法

为防止路网交通拥堵的扩散,考虑路段状态指标饱和度和行程时间的影响,建立了基于合理路径集的路网分析模型.将非拥挤区域从内到外分为控制层、诱导控制层、诱导层和无关层4个层次,反映了路网状态的空间分布和潜在演化趋势.基于交通分配得到的流量,对本文的状态分析模型进行了数值验证,仿真结果表明:各层次路段在路网中的比例随流量的增大而变化,且拥堵区域呈现扩张趋势;高峰时段各层次路段的比例为20%、5%、10%、10%和56%;同层次中饱和度越大的路段对拥堵区域的影响越大.     

基于模糊C均值聚类的城市道路交通状态判别

为及时判别城市道路交通状态,考虑城市道路交通特征的差异性和交通流的波动特性,对状态指标的合理性进行分析;将交通状态划分为畅通、缓行、拥堵、阻塞4类,提出一种基于模糊C均值聚类（FC M ）判别城市道路交通状态的算法。选取车速、流量、占有率作为交通状态判断指标,根据不同指标设计3种方案,用MATLAB模糊逻辑工具箱分析出仿真数据的聚类中心,对不同指标组合下的各样本交通状态进行判断,验证算法判别的可行性。结果表明,以速度、流量、占有率为参数的FCM算法能较好地判别城市道路交通状态,精度较高。     

突发环境下城市道路网关键路段集识别

为了更好地判断出突发环境下城市道路网络中的关键路段,本文结合路网脆弱性分析方法,构建了一种涵盖单条到多条路段失效的关键路段集识别模型.首先,对路网进行随机攻击,运用网络效率、最大连通子图等鲁棒性指标寻找潜在关键路段;然后,引入0-1变量,建立一个含道路通行能力约束的非线性优化模型;再以此为基础,用分段线性化手段处理目标函数与约束条件,将模型转化为一个混合0-1规划问题;最后,以分支定界法求解模型并设计算例验证.结果表明：突发环境下的路网关键路段集一般不是若干关键路段的简单集成,其构成元素在几何拓扑层面上也不具有邻接关系;而且随着失效路段数的增多,路网鲁棒性与总阻抗变化量之间会呈现出较显著的负相关关系,可用“逆向”曲线进行刻画,效果良好.     

基于GERT网络的应急救援关键路段识别

为了及时识别出突发事件下城市道路的关键路段,以构建最短应急救援路径,本文提出了一套完整流程.首先,针对路网在应急条件下的贫信息环境特征,设计一种基于模糊综合评判的行程时间估算方法.然后,考虑救援人员的应急心理和经验选择行为,构建面向广义阻抗的GERT(Graph Evaluation and Review Technique)网络模型.最后,运用Dijkstra算法获得救援路径完成关键路段识别.以成都市某区域实际交通网络为算例进行验证,结果表明:基于2种模糊算子估算路段行程速度,其绝对误差为2.722 km/h,精度较高;与传统关键路段识别方法相比,GERT网络模型能更好地反映行程时间和路段拥挤度对路径选择行为的影响(拟合度80.95%),并将重要度识别技术从路网降低到路径层面,效果良好.     

预防道路交通网络级联失效的交叉口扩容策略

道路交通网络遭受攻击后,有可能产生大规模的拥堵,引发级联失效,对整个交通网络产生灾难性的后果。提出了一种预防道路交通网络级联失效的交叉口扩容策略。构建了级联失效的容量-负荷模型和预防级联失效的交叉口扩容算法,该算法能优化确定扩容的交叉口及其扩容量。仿真试验表明:有选择性地对路网中某些交叉口的容量扩大一定的倍数,能有效预防特定交叉口遭受攻击后引发的级联失效。     

突发状况下的道路网络故障演化分析——以通州市区道路网络为例

为量化道路交通网络故障演化规律,基于耦合映像格子(CML)提出了交通网络级联失效分析方法。采用L空间法,以交叉口为节点、道路为边,抽象化处理了通州市区城市道路网络;利用节点度K、节点介数B及节点强度S等指标分析了通州市区城市道路网络特性;综合考虑道路网络拓扑特性及流量特性的影响,提出了基于CML的道路网络故障演化模型,仿真分析了不同挠动值、不同耦合强度组合下道路网络级联失效的影响规律。研究表明:外部扰动值R越大,网络越容易发生级联失效;相继故障阈值在仿真蓄意攻击介数B最大节点处为1.6,在蓄意攻击强度S最大节点处为1.8,说明拓扑网络比流量分布网络更不稳定,须重点保护介数大的节点;当加权流量分布耦合系数ζ_2不变时,无论无权拓扑网络耦合系数ζ_1如何变化,道路网络均会发生级联失效,网络发生相继故障的时间和扩散速度呈现一致性,反之,当ζ_1不变时,随着ζ_2的增大,网络越容易发生级联失效。     

基于时空相关性的城市交通路网关键路段识别

关键路段通行能力的大小是决定城市道路交通是否畅通的重要因素之一.关键路段的识别为交通规划、居民出行等提供了重要的决策支撑,对缓解交通拥堵具有重要的意义.本文对城市路网关键路段的识别进行了研究.首先建立了适用于交通路网的空间邻接矩阵;其次以时空相关函数表达不同时间延迟下路段与周边相邻路段交通状态之间的影响程度,并将其作为路段重要性的衡量指标,构建了逼近于理想点的路段重要性度量模型,通过排序实现了对关键路段的识别;最后将模型应用于北京市区域路网,结果证明,该方法能够有效地识别路网的关键路段,具有实用性和可行性.     

考虑容忍度下城市交通路网排放污染建模及分析

为了更好地从宏观角度研究交通路网污染状态,提出一种考虑容忍度的城市道路网络排放污染状况分析的方法。利用交通网络静态平衡以及容忍度概念构建一个双层数学规划模型,模型的下层为在已知OD(起讫)交通需求情况下路网各路段的静态交通分配,上层包含污染容忍基准及污染指数,其中这个指数反映了此条件下该道路网络的污染状态。同时,数值实例利用模型从环境角度分析了关键路段在交通网络中的重要性,证实了模型的实用性。研究结果表明,在有限的交通信息情况下模型能够对路网污染状态进行有效估测。     

基于烈度分布的震后城市路网结构韧性分析

为了分析城市内部道路网络应对地震灾害时的韧性变化特征，首先考虑地震空间分布特性，结合各基础设施的综合震害分析，构建了基于烈度衰减分布的路段连通概率模型，识别脆弱路段；然后以此为基础提出了面向3个维度的路网结构抗震韧性多指标评估模型；最后结合实例对城市路网处于不同失效情景下的韧性表现进行分析。结果表明：少数路段失效时路网仍具有较强的韧性，在关键路段累积失效后会使得多方面网络韧性明显下降，路网运输效率降低，并且削弱了节点间的连接关系。     

基于关键路段流量限制的动态交通分配研究

针对高峰期路网各路段流量分布的不均匀性以及出行时间延误大的现象,将关键路段引入到动态交通流量的分配中,考虑关键路段对路网上流量分布的影响,在进行动态交通配流的过程中对关键路段上的流量进行控制。本文以系统总出行时间最小为目标,建立基于关键路段流量限制的动态交通分配模型,根据高峰时段路网上流量的特性与不同路段的不同特性,将关键路段的流量限制在合理的范围内,把超出其容量的流量合理转移到其他路段上,进行流量的协同分配,保证路网的正常运行,提高路网效率,从而缓解高峰期拥堵现象。最后设计了相应的遗传算法对模型进行求解,得到了各路段上流量的合理分布。     

城市路网模块结构探测及Hub路段诊断算法

为了剖析城市路网拓扑结构的复杂性,识别路网中的关键路段,根据模块结构理论,分析了城市路网的聚类特性,提出了一种适用于城市路网模块结构划分和Hub路段诊断的算法——GN-T算法.该算法通过逐条移除介值最大的路段实现模块结构的划分,从而诊断出路网中的Hub路段.为确定模块结构的最佳划分,提出了一个改进的模块度函数.以武昌区路网为例对该算法进行验证,结果显示:武昌区路网模块度的最大值为0.41,表明该路网具有明显的模块结构特性;利用该算法诊断出的Hub路段与实际情况相符,证明了该算法的有效性和实用性.