基于通行能力的城市快速路出口设计方法探讨

城市快速路系统的出口(匝道)通常设置于地面交叉口附近,快速路出口(匝道)交通与地面道路交通之间的相互作用显著地影响快速路以及地面交叉口的运行可靠性,因此,快速路出口(匝道)衔接段对保证下游地面道路的通行秩序以及上游快速路的畅通非常重要.从快速路衔接路段以及快速路下游交叉口与快速路出口(匝道)通行能力匹配性原理出发,对出口(匝道)衔接段提出3种组织形式(组织形式Ⅰ——设交织段,组织形式Ⅱ——设隔离设施,组织形式Ⅲ——路网绕行),并从通行能力匹配、服务水平以及流量均衡性等方面进行分析,给出各自的适用性.最后,利用VISSIM仿真软件分析组织形式Ⅰ的设计参数敏感性,并给出设计建议值.     

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城市快速路设置公交专用道作为缓解快速路交通拥堵的策略之一,受到了北京市交通部门的关注. 本文旨在利用先进的仿真技术对快速路公交专用道设置方案后的交通运行影响进行探讨. 文中选取北京市西三环快速路为研究对象,在考虑专用道设置区段、结构形式、站点结构、匝道交通组织以及公交线路调整的基础上,设计四个公交专用道方案并利用INTEGRATION模型开展仿真评价. 选取车辆行程速度、道路运行状态分布作为评价指标,结果显示：尽管道路设施及交通状况满足专用道设置条件,西三环运行指标却有所下降,无法发挥专用道功效. 分析其关键制约因素在于车辆分道行驶加大了匝道附近车辆换道、进出的难度,建议协调匝道控制和公交线路优化改善方案实施效果.     

快速路出口衔接过饱和交叉口信号优化方法

高峰时段内,由于地面道路通行能力有限,城市快速路出口匝道方向的地面交通流处于过饱和状态,甚至造成出口匝道排队溢出,引起更严重的交通拥堵.针对该问题,本研究在出口匝道和地面交叉口设置控制信号,考虑地面道路的通行能力约束,建立双层规划模型优化该区域交叉口的控制信号方案.该模型的下层规划,优化每个独立交叉口的控制信号方案;模型上层规划,优化区域交叉口的控制策略.利用乌鲁木齐外环快速路出口匝道区域作为实例,结合Vissim仿真对该模型进行验证与分析.结果表明,双层规划模型的优化方案可以有效地防止快速路出口排队溢出及主线拥堵,在提升该区域的整体系统性能上比运用常规非线性规划模型的效果更好.     

基于模型预测的城市快速路匝道流量协调控制

为保证城市快速路处于最大通行能力状态,提出了城市快速路交通流量的一种非线性模型预测方法,在此基础上,对快速路各入口匝道流量进行协调控制.以城市快速路某一拥挤路段为例进行了仿真研究,结果表明,该方法不仅能够有效地消除交通拥挤,维持主线车流稳定,而且匝道调节率平稳,同时该控制方法能保证各入口匝道交通需求的公平性.     

城市快速路分层分布式优化控制方法研究

针对城市快速路控制系统对实时道路交通状况不能及时、有效地响应问题，利用时变的交通状态估计与OD矩阵预测信息，基于智能交通控制及分层分布式思想，提出一个新颖的城市快速路匝道控制方法. 采用基于多项式趋势模型的滤波方法对路段总的交通需求进行估计与预测，提前确定道路将来排队长度的上界；对快速路网未来的交通状态进行预测，基于全局最优的思想，提前为路网中各个匝道建立协调约束，为匝道调节率的制定提供依据. 仿真结果表明，分层分布式的快速路控制系统通过协调各个匝道之间的利益，能够有效缓解高峰出行时的拥堵现象，对实现城市快速路网整体性能优化具有现实意义.     

基于模糊神经网络的结合部匝道控制方法研究

针对高速公路与关联城市快速路（简称结合部）路段拥堵日益严重的现状,从匝道控制影响要素分析入手,基于模糊控制和神经网络思想,本文提出了以主线交通状态与期望状态差值和匝道交通状态为输入变量,以匝道调节率为输出变量的模糊控制方法. 同时针对结合部路网互通式立交设计的实际情况,分单匝道控制和双匝道控制两种情况进行了分析,提出了相应的匝道控制方法,并建立了5层模糊神经网络控制模型. 最后以北京京津塘高速公路与北京三环和四环关联城市快速路为案例,对建立的模型进行效果验证,结果证明了所建立方法的有效性.     

高速公路网互通立交布局优化模型

分析了互通立交布局原则,从高速公路规划决策者和用户角度出发,采用双层规划模型描述高速公路网互通立交布局优化问题。其中上层规划模型是从交通规划者的角度出发,优化互通立交布局,使得整个系统达到最优;下层规划模型从用户的角度出发,采用随机用户平衡模型来描述用户的出行规律,合理安排出行者的出行路线,使得用户最优。上层模型采用遗传算法求解,下层模型采用连续平均法求解。算例结果表明:模型迭代至19代即得最优解,效率较高,该模型可行。     

大城市对外客运枢纽布局优化模型

分析了对外客运枢纽的特点,从交通规划决策者和用户角度出发,采用双层规划模型进行城市对外客运枢纽布局优化。上层规划模型从交通规划决策者的角度出发,优化对外客运枢纽布局,使得枢纽出行者出行时间总体最省;下层从用户的角度出发,采用随机用户平衡模型来描述用户的出行规律,合理安排出行者的出行路线。上层模型采用遗传算法求解,下层模型采用连续平均法求解。算例结果表明:在至多允许建设3、4、5个枢纽的约束条件下,最优适应度在进化100代以内达到恒定,收敛速度较快,该模型有效。     

基于ALINEA算法的城市快速路匝道控制方法

为解决传统的ALINEA(asservissement linéaire d'entrée autoroutière)匝道控制算法未考虑城市快速路入口匝道排队溢出,造成关联交叉口交通拥堵等问题,在经典的ALINEA匝道控制算法的基础上,提出了一种新的基于主干道车流量预测的城市快速路入口匝道控制方法.该方法采用遗传算法优化的小波神经网络来预测城市快速路交通流量;引入主干道车流可插入间隙和匝道排队分级控制原则,实现了对城市快速路入口匝道控制率的动态调节.通过微观仿真实验比较两种算法的控制效果.结果表明:与传统的ALINEA匝道控制算法相比,新的控制方法不仅能够有效保证主线交通通行能力,同时还使匝道平均旅行时间减少了24.8%.     

基于需求的城市快速线形路段入口匝道协调控制研究

针对城市快速线形路段特点,必须对入口匝道进行控制才能解决交通拥堵问题.基于需求的定义,把匝道入口处的车辆分为3个等级.采用基于交通需求的起始-到达模型,让具有城市快速路优先使用权的车辆驶入,达到保证优先级别高的车辆先行,使城市快速路运行在最优状态.计算了一段包括4个出入口的4车道城市快速线形路段在某一天08:30～10:00时间段的入口匝道调节率和相对路段的交通量,同时得到等级较低的车辆需要绕行的数量.     

适用于路网潮汐流的可变车道设置方法研究

城市交通流潮汐现象导致了路段双向通行能力利用不均衡,早、晚高峰时段交通需求的不对称导致了早、晚高峰时段拥堵路段不具有空间对称性.本文从城市交通网络的角度出发,提出了一种对早、晚高峰时段可变车道设置方案进行综合决策的方法.以交通均衡理论为基础,以降低城市交通网络高峰期出行总费用和减少可变车道设置管理成本为目标,建立了一主二从双层规划模型,其中上层为可变车道设置的决策方案;下层根据上层决策方案分别对早、晚高峰时段交通需求进行交通分配,并设计了求解模型的遗传算法.算例分析表明,与不设置可变车道方案、早晚高峰时段分别设置方案进行比较,早晚高峰时段综合设置方案减少了系统总费用.     

城市群公路客运通道与城市交通网络衔接模式选择模型

为了解决城市群背景下公路客运通道与城市交通网络衔接模式选择问题,本文首先基于城市群中各类公路通道特点,量化城市群中城市间通道结构形式,建立城市群通道体系宏观架构模型,对城市群公路客运通道进行分类;其次,提出衔接模式选择模型,通过赋权计算综合城市基础属性指标,根据得到的城市发展规模指数对其进行分类.随后,基于城市连接通道的类别及城市属性,计算判断通道与城市交通网络衔接形式.最后,对成都平原城市群进行算例分析.研究结果表明,设计的衔接模式判断模型能够量化城市群客运通道类型与城市发展规模,有效判断城市群公路客运通道与城市衔接模式,能够为城市群公路网规划提供理论依据.     

基于智能信号的动态路径选择模型研究

出行车辆的最优路径是随着时间和路况的变化而变化的，为了研究出行车辆的动态路径选择行为，基于有交通信号控制的交叉口，利用有向图理论，建立城市交通网络路径的优化模型，用传统dijkstra算法进行优化，动态获得出行车辆的最优路径。最后引入简单实例说明研究的方法，计算机仿真结果表明该方法是可行、有效的。     

随机需求下公交网络设计的期望值模型与求解算法研究

科学规划公交系统是解决城市交通拥挤问题的有效手段,公交网络设计问题更是公交体系规划的重点与难点。公交需求作为公交网络设计的输入条件,在现实中具有不确定性。鉴于此,假设不确定乘客需求具有随机特性,来研究随机需求下公交网络设计问题的优化方法。以乘客成本与运营成本最小化为优化目标,构建了多目标规划的期望值模型。将遗传算法与模拟退火算法相结合,设计了求解模型的遗传模拟退火算法。最后,通过算例验证了提出的模型与算法的有效性。     

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构建了公交服务网络,定义了公交服务网络总体能力、总体有效能力、潜在能力和无效能力的概念,分析了公交服务网络能力的影响因素;考虑各影响因素对公交服务网络能力的影响,建立了公交服务网络总体有效能力模型,同时给出基于遗传算法的求解算法;针对大规模混合整数规划采用遗传算法进行求解可以提高求解效率,通过相关案例对模型和算法的可行性和有效性进行了检验。实例计算表明,该算法在处理混合整数规划具有一定的实用性,为进一步深入研究公交服务网络能力奠定基础。     

城市道路网络交通特性仿真模型及最短路径算法

就城市道路网系统宏观仿真中存在的问题进行研究，提出了更符合城市道路网系统实际特性的仿真模型，该模型对城市道路网交通特性空间分布的方向性差异及交叉口延误进行了抽象，并设计了基于该仿真模型的最短路算法。     

有时间约束的城市配送网络结构研究

城市配送网络结构设置应考虑服务水平和成本两个影响因素。针对有时间限制的货物配送,以城市配送网络总费用最小化为目标,研究不同配送需求下的最优城市配送系统结构,建立非线性混合0—1规划模型。用蚁群算法求解,得出满足时间约束且使系统成本最小的城市配送网络层数和节点设置情况。对城市配送网络的设置进行实例分析,以验证模型和算法的可行性,为城市配送网络的建设、运营和优化提供理论依据。     

考虑时间均衡度的城市轨道交通乘务排班计划优化方法

乘务排班计划是城市轨道交通乘务组织的核心内容和运营管理工作的重要组成部分,其生成质量对城市轨道交通的运营效率有显著影响.本文将时间均衡度作为给定周期条件下评价乘务员值乘时间与休息时间合理程度的指标,构建了基于该均衡度的乘务排班计划优化模型.为同时考虑乘务区段的最优组合与早晚班的匹配问题,本文的求解过程由改进遗传算法和双相匹配算法两个部分构成.最后将所建模型应用于北京市某轨道交通线路的案例研究中,对优化结果与既有乘务计划进行比较分析,验证模型的有效性.对比发现,该模型的结果在较大程度上提高了乘务排班计划的时间均衡度.     

考虑车辆尾气污染暴露的系统网络优化模型

为缓解车辆尾气排放对出行者造成的影响,为交通规划与管理部门提供一种新的规划思路,从交通管理者的角度,以出行者为研究对象,集成高斯扩散模型,建立了考虑尾气污染暴露的系统网络优化模型.利用Matlab和MINOS对非线性模型进行求解,并通过算例验证了模型和算法的有效性,研究结果表明,所建立的模型能够以牺牲系统小部分行驶时间为代价(+10.45%),有效地降低路网中的尾气污染暴露(-41.13%).通过分析比较,系统行驶时间与系统尾气污染暴露之间存在Pareto优化,即决策者可根据规划目的权衡缓解交通拥堵与减少尾气暴露的关系.     

基于遗传禁忌算法的城市公交线网优化研究

针对城市公共交通线网优化问题,利用遗传禁忌算法进行研究.通过对公交线网优化目标函数和关键约束条件的分析,从乘客利益、企业效益及社会环境的角度出发,以公共交通效率最大化为总目标,建立公交线网优化模型.在分析遗传算法和禁忌搜索算法自身的优势与不足的基础上,提出基于遗传禁忌算法的公交线网优化算法,并将其应用于银川市公共交通线网规划中,结果表明该算法科学合理,可操作性强.