Urban Road Network Structure Optimization Method Based on Traffic Safety

考虑城市交通事故与道路网结构的关系,结合交通事故导致的时间延误,提出了基于交通安全的城市路网结构优化方法.首先分析了不同等级道路之间的衔接方式对出行者选择路径行为的影响,总结了交通事故的影响因素.然后在此基础上提出了基于交通安全的路网构造原则,建立了以路网安全度最大为目标的路网结构模型,并通过求解模型确定各路段的道路等级,得到安全度和结构不同的若干个路网.通过考虑交通事故时间延误情况下,进行随机均衡分配,得到路网各路段的交通量,并计算各路网的交通事故次数.最后提出了路网的安全性评价指标,分析交通事故次数和路网结构指标的关系,提出了考虑安全性的路网结构优化措施,并用实例验证了优化措施的有效性.     

路网运行可靠性评价方法研究

路网可靠度作为一种概率测度能较好地反映路网运行的动态性和利用效率,是路网整体功能的综合表现。文中主要介绍了路网运行可靠度的一种评价方法,该方法通过采集路段上的车辆速度和车头间距确定速度的分布函数,进而计算路段运行可靠度;然后将路段运行可靠度进行加权平均,以不同道路等级在路网中的贡献作为权重,计算整个路网的运行可靠度。以成都市为例,利用该方法对其路网运行可靠度进行了评价。     

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...     

基于速度性能指标的雨天环境对北京快速路网影响研究

降雨作为一种常见的气象条件,对城市路网的交通状态有着直接的影响.为避免不同道路交通状态速度评价标准的不统一,基于道路的最高限速,提出了速度性能指标,进而建立了衡量路段和路网拥堵状态的路段和路网拥堵指标,量化了路段和路网的拥堵程度.以大量数据为基础,在对比雨天和晴天2种环境下的各项拥堵指标基础上,探讨了雨天环境对北京快速路网的宏观影响,为雨天条件下的交通规划与管理提供了重要的依据.同时,基于路段拥堵指数,利用ArcGIS软件可视化展示了北京快速路拥堵路段的空间分布.结果表明,与晴天相比,雨天环境降低了车辆速度,增加了路段偶发性拥堵,也加剧了路网的拥堵程度.同时,雨天环境下的工作日平均每小时路网拥堵指数增加了17.2%,周末则增加了28.6%;而其标准差分别增加了22.2%和62.5%,表明雨天环境下工作日和周末的拥堵特性存在一定的差异性.      

基于信息熵的改扩建路网运营状态评价方法

考虑改扩建路网的结构特性和交通运行状态,选择路网的连通性、可达性和集聚性作为改扩建路网结构状态指标,选择路网交通流量和饱和度作为改扩建路网交通状态指标,构建了改扩建路网运营状态评价指标体系。基于评价指标的动态变化和不确定性,采用信息熵对改扩建路网运营状态评价指标进行度量,提出了路网连通性信息熵、可达性信息熵、聚集性信息熵、交通流量信息熵和饱和度信息熵的计算方法。引入雷达图用于多项指标的全面分析评价,对各信息熵指标进行了标准化处理,绘制了改扩建路网多指标雷达图,并将雷达图面积和周长作为关键特征指标,提出了改扩建路网运营状态综合评价方法。依托山东省滨莱高速改扩建工程实际路网情况,构建了改扩建路网结构模型。根据实际路网OD分布,采用系统时间最优原则和"全有全无"交通分配方法,确定了改扩建路网中各路段上的交通流量,计算了不同工况下改扩建路网运营状态综合评价值。评价结果表明:随着改扩建路网中道路通行能力的降低和封闭的道路数量增加,其运营状态评价雷达图的周长和面积均减小,运营状态综合评价值也不断减小,说明改扩建路网中路段通行能力降低越多、封闭通行的路段越多,改扩建路网运营状态也越差。     

基于微观仿真的城市公交专用道设置研究

为研究公交专用道对交通运行情况的影响,以合肥市望江路为例,以实测数据为基础,通过微观仿真软件Vissim构建微观交通模型,提出以最大排队长度、延误作为节点评价指标,以路段运行速度作为路段评价指标,以路网平均运行速度作为路网评价指标的评价体系,从节点、路段、路网层面,定量化评价公交专用道设置对于交通运行情况的影响,为城市决策者提供参考。     

基于点、线、面层次的公路网交通运行状态评价

由于公路网是由点成线、由线成面的统一体,为了更准确地分析和改善公路网运行状态,加强公路节点、路段、路网评价之间的联系,便于确定交通拥堵产生根由并有效采取措施,建立了一种基于点、线、面层次的公路网交通运行状态的综合评价方法。在基本单元划分和指标选取方面,以交叉口、互通式立交、收费站和基本路段作为基本单元,结合交通流理论,综合考虑各基本单元的特点,分别选取对应的评价指标,以极小型指标评价法为基本原理,构建基本单元交通综合运行指数评价模型,并确定相应的分级阈值。在交通运行状态评价方面,依托专家经验的主成分分析与客观的交通量统计调查相结合的方法确定各基本评价单元的权重向量,从而构建路段运行评价模型并给出评价分级阈值,再以各等级道路拥堵程度和路网客、货运量,分别构建路网赋权矩阵或向量,从而获得路网交通综合运行指数模型并确定评价分级阈值。最后结合算例说明该评价方法的具体操作过程,通过获取的各项基本数据,从点层过渡至线层再至面层,依次计算各层交通运行指数,确定各基本单元、路段、路网分别对应的交通运行状态。研究结果表明：不同层面之间的交通运行状态存在一定的联系,不同节点和基本路段处的运行指数差异较大,路线运行指数差别也较大,从而影响路网最终的运行状态,因此,可以通过逐级评价确定交通拥堵症结所在,有针对性地采取相关改善措施。     

高速公路不同线形组合路段划分研究

通过对27名典型车型驾驶员在高速公路不同线形条件下的运行速度、生理和心理变化等现场试验数据采集、分析,得到驾驶员安全舒适性评价指标(驾驶工作负荷度)在高速公路不同线形组合路段的变化规律;提出高速公路线形变化引起的车辆运行速度和驾驶工作负荷度变化具有提前性,而并非在道路线形变化点同时发生变化,这种提前现象反映出驾驶员对道路线形条件变化认知和决策的适应特性;提出了基于驾驶工作负荷度变化特性的高速公路不同线形组合路段划分标准。研究结论对道路设计、交通安全设施布设和道路运营管理等理论和实践具有一定的参考价值。     

机场集疏运路网可靠性评价方法研究

为了对机场集疏运路网可靠性进行评估,通过分析其节点重要度差异及道路等级划分明显特性,得知机场专用道和衔接道的路网组合形式区别于城市路网。为此,在传统复杂网络特征指标算法上赋予对应的边权重,并重新定义其指标及计算方法,从而提出了改进的机场集疏运复杂网络模型。通过ArcGIS、模拟实验等方法结合北京首都机场集疏运路网实例,验证了该模型的可行性。其结果表明:传统复杂网络度分布服从泊松分布,而改进的复杂网络节点强度分布服从幂律分布,能较好的反映出机场集疏运路网的无标度特性,科学性、准确性较强;其次,改进的复杂网络模型加权集聚系数为0.015,仅占传统复杂网络模型集聚系数的20%,平均加权距离10.38,高于平均路径长度1.15,与机场集疏运道路等级划分特性明显更契合,但无标度特性并不明显。同时,通过模拟攻击实验发现节点强度对路网可靠性的影响比节点重要度大,通过对该类节点加以重点保护能有效提高机场集疏运路网的可靠性。     

城市车路协同系统下实时交通状态评价方法

交通状态评价方法能够为交通管理系统提供可量化的实时路网信息,为动态引导交通流、缓解交通拥堵提供依据。受限于交通路网的时变性和评价过程的主观性,目前传统评价方法的精度时常无法满足需求。基于城市车路协同系统动态获取路网信息优势,提出一种利用车路信息融合的实时交通状态评价方法。首先,定义了一种网联汽车与路侧终端间的无线交互方式,并确定数据协议以保证实时车辆数据的准确性;其次,从实时数据中选取平均通过时间、平均停车次数、平均停怠时间作为一级评价指标进行模糊综合,应用多算子对计算的一级评价结果构成二级交通状态评价指标,并根据层次分析法确立指标权重,同时根据仿真和试验结果建立适用于各级道路参数的可变隶属度规则,从而融合动态车辆数据与静态路段参数,计算得出交通状态评价结果与评分;最后,由网联汽车、车载终端、路侧终端和无线通信模块搭建实际协同测试系统对该方法进行了试验验证。试验结果表明：测试系统所得到的路段实时交通状态评价得分与对应的交通状态变化趋势一致,能够准确体现城市车路协同环境下的交通状态特点。该评价方法运用信息融合方法提高了交通状态评价结果的实时性与客观性,同时为车路协同技术应用于实时交通诱导,缓解城市交通拥堵提供了理论依据。     

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.     

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。     

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.     

城市道路网广义容量研究及其应用

<正> 城市道路网总体容量和交通负荷是城市道路网规划、建设中的一项重要决策指标,过去都是从单个路段和单个交叉口的通行能力来评估的。这样做存在两个问题,一是逐个路段、逐个交叉口来计算整个路网的通行能力,工作量非常繁复;二是个别路段,交叉口的容量简单累加(即使是加权累加)并不一定就是路网整体容量。因此,有必要突破传统的道路通行能力(我们称之为经典容量)概念,研究能客观反映城市道路网总体容量的指标定义和算法。八十年代初,法国工程师路易斯·马尚提出了“城市的时间与空间消耗”的概念。这     

面向常发拥堵点的交通信号协调控制方法

针对高峰期间常发拥堵点交通需求过大、周边关联交叉口交通负荷分布不均的问题, 研究了面向常发拥堵点的交通信号协调控制方法。通过对常发拥堵点的车流进行追踪与溯源, 根据交通量关联度确定信号协调控制范围, 然后基于路径的流量分担率与路段平均饱和度识别信号协调控制范围内的关键路径。基于宏观基本图理论, 考虑关键路径对路网运行状态的影响, 构建边界交叉口主动限流控制模型。同时, 利用元胞传输模型描述交叉口与路段的运行状态, 以关键路径通行能力最大化和进口道饱和度均衡化为信号控制优化目标, 建立均衡路网交通负荷的信号控制优化模型。以武汉市发展大道青年路交叉口以及关联交叉口为对象开展仿真实验, 结果表明: 虽然本文方法下的边界交叉口车均延误增加了6.8 s, 但常发拥堵点的车均延误降低了15.7 s; 关键路径的车均延误减少72.6 s, 平均排队长度减少26.1 m。并且, 路网整体的车均延误降低14.7%, 驶出车辆数增加26.6%, 验证了提出方法缓解常发拥堵点交通拥堵的有效性。      

面向常发性拥堵的城市局部路网韧性评价与分析

为了缓解常发性拥堵引发的城市噪音、能源消耗和废气排放等现状，使路网具备抵抗短时激增车流的能力，将宏观基本图与性能时序图相结合对局部路网韧性进行量化。针对韧性属性，提出了鲁棒性指数、损失面积比、恢复快速性、流量峰值差和临界密度差5个评价指标，反映路网在性能下降、稳定和恢复阶段的韧性特性。引入Kendall法检验各赋权法的一致性，并基于CRITIC的多属性决策获得最优权重，提出了组合赋权和模糊逻辑相结合的城市局部路网韧性综合评价方法，结合李克特量表法对综合韧性得分进行分级。以长沙市局部路网为例，设计韧性改善方案，针对常发性拥堵路段上的交叉口进行信号配时优化；通过VISSIM仿真并计算得到各方案的韧性指标。研究结果显示:方案8，10和16能有效吸收短时激增车流并与路网状态相适应，所有方案中方案14的韧性得分最高。局部路网综合韧性得分具有随着优化路段数的增加而增长的趋势，但并不是线性递增。信号配时优化改变了路网韧性属性，并降低了部分路段对城市局部路网韧性的负面影响。不同评价方法下的韧性得分排名存在部分差异，流量峰值差与脆弱性指数的评价排名更接近，损失面积比与韧性损失值的评价排名更接近。所提出的指标不局限于单一韧性属性，能更全面、客观地反映干扰下路网的响应过程。      

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。     

基于影响系数的高速公路行车风险评估模型

为提高高速公路行车风险评估的客观性,减少已有评价方法在指标聚合权重确定过程中的主观因素影响,准确反映高速公路和环境风险状况,针对已有评价方法在指标聚合过程中的主观任意性,提出基于影响系数确定评价指标的权重,对评价指标进行聚合,并以此建立高速公路不同状态下的行车风险评估模型。首先分析自由行驶稳定安全条件、换车道行驶状态和跟车行驶状态的车辆碰撞限制安全条件,在此基础上,利用安全条件提出风险评估基本指标及不同状态下的车辆行驶风险函数。通过相同比例的指标增量计算风险增量,利用风险函数及风险增量计算各个指标的影响系数,运用影响系数确定风险评估指标的聚合权重,从而建立高速公路不同行驶状态风险评估模型,最后提出高速公路行车风险等级划分标准。利用模型对陕西定汉线宝鸡至坪坎高速公路某长陡纵坡路段的不同行驶状态风险进行计算,确定行车风险等级,筛选出不同行驶状态下的高风险路段,通过对比验证。结果表明,运用评估模型确定的1个换车道高风险路段和2个跟车行驶高风险路段与利用现行的《公路项目安全性评价规范》确定的高风险路段一致。该模型对于高速公路行车风险的有效识别及划分,可以为高速公路交通安全管理提供有效的决策支持。     

基于样本容量的浮动车数据路网覆盖能力研究

以出租车作为浮动车数据采集探测车,针对探测车在路网上行驶的不确定性,提出浮动车数据路网覆盖能力的概念,研究覆盖能力与探测车样本量之间的关系.以覆盖强度和覆盖率为指标,采用简单随机抽样方法,研究了在10种样本条件下浮动车数据路网覆盖能力的变化情况,并进行回归分析.结果表明:在不同样本容量下,浮动车数据对各等级路网的覆盖强度和覆盖率均具有相似的时变特征;各等级路网的平均覆盖强度随样本容量线性增长,增长率随道路等级下降而迅速减小,高等级道路具有更高的覆盖强度;各等级路网的覆盖率随样本容量增大呈非线性增长,高等级道路能够更快达到稳定值;用浮动车数据判别高等级道路的交通状态,可适当降低样本容量.     

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。