城市路网交通状态分析方法研究

城市路网交通状态分析是智能交通系统中具有理论和实际应用双重性的基础问题,是涉及多尺度、多变量、高度随机和时变的复杂系统分析问题。其难点在于如何建立交通路网模型、如何定义交通状态变量和如何分析路网交通状态。本文对这些问题进行了研究,从中观角度把交通路口参数归入到路段参数,从路段的角度再定义新的路段交通状态系数,并建立用于交通状态分析的路网交通模型。提出了基于可达矩阵的路口分层方法,使用该方法能够得出在不同路段拥挤程度之下的路口层次,得出路口可达性、路段连通性以及整体路网交通状态的判别结果,可以找出路网中关键路口、关键路段,可以得到交通状态的演变方式, 进而为研究交通拥堵形成机理奠定基础。这种分析方法可以直接应用于交通状态分析中,对交通诱导、旅行信息发布也有重要价值。     

基于渗流理论的城市交通网络瓶颈识别研究

已有的城市交通网络瓶颈识别研究往往关注于路网结构特征或是路段交通流的属性,而较少从整体网络层面研究交通流的组织变化情况。将统计物理学中的渗流理论引入城市交通研究,从整体网络的交通连通性角度出发,探究交通网络中的全局连通交通流崩溃为局部连通交通流的动态组织变化过程。整个过程类似于统计物理的渗流相变过程,因此也被称为交通渗流。基于深圳市的城市交通数据,对实际道路网络进行抽象建模,利用实时浮动车数据构建动态交通流网络研究交通渗流现象。通过对交通渗流的相变临界过程进行探究,识别对于维持交通流全局连通性具有关键作用的交通瓶颈。该研究方法从复杂网络和统计物理学的角度为城市交通研究提供了新视角,并为识别城市交通的瓶颈路段和治理城市交通拥堵提供参考。     

城市交通状态的空间依赖性和异质性分析

有关城市交通状态空间特征的研究相对匮乏。从空间角度分析城市宏观交通特征,首先,针对城市路网几何形态和交通数据的关系提出适合于城市交通数据分析的空间模型。然后,以从长期的浮动车数据中提取的路段行程速度作为描述交通状态的实验数据,分别采用空间自相关和核密度估计法定量分析路网行程速度的空间依赖性和空间异质性,并分析其在典型时段的空间分布特征。结果显示:城市交通状态的关联性在空间上随着路段间距的增长而衰减;城市交通状态的空间分布特征随时间变化,受路网结构和区域功能的影响在空间中呈现集聚特征。     

城市大型活动中的交通需求与疏散分析

应用交通规划理论对举办大型公共活动期间的武汉市交通进行研究。以四阶段法为理论依据,利用Trans CAD交通仿真软件建立公共活动交通需求模型,得到路网上的交通分配情况。分析路网上的交通负荷,根据疏散特征采取交通管制措施,进行重新分配。对比重新分配后的路段服务水平与无管制情况下的路段服务水平,看出交通路网压力有所缓解,从而得到所采取措施为有效措施的结论。     

城市区域路网交通状态分析与评价方法

为提高区域路网交通状态判别的准确性,需要考虑不同路段、交叉口对路网交通整体运行状态影响作用的差异性。通过构建路网结构模型,建立路段和交叉口的交通状态模型,根据路网中各路段间拓扑结构关系,建立路网交通状态矩阵,用它来表示路网时空状态信息;考虑路网元素在路网中的道路等级以及影响作用的重要程度,建立路段和交叉口的权重系数模型。在此基础上建立反映区域路网交通状态指数的综合判别模型,确定路网交通状态级别。通过对区域路网的仿真,以平均行程速度为评价指标对路网交通状态进行分析,结果表明了该方法对区域交通拥堵状态判别的实用性和有效性。     

一种路网交通流参数的融合预测方法

提出了数据驱动与中观交通仿真融合的交通流预测框架.该框架将数据驱动 方法在路网局部断面和路段的高精度预测能力与中观交通仿真的路网范围预测能力结 合起来,通过可信度高的路网局部断面和路段预测值,在线修正中观交通仿真模型的参 数,使得中观交通仿真模型能够逼近、反映交通流运动趋势,提高路网范围交通状态预测 精度.通过结合路段旅行时间预测与中观交通仿真的实例分析证明,断面和路段预测和中 观交通仿真结合发挥了两者各自的优势,预测结果优于单一的中观交通仿真方法.     

考虑交通需求空间不平衡影响的交通指数

为精确反映整个区域或路网的实际交通运行状况,本研究先通过实例分析验证交通需求空间不平衡对区域交通运行的不利影响,再提出“延误等价”原则,以此作为评价区域交通指数准确性的新标准;其次,利用“熵权法”构建区域交通指数模型,该模型包含了反映路段几何特征、路段交通流特征、网络拓扑特征及网络交通需求不平衡特征的因素。以上海市杨浦区为例,经验证,交通指数模型不仅能够准确反映该区域的交通运行状况,还具有较好的适用性,为相关部门的规划建设和管理政策制定提供了借鉴与参考。     

基于网络负载容量模型的城市路网级联失效研究

在城市道路交通中,关键路段的失效可能导致路网的大面积拥堵,为了准确判断城市道路交通网络的关键路段,首先采用原始法构建城市道路交通网络的几何拓扑图,并在已有的交通网络级联失效模型基础上,考虑了城市道路网络的有向性和拥堵的局部扩散特性,对模型的初始负荷定义及失效负载重分配的规则进行了改进,并采用改进后的模型对不同路段破坏失效进行了模拟分析,研究了不同路段发生破坏后拥挤的扩散过程.采用破坏影响后的路网平均距离降低比例和失效路段所占比例来反映路段的破坏程度,最后对路网中的路段进行重要度排序,并结合路段在路网中的度、介数及级联失效的影响程度等指标,利用K-Means聚类分析对路段进行了聚类.结论表明:只考虑路段上的流量大小或路段的一些静态指标并不能够准确判断路段的重要度,路网中往往还存在一些潜在的重要路段,考虑多种指标对不同路段进行聚类更具合理性.     

多模式混合交通网络流星分配模型及算法

在现代城市交通系统中,由于有多种交通模式存在,出行者通常采用从一种交通模式换乘到另一种交通模式的方法来节省时间和金钱。采用状态转移网络来描述这种多模式交通网络的结构,同时以路段上的混合交通阻抗函数为基础,对多模式交通网络中的各种费用加以分析,从而可得到多模式交通网络流量分配的模型和算法。     

考虑出行者不同理性程度的拥堵交通流分配方法

为研究出行者感知偏好对交通分配结果的影响,本文构建了微观路径选择模型,提出拥堵条件下受路段通行能力限制的交通分配算法。引入出行者决策过程中的后悔和无差别化阈值,考虑出行时间和排队时间的心理感知差异,构建不同理性程度下的路径选择概率模型。在集计水平上,考虑当前路段及其上下游路段通行能力限制、路段车辆空间排队和溢出,提出路段车流量流入、流出的修正方法。采用增量加载分配方法,研究路段车辆的消散特性,再现了从个体路径决策到宏观路网状态的演化过程。基于Nguyen-Dupuis仿真网络,比较不同算法下各路段的拥堵车辆和各路段车辆流入、流出情况。结果表明：出行者个人偏好感知会显著影响拥堵路段的成本函数,是出行者路径选择的关键因素,但是出行者个人偏好对非拥堵路段的车辆流入、流出影响较小;考虑个体偏好的交通分配方法能降低路网的平均饱和度。本文提出的考虑有限理性的拥堵交通分配方法可应用于拥堵路网的交通诱导,有利于促进道路资源的合理利用。