基于最大流的路网结构优化

用组合图论法构造道路网络的赋权有向图,分析路网结构的均衡性,确定造成路网不均衡的关键路段．利用网络可行流的平衡关系,以流等价和点守恒原则为约束条件,建立网络最大流模型．根据最大流最小割定理,用割集矩阵法求网络的最大流．网络流量最大时,那些流量饱和的路段即为关键路段．增加关键路段的通行能力,即可增加路网的通行能力．     

基于重要度和可靠度的路段质量排序

提出将路段质量定义为路段重要度(LS)和路段通行能力可靠度(LCR)的线性加权和,作为城市道路单元或公路路段关键性的衡量指标,有助于确定亟需改善的道路单元。针对路段通行能力服从连续分布函数的假设,基于Monte Carlo模拟求解随机用户均衡配流模型,从而可以通过灵敏度分析(SA)方法计算LS,使用LCR分布函数计算LCR,最终确定出随机路网的路段质量排序。以一个小型网络作为算例,验证路段质量排序的可行性。     

交通运输网络能力限制路段分析及扩能优化研究

交通运输网络是交通运输系统的重要组成部分,确定交通运输网络中的能力限制路段,设计合理的路网扩能优化方案都是交通运输部门需要面临的问题。本文依据最大流理论制订了路网能力限制路段的确定方法,建立了以换算扩能费用最小为目标的扩能优化模型并设计了相应的求解算法。算例表明,本文研究的模型及算法是有效的,且扩能优化方案中的扩能路段与路网能力限制路段基本上是一致的。     

潭耒高速公路路面改造的交通组织探讨

通过对潭耒高速公路区域路网交通流和服务水平分析,提出了潭耒高速公路改造时的分流路径,比较了道路改造施工路段的两种交通组织方案优缺点,并通过各方案的通行能力进行交通流重分配,根据服务水平计算结果推荐采用半幅封闭施工,半幅单向双车道通行的交通组织方案。     

多优先级多车种动态应急交通网络反流策略研究

危化品爆炸泄漏和火灾爆炸等局部突发事件下,疏散车辆与救援车辆在路网上通行的优先级具有差异性。为研究多优先级多车种动态应急交通网络协调优化问题,本文根据多车种的优先级差异性,松弛路段传输模型,模拟疏散和救援交通在路网上的动态加载过程,引入交叉口冲突转向消除与道路反流约束;考虑到优先通行车辆的反流策略会占用低优先级车辆的道路通行能力,设置救援交通的逆行路段数限制。设计分阶段优化方法求解多优先级多车种动态应急交通网络协调优化的多目标混合整数线性规划模型(MPCDETN-MMILP)。最后,以 NguyenDupuis路网为例,分析优先通行车辆使用的逆行路段数对疏散和救援交通的影响。算例结果表明：救援交通逆行路段数和对救援车辆迅速到达受灾区域的提升存在上限,且这种提升趋势是逐渐变缓的,而对疏散车辆迅速到达安全区域的抑制呈现波动式的增加趋势;救援交通逆行路段数对救援优先的疏散和救援交通运行优化效果有较大协调作用;连接受灾区域和外部救援场站,且可构成最短径路的路段更会被选择为救援交通逆行路段。     

基于网络效率的日变路网脆弱性识别方法

在日变动态路网背景下,采用传统的静态脆弱性识别方法有可能无法完全辨识路网系统单元的脆弱性,这不利于事件管理规划和应急物资调配工作的开展.为此,以日变路网为研究对象,在单路段关闭情形下,定义了基于网络效率的路网动态脆弱性指标,表示为退化路网动态网络效率与完好路网静态网络效率的相对变化率.提出了基于单路段关闭的日变动态配流模型刻画日变路网流量的非均衡动态演化,并给出了相应算法.采用提出的指标和模型在实例网络中验证了日变路网脆弱性识别方法的可行性.对比分析了基于动态网络效率和基于静态网络效率的脆弱性识别结果,发现前者的识别率高于后者.     

基于日变交通配流的城市道路网络韧性评估

为有效评价重大扰动事件下的路网性能，提出以日变交通配流（day-to-day?traffic?assignment，DTA）为基础的城市道路网络韧性评估模型. 明确考虑重大扰动事件下交通流动态变化特性，构建了综合考虑出行者认知更新、行为惯性等因素影响的DTA模型，设计了启发式求解算法；定义了基于DTA的路网可达性指标，构建了可全面评价扰动事件生命周期内系统性能的韧性指标与评估模型，并在Nguyen & Dupuis网络上进行算例研究. 结果表明:在扰动事件后的前10天，路网韧性波动变化，此后随着交通流分布趋于稳定，路网韧性单调上升，从第10天的0.323上升到第50天的0.794，上升了145.77%；与传统随机用户均衡（?stochastic ?user ?equilibrium，SUE）模型相比，DTA模型获得的路网可达性与韧性指标存在显著差异，SUE模型下路网可达性随时间单调上升，而DTA模型下路网可达性在前15天剧烈波动，随后才单调增加，表明要获得准确的路网韧性指标，必须首先准确假定出行决策行为和相应配流模型；出行者行为惯性、路段通行能力退化程度与恢复速率以及路网拥挤程度等因素均对交通流量分布产生显著影响，进而影响路网可达性最终导致路网韧性指标发生显著变化，表明实际应用中应在充分调查的基础上合理标定相关参数.      

道路路网拉直算法设计

道路网络图是交通规划与管理的重要工具。为优化路网布局,并提升道路网络结构的美观性,提出道路路网拉直算法。该算法在保证路网调整量最小的前提下,将路段全部拉直成π/4的倍数形式,使得路段仅保持水平、竖直及斜π/4三种形式,并保证原始路段上的节点与拉直之后的路网节点能够一一对应。为实现路网拉直,应努力构建两阶段优化模型,即角度调整模型和节点调整模型。其中,角度调整模型从路段角度出发,以路段角度总调整量最小为目标,将路段角度全部调整为π/4的倍数形式;节点调整模型基于路段调整后的角度,以节点位置总调整量最小为目标,调整节点位置,使得路段全部满足调整后的角度。算例分析表明,该模型与算法对路网的布局优化和美观性具有良好的提升效果。     

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.     

快速路隧道路段车道缩减情形下通行能力评估及应用研究

快速路系统是城市路网主骨架的重要构成部分,其主通道作用能否充分发挥,常受制于瓶颈路段通行能力.在快速路隧道路段车道缩减情形下,分析隧道路段的道路条件,从交通检测大数据提取交通流时空分布特征,选用Greenshelds交通流模型,分车道标定模型.对比隧道路段与紧邻的普通路段各车道通行能力差别,评估隧道路段车道期望通行能力、运行通行能力;比较渐变缩窄与信号控制两种模式缩减车道的通行能力差异,提出兼顾通行量最大化与路权公平的信号控制改善方案.验证了:车道通行能力自内向外衰减;运行通行能力比设计通行能力低;提出的信号控制改善方案可提高通行能力3.4％.     

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。     

基于宏观基本图的突发事件影响下交通流分布不均衡性研究

宏观基本图的提出为城市宏观交通状态分析提供新的思路和方法,但其假设路网交通分布是均衡的。突发事件导致路段通行能力下降会影响城市路网交通分布。为研究突发事件影响下路网交通流分布不均衡性与宏观基本图之间关系,保障路网运行效率,运用路段密度方差指标,提出定量分析突发事件影响下路网交通分布不均衡性与宏观基本图之间关系的方法。使用实际路网和交通需求矩阵进行案例分析,结果表明,在不同突发事件场景中,若路网平均密度相同,则交通分布不均衡性与路网流量之间存在不稳定的负相关关系,即路网交通分布越不均匀,路网流量越小。研究结果为突发事件条件下交通诱导、路网交通管理与控制决策提供一定科学依据。     

道路交通系统韧性及路段重要度评估

韧性可以全面描述扰动事件下系统吸收干扰并从干扰中恢复的能力. 针对已有韧性指标对系统性能评价不全面、未考虑交通流量影响等问题，从路段通行能力退化与恢复入手，以网络效率为系统性能指标，构建全面评价扰动事件影响期内系统性能的韧性指标. 分别基于乐观和悲观视角提出韧性增加值和韧性减少值路段重要度指标，提出识别路段重要度的启发式算法. 算例结果表明：本文提出的韧性指标可全面描述扰动事件下路网性能退化与恢复全过程的平均累积性能，更加符合韧性指标内涵；韧性增加值和韧性减少值指标均能有效识别路段重要度，大部分路段重要度随时间动态变化.     

考虑大型车因素的城市路网交通流速度预测

针对大型车影响交通流速度问题,提出一种考虑大型车因素的路网交通流速度预测方法.首先根据二流理论将路段分为行驶流和排队流两部分;其次通过对路网路段的时空分析,将路段按旅行时间进行聚类,确定预测时长指数;再根据大型车特征与路段交通流速度的关系,引入大型车因素;最后使用GRU(gated recurrent unit)神经网络实现交通流速度预测,并利用VISSIM仿真进行验证.研究结果表明:考虑大型车因素可提高城市路网道路交通流速度的预测准确度.     

基于关键路段流量限制的动态交通分配研究

针对高峰期路网各路段流量分布的不均匀性以及出行时间延误大的现象,将关键路段引入到动态交通流量的分配中,考虑关键路段对路网上流量分布的影响,在进行动态交通配流的过程中对关键路段上的流量进行控制。本文以系统总出行时间最小为目标,建立基于关键路段流量限制的动态交通分配模型,根据高峰时段路网上流量的特性与不同路段的不同特性,将关键路段的流量限制在合理的范围内,把超出其容量的流量合理转移到其他路段上,进行流量的协同分配,保证路网的正常运行,提高路网效率,从而缓解高峰期拥堵现象。最后设计了相应的遗传算法对模型进行求解,得到了各路段上流量的合理分布。     

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基于行程时间对交通需求的影响,建立路段交通流模型,对路段交通流量稳定性及通行能力的退化状态进行分析.在出行者的交通需求具有弹性的情况下,路段行程时间越长,交通需求越低.模型中行程时间由道路上的交通状态决定,车辆行驶过程的计算利用MITSIM模型,通过数值模拟方法分析弹性需求对交通流的稳定性及通行能力的影响.仿真结果表明,在交通需求和路段性能相互作用下,路段交通流量趋向于稳定,非饱和状态下的稳定流量随着交通压力的增加逐渐上升到最大通行能力,而饱和状态下的稳定流量小于最大通行能力且交通压力越高通行能力退化越严重.因此在城市路网规划时,应综合考虑路网中各路段通行能力,避免路段通行能力下降.     

交通事件影响下的路径行程时间变化分析

为了对交通管理系统中的事件管理提供可靠的决策依据,针对持续期为数天的交通事件,考虑事件发生后出行者日常路径选择的随机性,基于路径流量联合概率分布的动态调整过程,建立了描述路网系统路径行程时间变化的随机动态交通分配模型.并用算例网络验证了本文建立模型的可行性.算例研究结果表明:交通事件持续期每增加10 d,持续期内路径的平均行程时间增加0.24%;与普通路段相比,事件发生在关键路段导致平均行程时间增加3.07%; 路段通行能力每下降10%,平均行程时间增加2.53%;不同事发路段对路网系统在事件结束后恢复到均衡状态所需时间的差别显著,关键路段通行时间的恢复约为普通路段的4倍.      

蚁群算法下容量限制分配的路网结构可靠度分析

为达到结合道路结构可靠度与道路网络可靠度的目的,分析了容量限制分配对道路网络结构可靠度产生的影响。容量可靠度采用交通统计的方法得出,并以容量可靠度0.4作为交通流量分配的标准。在蚁群优化算法的思想下,通过基于Ant-Cycle模型的容量限制分配方法,并对所测路网阻抗函数的参数重新进行了设定,从而对道路交通流量进行了分配。利用自编的基于软件MATLAB的蒙特卡罗程序求得容量限制分配前后的路面结构可靠度,进而求得对应的整个网络的结构可靠度。通过对上海市某一实际路网对比分析表明:路段拥堵时的容量限制分配尽管会提高相应路段的可靠度,但是被分配车流的道路可靠度会降低,进而最终的结果便是整个路网结构可靠度会降低。     

城市路网可靠性计算方法

为客观反映城市路网可靠性,在分析城市路网结构和功能的基础上,运用层次分析法,将OD路网划分为主通路和连接路段,分析了主通路可靠性影响因素及计算方法,引入OD对连通度对主通路可靠性进行修正,推导了整个路网可靠性计算公式。而且研究了主通路上节点个数对路网可靠性的影响,讨论了在不同交通状况下改善路网可靠性的方法。分析结果表明:主道路间未取得有效连通时,OD路网的可靠度为0.62,在保证主道路持续性不受影响的前提下,对主道路进行有效连通,路网可靠度提高为0.70。这反映了路网可靠度不仅依赖于主通路持续性和有效性,还取决于主道路间的连通性,将路网划分为主通路和连接路段对OD路网进行可靠性分析是合理的。     

超载条件下的交通分配对路网结构可靠度的影响

研究了道路网络在超载条件下的交通分配对路网系统可靠度产生的影响,推导了路段行程时间可靠度与路段饱和度的关系,将分配控制指标由路段行程时间可靠度转化路段饱和度;通过轴载转换公式,将超载作用问题转化为累计轴载次数增加的问题;由蒙特卡罗算法分别得出超载条件下交通分配前后路段路面结构可靠度,并基于串并联原理计算出分配前后道路网络结构可靠度。实例分析可知:以路段行程时间可靠度作为评价路网性能指标更合理,与实际情况更贴近;基于行程时间可靠度的交通流分配使整个路网系统可靠度下降。