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结合复杂网络理论与城市交通网络配流方法,研究了不同网络拓扑与个体出行行为在城市交通网络上的相关动力学行为。发现对于不同的城市交通网络拓扑,用户均衡效率损失不仅是有界的,而且是有序的。进一步研究表明,无论是用户均衡还是系统最优,最小支撑树上的流量占系统总流量的比值接近一常数,且交通阻塞与流量之间存在某种共同的幂律关系。     

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在拥挤交通网络中,路段阻抗不仅与本路段车流量有关,也受其它路段车流量影响.本文讨论拥挤交通网络中同时考虑本路段和其它路段流量影响时Braess’悖论的性质及在系统最优分配下新增路段的作用.利用用户平衡(UE)和系统最优(SO)条件,计算得出Braess’悖论发生时交通需求具体范围及SO分配下新增路段有意义的交通需求具体范围,研究其它路段车流量对悖论产生概率影响及对SO分配下新增路段是否起作用的影响,讨论其它路段对UE分配和SO分配网络总阻抗差距的影响.结果表明,悖论发生概率,SO分配下新增路段起作用的概率及两种交通分配网络总阻抗的差距都受其它路段不同程度的影响,这为城市交通网络规划拓宽了思路.     

一种拥挤数量调节的非均衡网络交通流动态演化模型（英文）

基于经济学非瓦尔拉斯均衡理论, 采用经济学中市场摸索过程模拟出行者路径选择行为; 假设城市出行者在路径决策过程中, 考虑路径出行时间和关键路径拥挤程度的共同影响, 以价格拥挤混合均衡交通流模式为基础, 建立了一种价格-拥挤混合调节的非均衡网络交通流动态演化模型, 并验证了模型稳定状态与均衡的等价性; 基于简单的测试网络和中型路网, 对演化模型进行了模拟, 描述了非均衡网络交通流的演化过程与非均衡状态下交通网络的整体表现。研究结果表明: 时间价格调节模型的演化结果符合经典的Wardrop第一原理, 拥挤数量调节的结果使得OD间各路径上关键路段的拥挤程度一致, 价格-拥挤混合调节的结果会使路径流在走行费用较小和拥挤程度较低的路径上相互进行调整, 其动态演化过程波动性要大于单一调节的情况; 在测试路网中, 考虑采用拥挤程度对路径进行选择的行为, 使得整个路网拥挤均匀程度整体提高62%, 但路段饱和度均值却从0.60增大到了0.64, 表明路网整体上变得拥挤; 若考虑两者的共同调节, 最拥堵路段饱和度从0.936下降到0.787, 均匀程度整体提高46%, 且路段饱和度均值降低, 路径行程时间变小, 拥堵得到改善; 中型路网的测试结果也表明这种混合均衡模式能灵活、客观地描述路网交通流动态演化过程, 获得较为合理的路网系统的稳态流量。      

基于图卷积网络的路网短时交通流预测研究

智能交通系统是缓解交通拥堵行之有效的手段,精准的交通流预测是其实现的关键所在. 本文考虑路网拓扑结构和交通流时空相关性,提出基于图卷积网络(Graph Convolution Network,GCN)的大规模城市路网短时交通流预测模型,具有较高的预测精度、预测效率和现实解释意义;采用真实大规模城市路网浮动车数据对GCN模型进行测试,结果表明,GCN模型相对于现有模型,在预测性能上有较大提升.     

多层次交通网络的UE与SO混合均衡与效率损失

缓解城市交通拥挤,改善交通网络效率是城市经济社会发展的重要议题,实际交通网络的多层次性被证明能改善交通网络性能.多层次的现代城市交通网络中部分车辆受控于交通诱导与控制中心,遵从系统最优原则(SO),而其他出行者服从用户平衡原则(UE),建立了这种多层次混合交通均衡及其等价变分不等式,并推导出了多层次混合均衡的效率损失上界.该效率损失上界与网络层次结构、道路路况、交通需求水平、交通诱导信息渗透率相关,其特殊情况与以前所报道的结果吻合.     

考虑出行者行为的多重网络拥堵风险传播模型

城市道路交通拥堵风险传播过程受拥堵预警信息、出行者行为特性及居民出行流量分布等诸多因素影响.本文提出包括道路子网、信息子网和出行子网的多重网络模型,应用改进的UAU-SIR(Unaware-Aware-Unaware-Susceptible-Infective-Recovered)模型,探讨多重网络预警信息下的城市道路...     

城市交通空间需求与交通网络双均衡研究

从交通空间需求人手,运用均衡原理建立交通空间需求与交通网络二者的耦合关系模型,提出了一套城市交通空间需求与交通网络一体化均衡配置方法.该方法能够同时实现交通需求与交通网络的供需均衡以及交通网络自身的用户均衡,对于城市土地利用与交通系统的一体化规划以及城市规划与交通规划的结合具有重要的借鉴作用.     

城市交通空间需求与交通网络双均衡研究

从交通空间需求入手,运用均衡原理建立交通空间需求与交通网络二者的耦合关系模型,提出了一套城市交通空间需求与交通网络一体化均衡配置方法。该方法能够同时实现交通需求与交通网络的供需均衡以及交通网络自身的用户均衡,对于城市土地利用与交通系统的一体化规划以及城市规划与交通规划的结合具有重要的借鉴作用。     

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突发事故及其所造成的非重复性拥堵会对城市交通系统正常运行有重大影响,其造成的拥堵传播会使得拥堵区域内的大量路段瘫痪.因此研究缓解突发事故下交通拥堵的策略具有十分重要的意义.本文研究突发事故下先进的交通信息系统策略设计问题.建立了ATIS策略设计的双层规划模型,上层目标从交通管理者的角度追求出行者的系统总阻抗与交通信息运营成本最小化,下层描述在ATIS作用下出行者的动态路径选择行为,并通过元胞传输模型仿真拥堵的传播与路段上车辆的走行.提出了基于遗传算法的求解方法.算例结果表明,优化的ATIS策略能够有效地缓解突发事故所导致的交通拥堵,提高交通网络的系统性能.     

基于MFD的城市区域路网多子区协调控制策略

针对城市路网中区域性的大范围交通拥堵问题,提出了基于宏观基本图(Macroscopic Fundamental Diagram,MFD)的多子区协调控制策略,以提升路网的整体运行效益.该策略将城市区域路网划分为多个子区,每个子区的交通流又划分为内部流和转移流,综合两者建立了基于MFD的多子区交通流模型,并给出了对各子区交通流诱导时的边界约束条件;通过调节子区边界控制输入,设计了边界反馈控制器对各子区转移流进行动态诱导,继而进行了迭代分析,以判断其是否满足边界约束,并对控制器进行了Lyapunov稳定性分析.仿真结果表明,所提策略使城市区域路网中各子区车辆总数渐近收敛于设定值,且整体平均流量提高了约11%,大范围交通拥堵状况得到明显缓解.     

ATIS 作用下弹性需求混合交通均衡的效率损失

在ATIS 用户和利己用户组成的交通网络中，利己用户遵循用户均衡原则选择出行路径，其目的是最小化自身出行成本；先进出行者信息系统(ATIS)用户遵循系统最优原则选择出行路径，其目的是最小化系统总出行成本. 本文基于ATIS 用户和利己用户路径选择原则的异质性，对弹性需求下该类混合交通均衡分配的效率损失进行探讨. 构建弹性需求下该类混合交通均衡分配的变分不等式模型，界定其效率损失上界. 结果表明，效率损失上界与用户均衡时社会总收益与社会总剩余之比相关，还与用户均衡时路段上ATIS 用户的流量与总流量之比有关.     

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网络异质性与网络结构有着直接的关联,是分析交通拥塞不可忽略的因素.本文研究网络异质性与网络规模的关系,并分析网络异质性指标对交通拥塞的影响.为此,给出网络异质性指标的定义,并建立基于异质结构的交通流模型.结果表明,网络异质性随着网络规模的增加而减小.当网络规模一定且在异质性小于临界值时,拥塞随着网络异质性的变大而增加.进一步研究发现,在异质性到达临界值时,路段平均输出车辆数最小而网络中的累积车辆到达最大,此时拥塞最为严峻.因此,具有小于和高于异质性指标临界值的网络具有更好的抗拥塞能力,调节网络的异质性指标可以改善交通网络的拥堵.     

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为了及时发现和预警城市交通高峰时期的偶发事件,研究了态势监控的城市交通拥堵动态跟踪问题.对交通拥堵的相关属性、变化规律、空间分布以及判别方式等进行综合研究的基础上,分析了道路交通流的非线性动力学特征,建立了基于时空分布的路网交通拥堵态势监控的动态预警模型,提出了解决城市路网交通拥堵的方法,达到了充分利用交通资源、疏导交通、缓解交通拥堵的目的.该模型在对占有率、速度、流量三个基本交通流参数进行处理获得新的交通拥挤判别指标基础上,通过形态识别模型对拥堵状态进行判定.实例分析表明,该模型为缓解城市交通拥堵问题、提高城市交通管理水平、改善道路交通安全形势等具有重要的理论意义和应用价值.     

基于道路交通状态的随机用户平衡

运用随机用户平衡配流的基本思想和交通流理论，提出了道路交通状态的概念，以便讨论交通拥挤情况下的交通量分配问题．将道路交通状态定义为行程时间和道路拥挤度的线性加权和．假定在路网随机变化的情况下，出行者以行程时间和道路拥挤度最低为路径选择准则，建立了基于道路交通状态的随机用户平衡配流模型，并证明了模型的等价性和唯一性，给出了该模型的连续平均求解算法．一个小型网络的数值计算结果表明，该模型能反映出行者在随机路网中的路径选择行为．     

城市交通拥挤的成因探析

本文主要针对中国城市的交通状况,对交通拥挤产生的原因进行了分析.首先从交通拥挤的概念入手,对城市交通拥挤的成因进行了系统整理,将其分为四类:车辆影响、交通需求、交通设施和非机动车流,并详细进行了论述.在此基础上分析了拥挤的两种类型--周期性拥挤和非周期性拥挤--各自产生的过程以及各成因之间的相互作用.考虑了国内城市与发达国家城市所不同交通流的状况,主要是行人流和非机动车流对于交通的影响,并对此进行了分析,为有效的缓解城市交通拥挤提供一定的理论支持.     

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。     

基于时空相关性的城市交通路网关键路段识别

关键路段通行能力的大小是决定城市道路交通是否畅通的重要因素之一.关键路段的识别为交通规划、居民出行等提供了重要的决策支撑,对缓解交通拥堵具有重要的意义.本文对城市路网关键路段的识别进行了研究.首先建立了适用于交通路网的空间邻接矩阵;其次以时空相关函数表达不同时间延迟下路段与周边相邻路段交通状态之间的影响程度,并将其作为路段重要性的衡量指标,构建了逼近于理想点的路段重要性度量模型,通过排序实现了对关键路段的识别;最后将模型应用于北京市区域路网,结果证明,该方法能够有效地识别路网的关键路段,具有实用性和可行性.     

考虑超级街区的城市路网边界控制策略研究

为缓解城市中心区交通拥堵状况,提出基于超级街区的路网多子区边界控制策略. 将城市区域路网划分为中心区、郊区及超级街区3个子区,结合宏观基本图(MFD)建立各子区交通流动态平衡方程;以中心区车辆出行完成率最高为目标,以边界收费费率和出、入口数量为控制变量,建立考虑车辆通道选择行为的路网多子区边界控制优化模型;并以实际路网数据为算例验证模型有效性.结果表明：边界控制策略下的中心区服务能力比无边界控制提高 7%;利用超级街区实现路网边界控制能够有效改善区域交通密度分布均衡性,提升路网服务效率;通过改变超级街区出、入口数量,实现边界控制兼备有效性和实践性.     

考虑超级街区的城市路网边界控制策略研究

为缓解城市中心区交通拥堵状况,提出基于超级街区的路网多子区边界控制策略. 将城市区域路网划分为中心区、郊区及超级街区3个子区,结合宏观基本图(MFD)建立各子区交通流动态平衡方程;以中心区车辆出行完成率最高为目标,以边界收费费率和出、入口数量为控制变量,建立考虑车辆通道选择行为的路网多子区边界控制优化模型;并以实际路网数据为算例验证模型有效性.结果表明：边界控制策略下的中心区服务能力比无边界控制提高 7%;利用超级街区实现路网边界控制能够有效改善区域交通密度分布均衡性,提升路网服务效率;通过改变超级街区出、入口数量,实现边界控制兼备有效性和实践性.     

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。