基于虚拟多层次节点的道路网络模型研究

随着城市道路交通网络的发展,路网中出现越来越多的非平面路网情况,传统的基于节点-路段数据模型和N2A网络模型在几何、拓扑关系表达等方面都难以满足立体化交通需求,亟待建立基于虚拟多层次节点的道路网络模型等新模型。     

基于GIS的多粒度复杂网络模型

为提高城市路网失效传播分析和可靠性分析的准确性,研究了路网发生故障的3种失效形式.在此基础上,基于复杂网络理论,提出了一种多粒度复杂网络模型;通过构建粒度空间,将城市交通广义路网表达为多粒度复杂路网.为检验模型的有效性,以成都市区路网为例,建立了道路的多粒度复杂网络模型;基于该网络结构,进行了路网失效传播分析以及分别针对随机攻击和蓄意攻击的路网可靠性分析.研究结果表明,城市道路多粒度复杂网络能更准确地进行路网失效传播分析和可靠性分析,为进一步研究城市交通网络故障的动态演化提供了有利条件.     

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提出考虑信息接收程度的Ｌogit型随机交通分配方法,来计算道路指引信息发布下路网交通的重新分配.出行者被划分成两类,一类根据信息的指引出行,另一类则以Logit型的随机方式进行路径选择;利用道路指引信息的市场占有率的概念,给出这两种出行行为共存下的网络加载算法,并运用逐次平均法实现了拥挤网络中的交通分配.数值试验结果表明,发布良好的道路指引信息有助于提高路网运行效率;对拥挤网络中的给定OD,存在一个最佳的占有率,并随着交通需求的增加而增加;在合理的占有率下,增加信息指引路段可有效降低路网运行时间.     

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.     

基于路网二次分层模型的出行路径诱导优化方法

为了提高出行诱导路径搜索的效率和优度,提出了一种基于道路功能以及交通状态划分的路网二次分层模型,模型从道路的功能角度进行路网的初分层,从道路交通状态角度,通过设定的交通状态阂值进行路网的次分层,建立的路网二次分层模型从宏观方面反映路网的结构,从微观方面反映路网运行的交通参数;利用路网二次分层模型所划分的各层路网之间的协同,借助限制区域的A‘算法进行最优路径的“三段巡径”过程。实例表明该算法实用、高效,有助于搜索得到最优出行路径。     

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。     

密集路网中城市主干路中观安全分析模型

传统安全分析模型在微观层面建立,将路网中相邻的交叉口和路段分解为两类独立的研究单元分别进行研究.密集路网中城市主干路交叉口间距小,相邻的路段与交叉口交通运行相互影响,难以划分路段与交叉口.交叉口间距和道路两侧路网形态是影响主干路安全的重要因素.传统模型分别针对路段和交叉口事故进行研究,无法分析这两个因素对主干路的整体安全影响.基于上海市21条城市主干路,将相邻路段和交叉口依据道路横断面和交通运行特征组合为118个中观单元,并计算了中观单元两侧道路的路网形态.考虑到来自同一主干路的中观单元几何设计和交通特征互相关联,建立随机效应负二项模型.分析了交叉口间距和路网形态对主干路的安全影响,结果表明:相较于不规则方格路网和混合型路网,位于方格路网中的主干路事故数较少;交叉口间距越长,主干路事故越少.中观分析方法克服了传统安全分析模型中研究单元划分及影响因素分析的问题,为城市主干路设计及路网规划提供了建议.     

基于交通限制的路网最优路径算法

为了解决车辆诱导系统中复杂道路结构表达及因为城市道路交通信号管理而产生的最优路径选择求解的复杂性,依据图论中最短路径算法的基本原理,提出了含有禁行路线路网的最优路径求解算法。以行程时间最少为目标,按照网络转化法把含有禁行路线的路网转化为不含有禁行路线的路网,采用邻接节点矩阵和邻接节点权矩阵实现了道路节点关系的表达,改善了传统的Dijkstra算法,将全局节点路径的求解转化为与求解节点紧密联系的局部区域求解,将所研究的网络转化方法和改进的路径寻优算法应用于车辆诱导系统。结果表明应用该算法能够在含有禁行路线的路网中求解最优路径,减少了问题求解的路网节点数,提高了计算效率。     

基于改进度的城市路网元素连接特性

结合城市路网车道属性(数量、宽度与方向等) 扩展了复杂网络中度的定义, 分别研究了原始法和对偶法下城市路网中交叉口和道路元素的连接特性; 考虑实际路网与居民出行认知特性, 将交叉口定义为节点, 基于赋名道路法与类Stroke分析从居民认知角度界定道路元素, 重点结合机动车道数改进原始度的概念; 在新的路网元素界定下, 使用基于改进测度的平均最近邻度方法分析了交叉口与道路的连接特性, 并考虑现有方法的不足, 提出了连接系数的概念, 更好地明确其连接关系; 以厦门市主城区为例对分析方法进行验证, 分析了主城区路网连接特性。研究结果表明: 该城市交叉口元素网络和道路元素网络皆为无标度网络, 其幂指数分别为1.69、2.70;路网元素的连接皆以某一节点为临界呈现分段特性, 其中, 基于改进度的连接系数邻界点取值分别为3.40、8.33;道路元素的等级测度临界点取值为5, 基于等级测度的连接系数临界点取值为3, 从这一角度来看, 城市路网并非简单的同配或异配网络; 提出的路网元素连接特性分析方法对城市路网拓扑特性的认识及路网演化模型的构建具有重要意义。      

多种失效模式下高速公路复杂网络可靠性研究

提出以设计时速为基准的路网行程时间可靠性的计算方法,建立基于延迟系数的行程时间可靠性模型,探究在不同失效策略下,路网行程时间可靠性的变化规律.以高速公路网为例,利用对偶法对高速公路网进行拓扑结构建模,计算拓扑网络中的节点度,设置路网连通可靠性、行程时间可靠性和道路阻断及拥挤状态下的路网可靠性三种情景,分析不同情景下路网可靠性的变化规律.结果表明:与以往的模型相比,基于延迟系数的高速公路网行程时间可靠性模型可准确有效地反映其路网在不同失效模式下的运行特性.随着低速道路的条数增加,路网行程时间可靠性降低.行程时间系数和延迟系数均达到最小值时,此时的路网行程时间可靠性的值最大.     

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针对目前交通仿真路网模型存在的不足，提出一种基于地理信息系统（GIS）建立微观仿真路网模型的方法，并根据模型设计和实现微观仿真路网数据结构. 首先根据GIS 的特点和交通仿真系统的要求，建立分层的微观仿真路网模型；然后根据模型和具体实现的编程语言设计并实现路网数据结构.     

基于GIS平台的交通标线布设方案自动生成系统设计

根据道路交通标线的几何特性及其与道路几何中心线的方向关系,将交通标线归为纵向标线、横向标线及点状标线,建立了面向布设方案自动生成的交通标线数据模型,该数据模型能表述标线与路网拓扑数据的关系,并可支持标线布设方案在GIS平台的自动生成。选取珠海市部分路网区域,以前述数据模型表达标线的布设方案,运用线性参考技术,在ArcGIS平台构建自动生成系统,实现了标线的自动生成,并存入GeoDataBase中。     

基于供需平衡的高密度开发区域道路网密度研究

为了合理确定城市高密度开发区域道路网的密度及等级结构,以道路网周转量最大和道路建设资金最小为目标函数,从高密度开发区域道路宽度研究入手．以交通供需平衡关系、道路用地面积控制、各级道路间距及功能要求等作为约束条件,建立高密度开发区域合理道路网密度模型,并运用此模型对上海市真如城市副中心道路网进行了分析,结果表明：主干路、次干路与支路最优的道路网等级结构为1：1．9：5．3,实现了高密度开发区域道路资源的优化配置,说明高密度开发区域道路网密度模型是合理的。     

动态分段技术在道路空间数据建模中的应用

介绍了线性参考系统与动态分段技术中的基本概念及其原理,详细论述了在南昌市道路管理系统中空间数据建模过程中涉及到数据结构、车道的几何数据语义描述和车道之间拓扑数据语义描述这三个关键点。通过运用基于动态分段技术数据模型的建模方法,构建南昌市城市道路管理信息系统,能够支持城市道路交通规划、建设和管理。     

城市路网容量约束下的机动车发展规模研究

研究与一个城市道路网络发展规模相适应的机动车辆拥有规模对解决日益严重的城市交通问题具有重要意义.给出了城市路网容量和路网服务水平的概念,建立了路网容量计算模型,得到城市路网容量约束下的城市机动车发展规模的确定方法,为城市机动车需求管理提供了理论支撑.研究方法在确定2010年、2020年重庆市主城区机动车的合理发展规模中得到应用。     

基于交叉口函数的城镇指路标志设置模型

结合路网的拓扑结构,定义了用于确定指路标志的状态函数集,给出了3个描述路网拓扑特征的交叉口函数:邻近结点集、结点-弧段夹角集和连通结点集,基于Dijkstra最短路径的思想,运用交叉口函数建立了城镇指路标志的标识模型:以待标识城镇为中心,在城镇的影响区域内,通过向外搜索交叉口邻近结点集来确定指路标志的设置,并使每个结点上标识的路径都是最优的。实例分析表明,该模型生成的指路标志,能有效地指引道路使用者前往目的地。     

城市路网容量约束下的机动车发展规模研究

研究与一个城市道路网络发展规模相适应的机动车辆拥有规模对解决日益严重的城市交通问题具有重要意义.给出了城市路网容量和路网服务水平的概念,建立了路网容量计算模型,得到城市路网容量约束下的城市机动车发展规模的确定方法,为城市机动车需求管理提供了理论支撑.研究方法在确定2010年、2020年重庆市主城区机动车的合理发展规模中得到应用。     

基于均衡原理的交通需求结构分析方法研究

道路网络上的交通流状态是交通需求结构和道路网络结构二者共同作用的结果,交通需求结构与道路网络结构一体化研究是实现交通需求系统管理的基础。鉴于此,运用均衡原理建立交通需求结构与道路网络结构二者的耦合关系模型,提出基于交通网络与交通需求二重均衡协调的交通需求结构分析模式,可为交通需求系统化管理提供理论依据和方法。     

基于遗传算法的流量差值预测模型

随着高速公路网络以及联网收费技术的发展,路网中心需对各收费站进出流量差异进行分析及预测.该文应用ELMAN神经网络,运用相关站点历史数据逼近的方法,建立了流量差值预测模型;运用遗传算法对神经网络进行优化.预测模型能基本反映流量差值的变化趋势.