城市交通拥挤成因及时空演化规律分析 ——以深圳市为例

交通拥挤不仅是当今许多大城市日益严重的社会问题,同时也给国家和城市造成巨大的经济损失.引发拥挤的直接原因是机动车辆保有量的迅速增加和交通设施/服务的相对落后,但对于不同的城市和地区,其深层原因存在差异.本文定位于研究宏观路网交通拥挤内在成因和演化规律,采用地理建模的仿真平台,使用地理信息系统（GIS）技术将FCD数据与深圳市地图匹配,得到城市路网不同时间点的拥挤状态,定性分析区域内交通拥挤的成因.另外,研究针对路段拥挤的相似程度,提出相关性算法进行定量分析,揭示交通拥挤的时空演变规律,为及时采取预防和疏导措施提供指导.该算法可编程实现,对交通拥挤进行统一管理与控制,提高整个交通系统的效率.     

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交通拥挤不仅是当今许多大城市日益严重的社会问题,同时也给国家和城市造成巨大的经济损失.引发拥挤的直接原因是机动车辆保有量的迅速增加和交通设施/服务的相对落后,但对于不同的城市和地区,其深层原因存在差异.本文定位于研究宏观路网交通拥挤内在成因和演化规律,采用地理建模的仿真平台,使用地理信息系统（GIS）技术将FCD数据与深圳市地图匹配,得到城市路网不同时间点的拥挤状态,定性分析区域内交通拥挤的成因.另外,研究针对路段拥挤的相似程度,提出相关性算法进行定量分析,揭示交通拥挤的时空演变规律,为及时采取预防和疏导措施提供指导.该算法可编程实现,对交通拥挤进行统一管理与控制,提高整个交通系统的效率.     

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现行出租车系统仅以对空载车辆在城市中的定位及可能性安排作为其主要调度方式,造成出租车营运效率低、空载率高、乘客等待时间长且满意度不高等诸多问题.本研究采用浮动车(FCD)数据和地理建模仿真平台,使用地理信息系统(GIS)技术来定量分析给定城市出租车系统的完备以及与需求的合适程度,总结出一套基于出租车运营的系统完备度评价体系,从而实现城市出租车系统的良好组织与管理.该体系主要从城市路网、乘客以及驾驶员等多维指标,来量化给定城市出租车系统的运营状态和效率,合理制定运营调度策略.系统基于深圳市实际出租车数据,在ArcGIS 10平台实现且可按预期功能对城市出租车系统从多方位进行评价,为进一步管控奠定良好的基础与指导意义.     

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“交通7+1论坛”第九次会议围绕“大城市交通拥堵瓶颈相关基础科学问题研究”主题,探讨了大城市交通拥堵瓶颈形成机理与拥堵传播特性、道路交通流非线性动力学特性、城市交通系统的时空复杂性与结构演变、城市交通系统的组织优化控制、交通信息融合集成与计算实验等问题,分析了我国城市交通的特点,论述了结合中国城市实际情况,进行相关基础科学问题研究的重要性,并以北京地铁5号线的开通运营为案例,剖析了相关公交客流的变化趋势,以及对交通结构的影响。     

大城市交通拥堵管理策略与方法——以深圳市为例

现阶段我国大城市交通拥堵问题严重,亟须适合城市发展特点的交通拥堵管理策略与方法。为全面、系统地进行交通拥堵评价和管理,依据不同的交通拥堵成因和表现特征,将交通拥堵分为常态拥堵和动态拥堵两类,并分别介绍了相应的管理对策。在借鉴美国和北京拥堵管理实践经验的基础上,结合深圳市城市发展特点,提出深圳市交通拥堵管理策略与方法。依托交通拥堵评估与管理系统,重点提出了分区域差异化的拥堵管理政策,并制定了具体的措施方案以及2011—2015年每年的行动计划。     

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分形理论已经成为研究城市形态复杂性的有力工具，相对于较多区域层面的城市体系和交通网络的分形研究而言，单个城市内部交通网络的分形研究较少。本文根据1980、1995和2004年大连市基础地图，运用分形理论，采用长度-半径和分支-半径相结合的方法刻画大连城市交通网络时空演变特征。结果表明：随着城市规模的扩大和城市交通网向郊区的推进，大连城市交通网络分形特征在时空尺度上都越来越明显，主城区内外之间的分维差值亦有所减小，网络连通性大幅提高，但具有明显分形特征的无标度区范围无明显变化。这既与大连独特的地形地貌有关，同时表明在大连组团式城市空间格局转变中，主城区发展已由扩容为主转向改造提升为主的功能置换阶段，以主城区为中心的各组团彼此紧密联系，互动发展。文章在此基础上对照已有研究成果体现了分形理论在大连这类港口城市交通网络应用中的特殊性。     

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为了推动浮动车交通信息采集与处理技术的深入研究、沟通交流和推广应用，本文在概括总结国内外研究及应用现状的基础上，重点描述了基于浮动车运行数据进行实时旅行时间和平均速度估计及预测、拥堵状态判断的核心流程，介绍了国家智能交通系统工程技术研究中心自主研发的创新性的关键技术，其中主要包括浮动车地图匹配算法和路段旅行时间估计算法等，展望了浮动车交通信息采集与处理技术的应用前景。     

基于浮动车数据挖掘的出租汽车运营特征研究

为支持出租汽车运营评价和行业规划,科学掌握其运营现状与特点,以深圳市一个典型工作日为例,研究浮动车数据挖掘在出租汽车运营特征研究中的应用.依托对浮动车数据的特征解析,提出面向出租汽车运营特征分析的数据处理流程,针对空驶率、运营速度、载客运营时长、出行需求的时空差异等方面分析深圳市出租汽车行业运营现状与特点.该研究可为出租汽车运营评价提供新视角,从对既有数据深度挖掘的角度提升行业效益.     

中国城市道路交通控制系统发展研究

回顾了交通信号和城市道路交通控制系统的发展过程，分析了ＴＲＡＮＳＹＴ、ＳＣＯＯＴ、ＳＣＡＴ、ＮＵＴＣＳ等系统的特征、运行效果和不足，指出了中国城市道路交通控制系统未来的发展方向－多模式化、最优化、规整化、通用化与模块化。     

城市交通控制的演变--政策与技术变更

在过去的一个世纪里,城市交通控制始终在演变,以适应日益复杂的政策目标和不断增长的交通需求。一个高效的交通控制系统可以带来很多收益,例如缓解拥堵、提高经济效益以及改善道路安全和空气质量。车辆检测和通信技术方面取得的显著进步为交通控制系统的调控能力带来了一系列阶段性变化：从早期（固定配时）信号控制发展到现代化的集成系统。多种类型的交通控制系统在全球不同地区建设完成,每种系统都有各自的优势和不足。首先通过对比分析目前占据领先地位的商用系统（以及一些较少为人所知的系统）,凸显交通控制系统的关键特征和差异,然后评估目前的交通控制系统是否能实现现代交通政策的职能和需求。最后,探讨了当前及未来的交通政策,以及未来10年交通控制发展的技术性蓝图,指出交通控制有望通过技术进步从有限数据时代迈入大数据时代。     

基于GIS的城市交通元胞自动机模拟——以上海市为例

在转换规则的确定上,以区域人口及经济等属性及路网密度等空间及非空间属性来衡量道路流入流出量.在模拟方法上,以随机数确定车流方向,体现城市交通流的复杂性,但未增加算法的复杂度.最后以上海市18个区及1个县的高速公路系统为例进行了实证研究,实验表明迭代20次后系统达到稳定态,且徐汇区和长宁区平均车辆数最大,较容易出现拥堵的状况.     

基于双层规划的城市交通拥塞疏导优化研究

为研究城市路网区域信号控制下的交通子区划分及交通拥塞疏导优化问题,明确交通拥 塞控制子区划分影响因素并建立相邻交叉口关联度模型,将拥塞控制区域划分为“疏散区”“平衡 区”。考虑“疏散区”“平衡区”不同的优化目标构建城市路网交通拥塞疏导优化双层规划模型,并 以昆明市部分城市路网作为实验对象,通过仿真将实际控制方案与本文模型计算方案的控制效 果进行对比,以此验证模型的适用性和有效性。仿真结果表明：除两个方案的平均停车次数优化 效果一般以外,其他控制效果指标均具有很大的优化提升,其中车辆平均延误时间降低了7.7 s, 重度拥塞里程比例下降了10.1%,路网车辆占有率下降了14.1%。综上可知,本文的疏导优化模 型控制可快速疏导和有效缓解交通拥塞,模型具有良好的有效性,可为路网交通拥塞分区治理及 疏导控制提供参考。     

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在目前的出租车调度系统中,调度的出租车可能需要经过城市堵车区域,不能及时为乘客提供服务,本文对城市道路堵车对出租车调度的影响进行研究.根据出租车自动上传的城市道路堵车信息,建立出租车通过堵车区域的损耗方程,结合城市各道路交叉路口之间的距离,采用Dijkstra算法对最佳调度路径进行求解.实验仿真结果给出了发生堵车时,不同单位额外损耗(β)情况下对应的调度路程、路径和规避堵车区域发生的时间.最后与未考虑城市道路堵车的调度系统进行比较.比较结果表明,通过设置合理的β值,系统可根据堵车严重程度,合理规划出租车路径,规避堵车较严重区域.     

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拥挤收费的主要原因是拥挤外部成本的存在。城市道路交通拥挤外部成本的定性、定量分析是城市道路拥挤定价的基础。文章首先分析了城市道路交通拥挤的产生机理，即出行者忽视拥挤负外部性的存在而盲目加入拥挤队伍；然后明确了城市道路交通拥挤外部成本的构成：额外时间成本、环境污染成本、交通事故成本和燃油消耗成本，并研究其定量计算方法；最后应用实际数据进行了计算分析，证明了该方法的可操作性。该项研究为实施城市道路拥挤收费等交通需求管理策略提供了基础和依据。     

Method Research on Measuring the External Costs of Urban Traffic Congestion

A main reason for congestion pricing is the external cost of congestion. Qualitative and quantitative analyses of the external costs that the urban traffic congestion brings are the basis of congestion pricing. First, this paper analyzes the production mechanism of urban traffic congestion: travelers overlook the negative externality of urban traffic congestion and then join the congested queues. Then, the external costs of traffic congestion are divided into four parts: extra travel time costs, environmental pollution costs, traffic accident costs, and fuel consumption costs. Consequently, an intensive study on the quantitative measurements for those four external costs is made. Also, a sample case is introduced to prove the feasibility of this method. It supplies a base for the implement of urban road congestion pricing and other travel demand management strategies.     

基于博弈论的城市交通拥挤成因及对策研究

伴随着城市化和机动化的进程,我国城市交通拥挤以及由此引起的经济活动效率降低和环境污染问题变的日益严峻起来.依据博弈论中的“公共地悲剧”模型,分析了城市交通拥挤产生的经济根源,并利用获得的博弈结论,从供给和需求两个角度,给出了缓解城市交通拥挤问题的对策.     

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现有探测车系统的探测车数量不足,尚无法满足实时采集交通状况的需求.因此,现阶段探测车历史数据是了解城市道路的交通状况变化（Time of day variability）的重要依据.基于日本名古屋探测车实证试验获得的探测车历史数据,研究了某一干线路段的平均速度的变化特性（Time of day variability）,并分析了平均速度的变动是否能够正确地反映路段交通状况的变化特性.结果表明,获取城市道路的路段交通状态不能仅依靠平均路段旅行时间、平均速度等旅行时间指标,还需要探测车数据量等流量指标：在高峰时段,应以平均速度等旅行时间指标作为拥挤程度变化趋势的依据,而在非高峰时段,应以探测车数据量等流量指标作为估计交通状况变化趋势的依据.     

城市交通控制中的数据采集研究综述

过去几十年来,城市交通控制技术为适应不断增长的交通需求和日益复杂的管理目标有了长足发展. 作为城市交通控制策略制定和控制算法设计的基础,交通数据决定了城市交通控制的适用性、可靠性和先进性. 数据采集技术的发展为城市交通控制能力的提升带来了机遇和挑战. 本文回顾交通控制系统中数据采集与参数估计的基本方法,分析评述检测数据方法从固定式无标识数据、移动式检测数据到固定式有标识数据的演变,指出它们给交通参数估计带来的变革. 结合20 世纪末出现的移动式检测技术,分析评述了对应的两种交通参数估计方法,即基于概率论的方法和基于交通流激波理论的方法给交通控制带来的影响. 针对近年来出现的固定式有标识检测数据,分析其对城市交通需求估计及交通控制策略参数估计研究带来的新任务. 最后,分析指出我国未来交通控制研究的三个方向：一是城市交通控制系统的信息范围已扩展到区域和路网层级,二是交通参数估计研究的重点随着数据采集方式的演变已转向提高参数估计的实时性与精度等领域,三是交通参数研究理论与实践存在差异,如何结合我国城市交通系统运行中检测环境差异导致数据误差率的变化,交通流到达规律的变化,道路上不同种类交通流间的交叉干扰等实际应用因素,使方法与模型能有效地指导我国复杂的交通控制实践是重要方向.     

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本文提出了基于J2EE技术的城市交通诱导Web-GIS三层模型系统实现方案。并以北京市为例，采用Struts+ Hibernate+ JDBC技术构建了B/S结构的实时交通信息发布与诱导系统，克服了已有的城市交通信息Web-GIS系统只面向交通管理层的局限。该Web-GIS采用MapXtreme Java作为地图管理构建的瘦客户机/服务器模式，通过将查询道路与GPS实时浮动车数据进行动态匹配，来获得路线实时的交通信息，并结合重要的道路消息，为出行者提供可靠参考。     

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目前中国城市道路交通控制系统基本上是引用SCOOT、SCAT等国外开发的系统，这些系统皆是建立在机动车为主的道路交通条件基础之上的被动型控制系统。实践证明：这些系统不仅不适应中国的混合道路交通情况，在连续流与间断流的协调控制、公共汽车交通优先控制方面也存在问题，更难以适应于中国城市发展智能交通系统（ITS）的学姚。本文是国家重点基础研究规划（973）子项目“城市交通监控与管理系统”的研究成果之一，针对中国城市道路交通的特点及以往交通控制系统的问题和未来发展的需要，提出了适用于中国城市的实时自适应控制与管理系统