基于Monte Carlo模拟的公路网络震后连通性与通行时间分析

为评价公路网络系统震后功能保障能力,基于Monte Carlo(MC)模拟方法建立了路网震后连通可靠度和交通量通行时间分析模型。采用地震易损性曲线表示道路和桥梁的地震破坏状态及其对应的概率;采用道路和桥梁破坏状态对应的连通性、行车速度、通行能力折减系数,表示道路和桥梁结构地震破坏产生的路段通行能力下降;考虑道路和桥梁结构地震破坏不确定性,采用MC方法模拟路段通行能力下降后的路网震后功能。在每次MC抽样计算中,采用宽度优先搜索算法判别路网连通性,采用增量分配算法进行路网静态交通量分配,得到路网整体通行时间。以多次MC模拟计算的路网连通可靠度和通行时间均值,表示路网的震后通行状态,通过算例分析了路网连通性和通行时间分析模型的特点及其适用性。结果表明:路段震后通行能力下降是造成震后路网整体通行时间增加的主要原因,低连通可靠度节点的震后通行时间较高,增加路网交通流量服务供给点(源点)可以提升路网的震后保障能力;连通可靠度分析模型适用于路网参数较少情况下的初步分析;交通流量通行时间分析模型,考虑了路段的交通流通行属性和路网OD交通量参数,可提供较为精确的分析结果。     

高速公路改扩建工程周边路网交通瓶颈识别

为满足日益增加的交通需求和提高通行质量,同时保障高速公路区域路网和作业区的交通正常运行,有必要开展高速公路改扩建工程周边路网交通均衡诱导研究,对改扩建高速公路上过载的交通流量进行分流和转移。准确地识别高速公路周边路网的交通瓶颈路段,是进行高速公路改扩建工程周边路网交通均衡诱导的重要基础。在对国内某高速公路改扩建工程周边路网交通运行状况调研的基础上,耦合了速度-密度关系模型和服务水平法,构建了交通瓶颈识别模型。然后,基于所构建的交通瓶颈识别模型,结合周边路网的通行能力和不同时段的服务水平,对周边路网不同时段下的交通瓶颈路段进行识别。     

基于节点承载力的高密度路网诱导路径选择方法

针对高密度路网诱导路径选择问题,基于图论对路网进行结构化选取,构建高密度路网模型。从节点评估的角度出发,提出综合考虑结构属性和交通运行状态属性的节点承载力指标。采用均质性、连通性2个指标评价路网节点结构属性,采用流量裕度、通行效率2个指标评价路网节点交通运行状态属性,提出一种基于TOPSIS算法(Technique for Order Preference by Similarity to Ideal Solution,优劣解距离法)的综合评价方法,实现对节点承载力的综合量化。基于节点承载力,构造路段承载力指标,采用重力模型和交通分配的方法将节点间的承载力分配到节点相连构成的路段上,并用路段实际交通条件修正即得到路段承载力。基于节点承载力和路段承载力,提出高密度路网诱导路径的确定方法。为证明本研究提出的高密度路网诱导路径选择方法的有效性,构建一高密度路网结构模型,同时采用本算法和传统Dijkstra算法规划诱导路径。结果表明:Dijkstra算法规划的路径虽为数学意义上的最优路径,但该路径途经低级节点,且需频繁切换道路进行交通转换,不符合驾驶员行车期望;本研究提出的基于节点承载力的高密度路网诱导路径选择方法得出的路径虽比Dijkstra算法稍长,但路径均由高等级节点和道路组成,这样的规划结果更符合实际交通诱导系统需求,更能体现驾驶人员选路偏好。     

高速公路改扩建施工交通分流方案研究

以高速公路改扩建施工中区域公路网络的流量饱和度为评价指标,考虑路网分流条件和施工方案对道路通行能力的影响,建立高速公路改扩建交通流量分配模型。模型以区域路网交通流总行程时间最优为目标,考虑道路服务水平、路网储备容量等约束条件,运用均衡理论,量化计算分流交通量。以南京市机场高速公路扩建项目为例,应用模型对分流方案实施前后的路网运行状态进行了对比,提出了合理的交通量分流比例。结果还表明,对大型车实行强制分流的方案更加有利于保障施工道路的运行效率。     

基于动态风险饱和度的高速公路交通安全分析

为了反映高速公路运营安全状况，提出了动态风险饱和度理论，构建了动态风险饱和度模型和计算方法。依据路段不同交通饱和度下车辆的驾驶行为，以路段交通安全为约束，研究了跟车行驶和换道行驶2种驾驶状态下，考虑车速变化及雾天等特殊天气条件影响的路段平均最小安全车头时距计算方法，利用建立的安全车头时距与安全流量之间的转换关系，得到不同驾驶状态下的路段安全流量。在不同车辆驾驶状态切换阈值下，计算路段实际交通流量与路段安全流量的比值得到高速公路路段动态风险饱和度值。以G3高速公路某改扩建路段所在路网为例进行验证，计算得到了路网中各路段不同切换阈值下的动态风险饱和度值。动态风险饱和度随着交通饱和度的增大，呈现稳定的先增大后减小的规律，且在换道行驶状态时达到最大，在跟车行驶状态时开始下降，与现有交通安全状态分析相吻合。相较于交通饱和度，动态风险饱和度更能够反应出高速公路路段交通安全动态变化的规律。      

灾后公路交通应急救援通道选择模型

基于灾后路段可通行性、救援时效性及安全性的分析,提出了灾后最优应急救援通道定义。结合历史重大自然灾害救援时间与存活率统计资料,提出了时效性与安全性的最优应急救援通道评价原则,建立了包括路径行驶时间与行车风险的最优应急救援通道评价指标。对评价指标进行标准0~1变化后,构建了应急救援通道的目标函数。按照灾后道路破坏导致的路网交通功能受损情况将其划分为正常运营状态及破坏状态,其中针对路网正常运营的状态提出了行程时间最短、行车安全性最高的最优救援通道搜索算法;对交通中断的路网破坏状态,构建了基于路段破坏位置、抢通耗时、抢险机械设备及人员配备的最优救援通道修复算法。研究结果表明:提高路段抗灾能力、路网冗余度、优化抢险保通技术力量及机械设备储备,是提高灾后应急救援工作的重要途径。     

区域高等级公路网交通状态识别与分析模型研究

为了在区域内分析高等级路网交通状态,建立了一种区域高等级路网交通状态分析模型。首先分析路网结构并对路段的交通状态进行识别分类,建立在实时交通状态下的区域高等级路网模型;然后基于路网模型运用系统结构分析法建立路网交通状态分析模型,根据不同交通状态分析需求得到不同的交通状态可达矩阵,并对可达矩阵分层分析。通过实例表明：该模型能够有效地判别路网中节点的可达性和连通性,描述路网的交通状态时空变化规律,若通过及时发布信息,出行者可根据不同的信息需求来选择最优路径,避免大范围拥挤,从而提高整个路网的运行效率。     

区域高等级公路网交通状态识别与分析模型研究

为了在区域内分析高等级路网交通状态,建立了一种区域高等级路网交通状态分析模型.首先分析路网结构并对路段的交通状态进行识别分类,建立在实时交通状态下的区域高等级路网模型;然后基于路网模型运用系统结构分析法建立路网交通状态分析模型,根据不同交通状态分析需求得到不同的交通状态可达矩阵,并对可达矩阵分层分析.通过实例表明:该模型能够有效地判别路网中节点的可达性和连通性,描述路网的交通状态时空变化规律,若通过及时发布信息,出行者可根据不同的信息需求来选择最优路径,避免大范围拥挤,从而提高整个路网的运行效率.     

基于一种交通状态系数的城市路网交通状态评价研究

针对以往城市路网交通状态评价研究中大多从中观角度将路口归入路段而忽略了交叉口对路网交通状态影响的问题,选取交叉口进口饱和度和路段平均行程速度作为路网状态评价的基本参数,将宏观路网交通状态评价与微观交通状态分析相结合,定义了一种新的路网交通状态系数,作为交通畅通行驶的阻抗,研究确定了路网交通状态系数临界值,提出了一种新的...     

基于不完全OD数据的高速公路改扩建交通分流方案制定方法

制定合理的交通分流方案是实施高速公路改扩建工程的重要工作之一。针对分流路网中部分道路OD分布未知的情况,提出了基于增量分配法的高速公路改扩建交通分流方案制定方法。通过广东省中江高速公路改扩建的实例验证表明,基于该方法制定的分流方案,可以有效地降低施工路段的交通压力,合理分流路段交通量。分流路网中的高速公路平均车速在90km/h以上,其他道路平均车速为40～80km/h,饱和度处于[0.15,0.85]区间。     

县域公路网规划中OD矩阵估计的应用研究

为了研究县域公路网规划中OD矩阵估计方法的应用,在不同路网密度和不同交通小区划分的组合状态下,对县域交通出行OD分布进行估计。结果表明,路段交通流量观测点越多、交通小区划分面积越小、路网密度越高,OD反推结果再分配后的路段流量与观测值越接近。     

基于交通效率的城市最佳路网密度研究

在指出现有路网性能二元评价指标体系不足的基础上,考虑路网在通行能力和服务水平2个方面的综合性能,针对城市路网设施的断面、路段和路网3个层面提出了断面通行效率、路段输送效率和路网运行效率3个新的交通效率评价指标;并在道路面积率和交通需求分布不变的前提下,建立了4个不同密度的路网仿真分析模型.仿真结果表明:路网服务水平的可靠性随路网密度的提高而增强,但路网交通效率随着路网密度的增加具有先升后降的趋势,即理论上存在一个最佳的路网密度,使路网在容量和服务水平2个方面的综合性能达到最优.     

高速改扩建交通组织评价指标构成研究

本文结合已有改扩建交通组织的研究资料,在选择高速改扩建交通组织评价指标的已有原则的基础上,考虑了评价指标量化和定性的可行性来进行指标的选取。并通过研究高速改扩建项目交通组织评价指标,本文提出了通行服务、经济效益、区域路网交通影响、交通安全四大评价的指标组成,为改扩建交通组织评价体系的建立提供基础。     

基于信息熵的高速公路改扩建施工区分段长度研究

高速公路改扩建时期施工区的分段长度设置对道路交通流运行及施工作业区均产生重要影响。文中通过VISSIM仿真试验并结合实地调查,研究不同交通量、大车率情况下,不同施工区分段长度设置对路段交通运行的影响,并通过引入信息熵综合量化了改扩建施工区的交通运行稳定性、效率和安全性3个交通运行评价指标,且得出当施工区分段长度设置为5～7km时交通运行情况最优的结论。     

基于局部路网空间结构特征的无检测器路段交通流预测方法

城市路网中存在大量尚未布设交通检测器的路段，其交通流数据难以获取，不利于开展精准路网管理，为此提出了利用局部路网空间结构特征预测无检测器路段交通流量的方法。基于有检测器路段的海量交通流数据，分析局部路网空间结构特征与路段交通流量之间的相关性；根据路网拓扑关系使用多元线性回归算法估计所有的有检测器交叉口交通流分配权重，并使用多元线性回归算法进一步挖掘局部路网空间结构特征对交通流分配权重的影响；结合空间特征影响度系数、无检测器路段所在的局部路网的空间结构特征及相邻路段的交通流，对无检测器路段进行交通流预测。实验结果表明，路段道路类型、相邻路段数量及相邻路段道路类型这3类局部路网空间结构特征与路段交通流量相关性显著，采用基于空间特征影响度系数对局部路网中只有单个相邻上游和具有多个相邻上游的无检测器路段进行预测，发现其平均误差分别在8%和22%左右。      

基于数据预测的区域道路状态模糊判别

区域路网交通状态判别是实施区域交通管理控制和交通诱导的基础。为有效且有前瞻性地描述区域路网拥挤状况,提出了1种基于时间序列数据预测和主成分分析相结合的模糊综合定量评价方法。以路段平均速度和交通流量为描述交通拥挤状况的参数,利用时间序列预测模型对数据进行预测;将路网中各路段的平均旅行时间作为总延误的影响因素;再利用主成分分析法确定各个路段对区域拥挤的影响权重;最后运用模糊综合评价法对区域路网拥挤状况进行评估。以山西省临汾市实际路网为例,通过 Vissim 交通仿真软件和 SPSS 数据统计分析软件对算法进行了仿真验证。仿真结果表明,该算法能够有效地预判城市区域的交通状况,为交通管理、控制和诱导提供准确的依据。      

交通流量分配对道路网络结构可靠度的影响

研究和分析了基于行程时间可靠度的交通流量分配对道路网络结构可靠度产生的影响,行程时间采用BPR路阻函数,假定行程时间服从Weibull分布,推导出路段行程时间可靠度同路段饱和度之间的关系式.以路段行程时间可靠度80％,即路段饱和度1.0,为衡量和控制标准,对路段超出控制标准部分的交通流量进行重新分配,利用蒙特卡罗MATLAB计算程序计算出分配前后各路段路面结构可靠度,再利用网络串并联原理分别计算出交通流量分配前和分配后的道路网络结构可靠度.通过实例对比分析交通流量分配前后的道路路段可靠度和路网结构可靠度可知:以行程时间可靠度为分配标准较以畅通可靠度为分配标准更合理;路段拥堵时的交通流量分配虽可以提高相应路段可靠度,但会降低整个路网结构可靠度.     

动态可变车道在路网通行能力优化中的应用

为利用可变车道增加交通高峰和紧急疏散时道路的通行能力,提出了动态车道反转的技术框架,以实现车道方向快速反转以适应动态交通流变化。建立了动态可变车道交通通行能力分析模型,分析了路段、交叉口和路网的通行能力。提出了整数线性规划和双层规划模型,以最大限度地通过可变车道提高路网的通行能力。结果表明:采用整数线性规划模型和主动式的可变车道管理策略,将使路网通行效率提高72%;采用双层规划模型模拟道路网络更能反映实际的交通运行状态。     

基于流量和出租车GPS数据的城市道路网络宏观基本图

为把握城市宏观交通状况,发掘城市道路网络交通流内在特性,从而达到缓解日益严峻的交通问题的目的,对交叉口流量和出租车GPS两类数据进行数据融合,运用宏观基本图(MFD)和广义宏观基本图(GMFD)在城市道路网络中的存在性以及二者之间存在的差异,以路网平均车辆数、路网通行能力和密度分布为指标来描述MFD和GMFD,并提出一种利用路段流量和出租车GPS数据拟合得到MFD和GMFD的方法,发现路网中密度的不均匀分布是导致路网通行能力不高的原因.针对由长沙市13个道路交叉口组成的区域路网,分别计算出分小区和分路段的MFD特征值,提出了根据存储空间能力(即临界路网平均车辆数的大小)对拥堵路网进行合理分流的方法,实现高峰时期拥堵路段的路径诱导以及路网通行能力的最大化.     

高速公路改扩建安全交通组织研究

为了实现高速公路改扩建期间的安全交通组织,解决施工期间的交通流转移将会造成高速公路通行效率低以及交通安全等难题,以理论结合实际项目的观念,依托江西省某高速公路改扩建项目工程,根据高速改扩建期间交通组织的现状分析了安全交通组织的必要性。基于高速公路改扩建期间的交通指标数据,科学合理的构建高速公路改扩建期间交通组织安全性综合评价指标体系,并综合分析确定交通运行安全等级;改进动力学模型增加安全评价等级参数,得到新的参数模型,并根据高速公路改扩建期间车辆的综合运行指标数据计算安全减速距离;最后,基于安全减速距离利用VISSIM软件输出车辆延误事件,根据VISSIM运行轨迹利用SSAM软件输出交通冲突,来进一步确定车辆的减速区间。综上,建立了高速公路改扩建期间交通安全评价模型体系,采用"指标定量+综合打分法"确定指标权重,基于评价后的安全等级,优化了现有动力学模型,利用软件进一步确定提高通行效率的减速距离,保障车辆减速阶段的转向合流,保障道路交通组织的安全,实现道路施工期间的顺畅通行。研究表明:交通组织模型结构首先在宏观层面确定大交通环境下高速公路运行的风险等级,然后微观分析改扩建期间节点交通组织的安全及通行效率,对现状高速公路改扩建期间的交通组织具有一定的指导意义。