基于GN算法的城市路网区域划分方法研究

城市道路交通网络区域划分是实现区域交通控制与交通诱导的前提和基础,正确的交通区域划分能显著提高城市区域交通控制与诱导效率。将城市道路交通网络抽象为以路段行程时间为权值的复杂网络结构,采用分裂算法中的GN算法,提出道路交通网络模块度函数实现路网区域划分;并根据复杂网络中强社团与弱社区的概念提出道路交通网络中强连接区域与弱连接区域定义对划分结果进行评价;同时与无权道路交通网络区域划分结果进行对比评价。结果表明:该城市路网区域划分方法划分结果合理。     

基于Apriori算法的城市关键路段识别

为提高城市交通精细化管理,方便居民出行,采集车辆出行过程中的射频识别(RFID)数据,利用大数据算法实现城市路网中关键路段的识别,提出了一种基于Apriori 算法的城市关键路段识别方法。该方法通过计算支持度,计算出1 d 内城市道路的频繁程度以确定城市路网中的关键路段。本文对判定城市路网中的关键路段提供了新思路,为制定关键路段交通拥堵管理措施、引导部分交通流出行路径或通行权提供了重要依据。并对关键路段的交通流来源进行分析,回溯每条关键路段交通流的产生源头,进而指导城市交通规划和基础设施建设。     

城市快速路网行程时间计算与最优路径选择算法

为提高城市快速路网的整体功能和运行效益,利用实时动态交通数据,根据动态交通因素对路段通行时间的影响,将城市快速路网划分为非拥塞和拥塞两种情况,基于安全停车距离和剩余通行能力,分别计算了两种情况的路段通行时间,提出了以行程时间最短为目标的城市快速路网行程时间计算与最优路径选择算法.将该算法应用于西安城市快速路网进行案例分析,结果表明:该算法的最优路径计算结果与实际相符,误差在15%以内;最优路径的距离约为最短路径的1.84倍.      

基于改进GN算法的路网脆弱性诊断模型

分析了路网脆弱性的含义.根据道路网络的特点,改进了复杂网络理论中的社团划分算法———GN算法,提出了基于GN算法的路网脆弱性诊断模型.以路段介数值作为评判路段重要性的依据,在已知路网基本结构条件和交通需求分布的条件下,对路网中脆弱路段的空间分布和脆弱路段的失效顺序进行了识别.实例分析了基于GN算法识别路网脆弱性的诊断效果和模型的实用性.     

考虑连接性的路网划分算法

针对传统K均值聚类算法在非均质路网划分应用中的不足,将路网连接性融入算法,解决其在路网划分应用中聚类结果不连续的问题.先使用最大最小距离算法确定初始聚类中心和路段差异性,并以聚类评价指标ANSK确定K值;然后统计连续时间间隔下路网划分结果的动态频数,合并和拆分不稳定的“噪声”路段,提高划分子区内路网的紧凑性.最后,基于现实路网中的车牌照自动识别实测数据,对改进的聚类方法进行了验证.将算法得到的划分效果与K均值聚类算法和Ncut算法进行对比,并对子区做宏观基本图分析.结果表明,改进后的K均值聚类算法在保证自身原有聚类优势下,可以有效实现连接性约束下的路网划分.     

山区公路网关键监测点辨识方法

为了有效识别山区公路网中的关键监测点,合理布设监测设备,以使路网监控成本效益最优化,本文提出了一套山区公路网关键监测点辨识的方法。从路网监控信息采集需求角度出发,将山区公路网关键监测点划分为四种类型：事故黑点关键监测点、基础设施结构安全关键监测点、交通数据采集关键监测点以及气象信息采集关键监测点;引入路网层次划分思想,以道路安全性、功能性、交通流特性以及基础设施特性为划分指标进行路网层次划分,为关键监测点的辨识提供依据;在划分路段单元的基础上,按不同类型关键监测点构建评分指标体系,采用专家打分法和层次分析法对各路段单元进行综合评分排序,并通过设定合理阈值确定路网中的关键监测点。     

基于复杂网络理论的城市路网脆弱性研究

首先,介绍了复杂网络的静态统计特性,并以新乡市区路网为例计算了映射后包括度、介数、聚类系数等在内的复杂网络统计特征值。然后,针对城市路网的拓扑特性,以复杂网络理论统计特性为基础,建立了路网脆弱性研究模型。以新乡市路网为例,研究了新乡市路网在随机性攻击和最大度攻击两种攻击策略下路网显示出的脆弱性。最后,通过逐个攻击网络节点的方法定量计算出路网中各个节点对于攻击表现出的脆弱性,通过该方法找到了路网中的关键路段,这对于后交通时代以维护为主体的路网保护具有重要的现实意义。     

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.     

基于时空自相关的道路交通状态聚类方法

城市道路交通状态的识别对交通管理部门进行交通管理控制、出行诱导,以及 道路设施改造具有重要意义.本文运用时空Moran 散点图探索城市道路交通的时空关联 性,并据此构建一种基于时空自相关预分类的道路交通状态层次聚类方法.运用本文所提 出的聚类算法,以北京市二环快速路外环方向的路段为例,进行聚类研究,并分析了各类 型路段的交通状态时空特性.案例研究表明,所提出聚类算法能对道路交通状态进行有效 判断,充分反映交通需求与路网结构之间的内在匹配关系.特别是畅通异质和拥堵异质两 种交通状态的提出,为识别高峰时段路网中的瓶颈路段和能力富余路段提供了一种新的 思路和方法,进而可为完善路网、缓解拥堵及制定交通管理措施提供依据.     

基于局部路网交通流重分配的路段关键度计算

以路段失效影响范围界定为研究基础,将路段关键度计算从路段薄弱性和重 要性两方面进行量化：路段薄弱性以路段失效情况下,计算路段失效概率来确定;路段重 要性评价,通过对失效路段后交通网络重构,将局域节点OD对在路段失效影响范围局部 路网结构上重分配,以出行者时间费用变化影响指标F(U fa) ,局部路网路段交通负荷变化 影响指标F(S fa) 两方面作为评价指标来计算路段重要度.该方法符合路段失效后路网的 变化情况,有效避免了目前时变性的OD数据难以获取的问题,解决了现有评价指标选取 时的单一性问题.经过实验证明,该算法能够有效地应用于大规模路网结构路段关键度快 速计算,为关键路段识别、道路封闭影响评价等提供理论依据.     

高铁客运枢纽规划布局方法分析

在高铁客运枢纽规划布局中,充分考虑到枢纽对城市交通的影响。第一阶段,首先运用四阶段法进行城市背景交通需求预测;第二阶段,通过对高铁客运需求情况进行分析得到不同情况下的出行生成模型,以及建立基于高铁客运出行发生吸引量的分布模型;第三阶段,将前两个阶段组合,进行基于城市路网的组合预测,并对高铁枢纽建成后对于城市路网的影响进行分析。结论表明,加权均值越小,枢纽场站对城市路网的影响越小;加权方差值越小,枢纽场站对城市路网的影响分布越均匀。     

组团城市换乘枢纽选址模型

针对一元解析法和多元最优化方法用于组团城市换乘枢纽选址时,结果可能集中个别组团的问题,以路网总成本最小、组团间联系强度最大为上层模型,以用户均衡交通量分配模型为下层模型,构建了组团城市换乘枢纽的双层规划选址模型,设计了求解该模型的遗传算法.算例表明,用于4 个组团、20 个节点的组团城市换乘枢纽选址时,在每个组团最多只布设1 个换乘枢纽的约束下,遗传算法比SAB算法收敛速度快50 s,稳定性高9%,验证了该模型在描述问题时的正确性及求解问题的优越性.     

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以铁路为主导的综合交通枢纽是国家综合运输网络体系中的重要节点,同时也是城市交通网络的重要组成部分.本文以铁路为主导的大型综合交通枢纽为研究对象,选取与北京具有较强可比性的世界城市东京作为对比,在研究两个城市空间圈层结构划分及相应交通体系的基础上,系统梳理了东京综合交通枢纽的发展历程,并从综合交通枢纽与城市功能布局的协调关系、综合交通枢纽与周边土地利用的关系以及综合交通枢纽的精细化设计等方面,分析了东京综合交通枢纽的特点及北京综合交通枢纽发展中存在的差距.最后,结合北京城市空间结构调整及未来城市交通发展的需求,从理念、规划和建设等层面提出了北京综合交通枢纽发展的几点建议.     

山地城市应急救护中心选址研究

针对山地城市的路网结构特殊性,根据山地城市路网模型,提出了山地城市道路的连通率的计算方法,然后基于蒙特卡罗的模拟算法对震后路网可靠指标进行评估,并对山城重庆某局域路网进行了震后路网可靠性评估,分析评估结果为应急救护中心的选址提供依据.     

基于G/G/c/FCFS 排队模型的城市停车流量分配模型

为探索城市路网中交通均衡与停车选择之间的相互关系,本文根据出行者实际停车搜索过程,运用G/G/c/FCFS 停车排队模型,研究了路径流量、行程时间、停车场可用概率三者的关系,进而计算停车场在车辆到达时的可用概率,并将此概率纳入停车搜索路径的广义费用函数,最后根据交通网络中出行者路径选择和停车选择理论,提出基于停车排队理论下的随机用户均衡模型,并设计了模型求解算法. 算例结果表明,本文模型能准确合理地分配城市路网中的停车流量. 研究结论有助于从城市整体角度为停车需求规划提供依据.     

基于G/G/c/FCFS排队模型的城市停车流量分配模型

为探索城市路网中交通均衡与停车选择之间的相互关系,本文根据出行者实际停车搜索过程,运用G/G/c/FCFS 停车排队模型,研究了路径流量、行程时间、停车场可用概率三者的关系,进而计算停车场在车辆到达时的可用概率,并将此概率纳入停车搜索路径的广义费用函数,最后根据交通网络中出行者路径选择和停车选择理论,提出基于停车排队理论下的随机用户均衡模型,并设计了模型求解算法. 算例结果表明,本文模型能准确合理地分配城市路网中的停车流量. 研究结论有助于从城市整体角度为停车需求规划提供依据.     

基于双层规划模型的公交枢纽内部流线优化

作为以“换乘”为主要功能的公共建筑,公交枢纽是城市交通系统的核心,其在设计阶段最为重要的部分是内部流线设计。内部流线的设计方案直接关系着枢纽运行效率的高低,甚至于枢纽的功能实现。本文对公交枢纽内部流线进行研究,根据枢纽内换乘流线与城市道路网上交通流的相似性,修正城市路网交通分配的方法,寻找到枢纽内部优化的流线,通过“用户平衡（UE,User Equilibrium）”与“系统最优（SO,System Optimization）”两个模型建立了双层优化模型,并设计遗传算法和模拟退火混合算法进行了求解。采用北京某公交枢纽的数据进行了案例研究,结果表明本文提出的方法对于公交枢纽内部流线优化设计是非常有效的。     

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．     

城市公交专用道线网布局方法

为缓解城市交通拥堵，提高公交服务水平，建立合理的城市交通结构，用轨道交通线网规划方法研究公交专用道线网布局问题．从可行性和必要性入手，得出设置公交专用道的速度条件、公交车流量条件、道路条件，以及公交专用道需求线网和可行线网的设置方法，将二者叠加即可形成公交专用道的实际线网．根据城市整体路网规划，利用交通预测得到的道路上公交车量流量数据，应用上述方法可以规划公交专用道线网，形成以公交专用道线网为骨架的城市客运交通网络．     

城市道路网双层规划模型及其应用

分析了城市道路网规划的目标以及现有规划模型在应用时存在的不足之处.采用双层规划模型构建了城市路网规划模型.用迭代算法对该模型求解.以兰州市为例,结合城区实际交通状况和交通需求,采用该模型及算法进行路网规划,获得了兰州市道路网规划方案.在该方案中从快速路至支路初步形成了“金字塔”形分布.