区域交通分流路网设计的双层优化模型及算法

针对区域路网交通分流技术中的分流路网优化与选择问题,分析了分流路网与基础路网的关系,确定了分流成本的构成与量化方法,在此基础上提出了以分流成本最小化为上层目标、以用户均衡为下层目标的区域交通分流路网设计的双层优化模型,进而给出了考虑路网拓扑结构完整性和反Braess假定的模型启发式求解方法,并对算法的效率进行了分析.最...     

老城区支路网单向交通组织优化研究

我国城市中的干道拥堵问题日益突出,而老城区支路网由于交通组织的不合理,无法有效分担干道交通压力。本文从单向交通组织的角度出发,分析了老城区支路网采取单向交通组织的可行性,提出了进行单向交通组织优化的方法,进而从降低干道及支路饱和度的目标出发,考虑最大期望饱和度的限制要求,建立了基于多目标的单向交通组织优化双层规划模型。上层规划的决策变量为支路的单向行车组织方案,下层规划在干道、支路通行能力和饱和度限制下进行平衡配流。模型采用遗传算法求解,并利用交通阻抗及路网总行程时间两个参数作为评价指标。最后,本文以武汉市江岸区黄兴路周边路网为案例,对比分析了单向交通组织前后相关道路的交通状况,验证了单向交通组织优化的效果。     

考虑环境影响的分流路网设计双层规划模型

研究了考虑环境影响的分流路网设计问题的双层优化模型。其中，上层模型以系统出行总时间最小，CO排放最小为优化目标，并以路段最大饱和度为约束，下层模型为确定性需求下Logit型随机用户均衡配流模型。使用是否选择道路用于分流作为决策变量，将道路网络离散化，设计了基于MSA-Dail的遗传算法对模型进行求解，并利用Nguyen&Dupuis网络对模型和算法进行了验证。研究结果表明：相比于不考虑CO排放，考虑CO排放影响下所设计的分流路网能够减少2 760 g的CO排放以及145 h的出行时间。同时，还求得了客车和货车的分流路网，并给出了各个路段上客车和货车的交通量。此外，通过对OD出行需求的敏感性分析，发现OD出行需求大小对分流路网决策方案的设计有较大的影响，在实际分流路网设计时，应尽可能获取准确的OD出行需求，并针对高峰期和平峰期设计不同的分流方案。     

面向边界控制的路网小区划分

在城市路网中,将较为拥挤的子路网从整个路网提取出来,通过边界控制调节拥堵区域的出入流,缓解拥挤区域的拥挤程度,是解决城市交通大范围拥堵的一个有效途径。作为边界控制的对象小区,具有紧凑型的宏观基本图（Macroscopic Fundamental Diagram,MFD）是必备前提。首先利用归一分割（Normal Cut,Ncut）法将路网分割成一定数量的子路网,然后建立了在动态合并中寻找具有最优拟合度的MFD子区的数学模型。然后对模型进行分析,提出求解模型的贪婪算法。以美国爱达荷州博伊西市中心区的路网为研究对象,分析对比了该路网分别在Ji的方法和所提方法划分下的区别,发现所提方法在寻找最优MFD拟合度小区的同时也可以优化子区的密度均匀度,对路网进行合理划分。最后通过对比分析定时控制和自适应控制下小区划分结果和子路网MFD的特征发现：①最优MFD拟合度子区不仅继承了原路网的MFD基本特征,而且与原路网相比有更高的道路使用率;②非最优MFD拟合度子区的MFD特征对该子区的交通态势有一定表征;③自适应控制对路网的优化效果可在原路网和最优MFD拟合度子区的MFD特征上得到表现。     

城市道路网容量估计的双层规划模型

为了描述了城市道路网络对交通量的承载能力,以实现路网运行状态与服务水平的判断,对城市道路网容量估计的方法进行了研究。考虑城市道路网容量的影响因素,提出了基于路段通行能力的城市道路网容量定义,建立了双层规划模型,并提出迭代优化算法(IOA)实现模型求解。上层模型以路网容量最大为目标,下层是随机路径选择模型。以局域网为算例,验证了模型的有效性和可靠性,并将模型推广至任意区域网络计算。     

观测路径出行时间下随机网络交通需求估计

道路网络起讫点（OD）需求是城市决策长期交通规划和短期交通管理中的基础参数,准确的交通需求更是实施交通拥堵控制、限行限速、路径诱导等措施的先决条件。综合运用观测的轨迹已知和未知路径出行时间,建立随机网络交通需求估计双层规划模型。上层广义最小二乘模型最小化历史交通需求与待估交通需求、观测路径出行时间与待估路径出行时间之间的偏差,约束为交通需求、路段流量、路段出行时间与路径出行时间之间的传播关系,通过高斯混合模型（GMM）对其中轨迹未知的观测出行时间依概率聚类。下层为随机网络交通出行均衡模型,分别运用出行时间预算和随机用户均衡处理路网不确定性和出行者感知误差。上、下层之间通过交通需求和OD-路段关联比例进行信息传递。设计迭代算法框架求解双层规划模型,迭代算法包含求解上层模型的最速下降法、求解下层模型的相继平均算法和求解GMM模型的最大期望（EM）算法。通过算例表明轨迹未知的路径出行信息的加入在提升需求估计精度的同时也增大了估计值的方差;设计的迭代算法能够稳定收敛到10^-5的精度;GMM软聚类方法估计的交通需求显著优于硬聚类方法估计的需求值;交通需求值对观测路径出行时间的扰动更加敏感。研究考虑出行者风险态度,通过轨迹信息的重新构建揭示城市交通需求演化规律。     

机非混行平面交叉口交通设计理论研究

对机动车与非机动车混行条件下平面交叉口的交通设计进行深入、系统地研究。在分析大量实测数据的基础上,对信号控制交叉口自行车交通流的运行特征进行分析,建立自行车交通流的相关模型;在理论分析和实践的基础上,形成机非混行平面交叉口交通设计理论与方法。这些理论与方法的建立将为解决城市混合交通问题奠定基础。     

考虑多目标的城市停车换乘选址优化模型及算法

停车换乘选址问题是城市交通网络设计研究的重点领域,已有研究的优化目标多集中在系统总费用方面,而对交通可持续发展方面考虑不足。为此,提出综合考虑多方面目标的停车换乘设施选址优化模型及其求解算法。首先,基于超网络理论,提出多方式城市交通系统的超网络模型并定义O-D (Origin-destination)间的超路径、有效超路径及子路径,结合出行者出行过程及交通网络拥挤特征,给出超路径费用的数学表达;其次,基于多方式交通网络随机均衡配流结果,构建交通总阻抗、污染物排放量以及交通系统公平性等系统优化指标的计算模型,并建立用以描述停车换乘设施选址问题的多目标优化模型;进而,以多目标系统优化模型为上层问题,以超网络下满足Logit分配的多方式交通网络配流模型为下层问题,构建描述城市多方式交通系统停车换乘设施选址问题的双层规划模型,并基于模型特征,结合“记录-搜索”思想设计非支配排序遗传算法进行求解;最后,基于Sioux Falls网络设计算例。研究结果表明：算法能够在有限的步骤内搜索到90%以上的Pareto最优解;平均而言,停车换乘措施使得交通总阻抗减小了0.31%,污染物排放量减少了7.32%;被优化的3个目标之间无直接关联,说明将停车换乘选址问题建立为多目标模型是必要的。模型与算法可为现实城市中的停车换乘设施选址优化设计提供解决思路。     

智能网联环境下的城市路网容量可靠性分析

网联自动驾驶车辆（CAVs）与人工驾驶车辆（HDVs）混行的交通发展模式会促进城市路网容量发生变化，为解析混合交通流对城市路网容量可靠性的影响，构建了智能网联环境下城市路网容量可靠性双层规划模型。为表征CAVs信息获取与自动驾驶的能力，假定CAVs遵循系统最优原则选择路径，而HDVs则根据自身经验选择路径，基于二者路径选择的差异建立描述混合交通分配的下层模型，刻画智能网联环境下的混合交通流分配特性。并且，为了快速求解大型路网交通分配，将下层混合交通分配模型转换为非线性互补下问题进行求解。考虑到实际路网的随机性，以及路网道路通行能力并非固定值，运用具有多种相关性的均匀随机分布理论，建立了的描述城市路网容量可靠性的上层模型。通过蒙特卡洛仿真分析不同CAVs渗透率下的路网容量可靠性，并进一步解析各路段对路网容量可靠性的敏感度。结果表明:当需求水平d > 0.5时，路网容量可靠性开始降低；当d > 0.7且CAVs渗透率λ＝0时，可靠性小于0.4；当d > 0.7而λ＝1时，可靠性接近1，说明CAVs可增强路网容量可靠性。研究还发现，当需求水平处于0.7~1区间时，渗透率的变化对路网容量可靠性有显著的影响，但随着需求的增大，路网处于超负荷状态，渗透率对路网容量可靠性影响较小。此外，CAVs渗透率从0增加至1的过程中，路网中存在“道路容量悖论”现象的道路从19条下降至3条，且当λ＝1时路网中仅有1条道路出现了显著的“道路容量悖论”现象，拥堵严重。表明CAVs渗透率的增大可以显著改善路网中的“道路容量悖论”现象，减少路网容量可靠性的波动，提高路网运行稳定性。      

高速路网不停车收费车道优化布设方法

合理设置高速公路收费站ETC (Electronic Toll Collection)车道数量，对高速公路通行效率至关重要。针对目前路网中ETC与MTC (Manual Toll Collection)车辆混行的情况，考虑ETC的普及率，结合多用户路网均衡模型和排队论方法，建立基于双层规划模型的高速路网ETC车道优化布设方法。上层模型以车辆总通行时间最小为目标，优化设置进出收费站的ETC车道数量；下层模型为多用户路网均衡模型，反映ETC和MTC车辆的路径和收费车道选择行为。下层模型通过设计收费站的等价拓扑结构，表征收费站的车道使用规则及车辆的收费车道选择行为，并采用排队论方法估计ETC和MTC车道的收费排队时间。根据模型的特点设计了基于主动集的启发式算法，利用参数二进制与拉格朗日函数法确定迭代下降方向，解决了下降方向与步长难以计算的问题；通过内嵌优化函数的方式，保证在主动集转化过程中上层约束均不会失效，且避免了迭代过程中的模型解退化问题。基于上海市绕城高速进行实证分析，结果表明：随着ETC普及率的提升，收费排队时长按照负指数趋势下降；与按比例布设ETC车道的方法相比，所提方法最高可降低57.4%的收费排队时间，且该方法可以避免ETC车道布设过多对于MTC车道通行能力挤压造成的负面效果。研究成果可以有效指导高速路网ETC车道的布设，提高路网通行效率。     

基于空间自相关分析的旧路改造交通预测合理范围研究

旧路改造设计是道路设计的重要组成部分,也是优化城市路网结构、缓解交通拥堵的重要手段。从城市规划和城市发展的角度,研究了在旧路改造设计过程中,交通预测分析的难点,利用面状空间数据的自相关特性,结合传统交通预测模式的特点,提出了在城市道路改造设计中,合理确定交通预测分析范围的方法,并结合实际工程案例,验证了提出模型的实际可操作性。     

城市快速路建设形式研究——以成都市武侯大道（二环路—绕城高速）快速化改造为例

以成都市武侯大道(二环路—绕城高速)快速化改造为工程案例,探讨了城市快速路总体设计方法.从建设规模论证和建设形式选择两个方面研究了武侯大道(二环路-绕城高速)快速路设计.采用经典的"四阶段"预测模型对道路流量进行预测,通过路段通行能力计算得到现状道路条件下未来年高峰期道路服务水平,并对预测结果进行分析.在建设形式的选择中,对道路沿线交通条件进行了分析,详细介绍了地面快速路和连续高架快速路两个建设形式方案,从现有建设条件、路网规划、用地规划、交通功能、城市形态影响和总投资等多方面综合分析比较后,确定了总体建设方案.     

基于服务水平与道路等级公交专用道设置研究

公交专用道是提高城市道路通行能力,改善城市公共交通的有效途径,确保了公共汽车的真正优先。该文对公交专用道的设置形式与设置条件进行了研究,并且着重从道路的等级和道路服务水平两方面进行了研究,认为道路的等级和服务水平指标对公交专用道的设置起了重要作用。     

上海市公交专用道建设实施策略和方法研究

分析公交专用道规划实施流程,依托实测数据和国内外研究成果,提出了上海公交专用道设置条件和公交专用道类型及服务水平,针对城市道路网络改扩建计划和交通需求,提出公交专用道的建设策略和道路条件限制时公交专用道实施方法。     

杭州市上塘-中河高架交通改善方案研究

上塘-中河高架是杭州市主城区最重要的一条南北向骨架道路,近几年来拥堵严重,已成为城市交通热点问题。该文从杭州市的道路网特点入手,通过大量现场调查,并借助杭州市智能交通信息平台的FCD和微波车检器流量数据,深入分析了上塘-中河高架的交通拥堵特征。从交通需求、交通设计和交通管理与控制三个方面系统地剖析了其交通拥堵的原因和症结。借鉴国外高速公路无瓶颈段设计理论,本着交通疏堵工程和保证快速路运行效率的理念,从增设匝道的合理性,打通中河立交瓶颈节点,部分路段"4改5(6)",增加匝道车道数,地面道路配套措施及封闭个别匝道等交通工程角度提出了交通改善方案。     

基于交通仿真软件的交通组织方案评价研究

结合交通规划软件TransCAD的OD矩阵反推和仿真软件Vissim动态交通分配仿真的技术优势, 提出了一种较实用的交通需求OD推算方法和城市路网动态交通分配仿真技术,建立了城市路网动态交通分配仿真流程,使仿真效果达到了从宏观到微观系统分析路网规划方案以评价路网交通性能与管理效果的目的,并运用该技术方法对重庆市南坪交通枢纽改善工程组织方案进行比选,得出了交通组织方案的优劣.     

贵港市人民路工程方案设计要点浅析

城市道路基本遵循现有片区详细规划设计,特别是车道数的设计和路面结构设计需要通过相关计算确定.以广西贵港市郁江北岸人民路为例,对城市道路的设计要点进行阐述,重点为道路交通流量计算确定车道数量、路面类型选择,并结合项目特点对道路沿江设计思路进行叙述.使得市政道路设计在满足设计规范、满足城市发展需求的条件下更加合理化、经济化.     

无干扰城市道路交通设计

该文介绍了一种"无干扰城市道路交通设计"。它是一种没有红绿灯的、全过程无干扰的城市道路交通设计方案或方法,它包括无干扰干道网络设计和无干扰区域网络设计。该方案通过采用熊氏无灯交叉通行法的关键技术、单向通行技术、环形道路设计,创新网格区域车流和干道网车流的无干扰交互模式,规避了各种道路交通干扰因素,实现了道路交通全过程无干扰运行模式,避免了道路交通的梗塞效应,从而大幅提高城市道路交通通行能力,彻底避免目前的高峰时段恶性塞车情况,大幅提升汽车通行速度,减少汽车燃料消耗和尾气排放。该设计同时提供了两种方案,能够同时满足新城规划和老城改造的需要。同时,该方案的实施成本非常低廉,是解决当代城市交通难题的绝佳方法。     

基于多源数据的公交专用道效能评价方法与影响模型

施画公交专用道是落实公交优先策略、改善公交服务质量,提升交通系统效率的重要策略.近年来,如何提高公交专用道设置的科学性、提升服务效能受到广泛关注.为科学定量评价公交专用道设置的正、负效能,建立基于多维运行影响的公交专用道效能评价指标体系,提出基于主观层次分析法和客观离差最大化法相结合的组合评价方法,实现对公交专用道效能...