基于宏观基本图的路网多子区状态一致协同控制

针对基于宏观基本图(MFD)的路网多子区协同控制未考虑各子区拥堵状态差异性及均衡性的问题，本文提出以多子区状态可达一致为目标的子区边界状态反馈控制设计方法. 首先，基于路网 MFD模型建立路网多子区协同模型；进一步，基于部分变量稳定性理论，设计多子区状态可达一致的边界状态反馈控制律.在此基础上，考虑子区拥堵状态的差异性，设计了子区间的协同控制策略，快速缓解子区拥堵状态；同时，提出子区边界输入流的分配优化策略.最后，以潍坊市实际路网为背景建立仿真模型.实验结果表明，本文方法可实现子区交通流分布的均衡性，快速缓解子区拥堵状态，较大幅度地提升路网运行效率.     

考虑超级街区的城市路网边界控制策略研究

为缓解城市中心区交通拥堵状况,提出基于超级街区的路网多子区边界控制策略. 将城市区域路网划分为中心区、郊区及超级街区3个子区,结合宏观基本图(MFD)建立各子区交通流动态平衡方程;以中心区车辆出行完成率最高为目标,以边界收费费率和出、入口数量为控制变量,建立考虑车辆通道选择行为的路网多子区边界控制优化模型;并以实际路网数据为算例验证模型有效性.结果表明：边界控制策略下的中心区服务能力比无边界控制提高 7%;利用超级街区实现路网边界控制能够有效改善区域交通密度分布均衡性,提升路网服务效率;通过改变超级街区出、入口数量,实现边界控制兼备有效性和实践性.     

基于MFD的城市区域路网多子区协调控制策略

针对城市路网中区域性的大范围交通拥堵问题,提出了基于宏观基本图(Macroscopic Fundamental Diagram,MFD)的多子区协调控制策略,以提升路网的整体运行效益.该策略将城市区域路网划分为多个子区,每个子区的交通流又划分为内部流和转移流,综合两者建立了基于MFD的多子区交通流模型,并给出了对各子区交通流诱导时的边界约束条件;通过调节子区边界控制输入,设计了边界反馈控制器对各子区转移流进行动态诱导,继而进行了迭代分析,以判断其是否满足边界约束,并对控制器进行了Lyapunov稳定性分析.仿真结果表明,所提策略使城市区域路网中各子区车辆总数渐近收敛于设定值,且整体平均流量提高了约11%,大范围交通拥堵状况得到明显缓解.     

考虑超级街区的城市路网边界控制策略研究

为缓解城市中心区交通拥堵状况，提出基于超级街区的路网多子区边界控制策略. 将城市区域路网划分为中心区、郊区及超级街区3个子区，结合宏观基本图(MFD)建立各子区交通流动态平衡方程；以中心区车辆出行完成率最高为目标，以边界收费费率和出、入口数量为控制变量，建立考虑车辆通道选择行为的路网多子区边界控制优化模型；并以实际路网数据为算例验证模型有效性.结果表明：边界控制策略下的中心区服务能力比无边界控制提高 7%；利用超级街区实现路网边界控制能够有效改善区域交通密度分布均衡性，提升路网服务效率；通过改变超级街区出、入口数量，实现边界控制兼备有效性和实践性.     

考虑交叉口不同饱和度的路网动态分区方法

为了便于信号控制策略的实施,针对路网中不同状态的交叉口,考虑子区内交叉口的同质性和关联性,提出了基于不同拥挤程度的路网动态分区方法.首先考虑相邻交叉口的交通关联度和相似度,建立了路网动态分区模型;然后结合谱图理论设计了动态分区算法,根据特征向量元素,对路段、交叉口的拥堵程度进行划分;最后提出了动态子区划分评价准则.算例结果表明,本文提出的方法既能有效地保证相关性较强的交叉口划入同一子区,又使得各子区内部路段的拥堵程度比较均衡,有利于各种不同拥挤程度的子区信号控制方案的选择和实施,对于交通信号控制方案的设计有实际的指导意义.     

宏观基本图稳定性评价方法及在子区划分的应用

提出宏观基本图稳定性的评价方法及指标,对MFD进行了特征分析,定义三个特征参数:路网运行最大加权平均交通量、路网运行临界加权平均交通量、路网运行临界运行车辆数;通过特征分析提出基于MFD的交通状态划分方法,划分为顺畅、临界、拥堵等三种交通状态;着重讨论临界状态的交通特征,提出利用临界状态的路网加权平均交通量作为路网交通运行离散度来评价MFD的稳定性。在子区划分的应用中,通过考察不同子区数量下的全路网交通运行离散度,得到最优的路网路网子区数量及相应的划分方案。最后,在微观交通仿真平台上,通过对现实路网的交通运行历史数据进行模拟,在广州市海珠区江南片区给出实例分析。把路网总长度为约25 km,覆盖范围约4 km2的路网划分为两个子区,为交通管理决策提供支持。     

MFD子区交通状态转移风险决策边界控制模型

根据交通流分布,决策区域路网交通状态转移风险是进行区域交通诱导与控制的重要基础.宏观基本图(Macroscopic Fundamental Diagram,MFD)无需复杂的路网OD数据,并可有效描述区域路网宏观特性,为解决这一问题提供了契机.因此以MFD特性为基础,考虑诱导与控制条件下驾驶人的路径决策对子区交通状态的影响,以路网最大完成率和最短总行程时间为约束,通过模糊风险管理,建立平衡MFD子区交通状态与成本的风险决策模型,并采用ALRS算法对模型进行求解.仿真结果表明,建立的交通状态风险决策模型可有效提高控制和诱导的效率,同时保证突发情况下交通控制的实时性和有效性.     

一种基于分布式网络多智能体的匝道协同控制方法

针对高速公路与城市快速路交汇区域(路网结合部)拥堵日益严重的现状,综合考虑异构交通网络的通行能力与转换需求,基于多智能体和局部感应控制思想,对路网结合部匝道控制模式进行分析,建立单点CPSO-RBF-PID 匝道控制模型、关联主线多匝道一致性协同方法和不同主线间匝道竞争性协同方法.在此基础上,将路网结合部进行网络拓扑,建立基于分布式网络多智能体的匝道协同控制方法.并选取相应路网结合部对所建模型进行验证,结果证明,该模型具有良好的控制效果,能够起到有效地稳定路网结合部交通流密度,缓解结合部区域交通拥堵的作用.     

基于多源数据融合的城市道路网络宏观基本图模型

宏观基本图(MFD)是描述路网平均流量和平均密度的关系模型,在路网服务水平评估、区域控制和宏观交通建模中具有重要的作用.本文以路网加权流量和加权密度为MFD描述指标,提出了一种融合微波检测器数据和车牌识别数据的MFD构建方法.为了评估不同数据源下路网MFD的有效性,提出了采用状态比指标描述 MFD的差异性.以青岛市实际数据为例,分析了单一数据来源和融合数据下的MFD变化规律.结果表明,在路网中存在不同类型检测器时,融合模型仍能够精确描述路网MFD.     

基于仿真实验验证宏观基本图的存在性

研究采用Vissim仿真实验的方法,验证了宏观基本图模型的存在性.通过实测数据的标定,建立了阿姆斯特丹高速公路交通网络模型.为了使宏观基本图能够反映交通拥堵产生的全过程,采用实验对比的方法确定了网络交通需求的大小.通过采集关键参数验证了宏观基本图（MFD）在仿真路网中的存在性.研究分析了不同车道数的临界密度,定义了不同严重程度的路网拥堵,基于仿真数据,用MFD模型反映了路网拥堵的动态变化过程.     

基于宏观基本图的禁左交通组织评价模型

随着城市交叉口交通压力增加，采用禁止左转车辆通行成为缓解过饱和交通拥堵和提升通行效率的重要手段。为克服现有禁左方法多以单个交叉口为研究对象，而对干道和区域禁左措施缺乏科学评价依据的局限性，本文基于宏观基本图(Macroscopic Fundamental Diagram，MFD) 区域性交通状态刻画的优势，分别建立单点、干道及区域等不同评价范围的禁左交通组织评价方法。首先，基于Logit模型刻画交叉口禁左后流量转移；其次，以左转流量转移比例与道路等级为关键因素构建禁左后的MFD，得出基于MFD的禁左交通组织评价模型；最后，通过对昆明市北京路片区VISSIM交通仿真分析评价模型可靠性。结果表明：在仿真区域内，当左转车流占比小于 15%时，采用单点禁左或干道禁左可以提升路网交通运行效率；当左转车流占比为15%~20%时， 仅单点禁左可以提升路网运行效率；而在任何左转车流比例状态下，对区域禁左均会降低交通运行效率。     

考虑边界条件不确定性的城市交通拥塞风险分布迁移规律研究

为分析交通联通边界(交通量、交通扩散系数)对特定城市研究区域内交通拥塞迁移规律的影响机理。本文从新的角度考虑城市交通拥塞风险分布迁移规律，将污染质迁移数值模拟模型运用到城市道路交通拥塞风险迁移中。首先对贵阳某区域2020年6~7月的城市交通调查数据及爬取的部分高德地图数据进行处理，并将研究区域以交通联通边界、交通隔断边界、区域分区边界划分为区域1和区域2。在此基础上考虑交通联通边界并建立基于城市交通拥塞风险分布及迁移数值替代模型，并运用Monte Carlo方法对贵阳某研究区域的输入输出结果进行统计分析，并将实际路网数据值输入替代模型，将结果与路网真实情况和高德地图情况进行对比，所建立模型 的预测精度比高德地图高3.7%，且模拟交通拥塞风险迁移规律较高。结果表明，交通联通边界对城市交通拥塞迁移数值模拟模型预报有很大影响，统计分析研究区域模拟模型的结果，可以有效评估不同交通联通边界条件对研究区域交通拥塞风险分布情况和准确预报研究区域内遭受不同 交通拥塞程度的风险。综上可知，本文建立的模型能高效精准分析城市交通拥塞的风险分布迁移规律，可为城市路网分区分段分点治理交通拥塞提供新的参考。     

基于短时交通流预测的广域动态交通路径诱导方法

为提升车辆通行效率，以预测型诱导策略为基础，以排队长度作为交通诱导的约束条件，利用小波神经网络短时交通量预测预知路段堵死事件发生路段，通过广域诱导时空边界条件对事件路段进行节点分级和诱导周期长度界定，进而建立广域诱导模型；对事件区域路网进行分区，进一步确定该模型诱导起点位置，引入基于路径尺度的Logit 路径选择模型作为诱导路径选择方法，通过流量迭代分配方法实现路网负载均衡. 通过实例验证，该诱导方法能有效地缓解道路交通拥堵，提高路网通行效率.     

总需求固定时出行网络结构的优化

考虑到出行网络结构优化是缓解城市道路交通拥堵的有效措施,构建了提高出行网络和道路网络匹配程度的出行网络优化算法．针对城市道路交通双层网络特性,提出了双层网络的匹配程度指标．考虑匹配程度指标,构建了基于边删除法的出行网络优化算法．分析结果表明：本算法能优化出行网络结构、有效缓解城市道路的交通拥堵．