基于MPC的城市路网交通管控方法

在过饱和状态下,交通流的特征异常复杂,缺乏稳态交通流的概念.为改进城市路网交通的动态管控,引入模型预测控制(Model Predictive Control, MPC)方法.将动态扰动建模纳入MPC框架中,以更好地应对实际交通流的变化;通过改进存储-转发机制,建立更准确的区域交通模型,更贴近实际排队长度;提出一种分层优化的区域交通协调管控方法,以应对过饱和路网交通的挑战,为缓解网络局部交通拥堵、提升路网交通运行效率提供理论支持.     

基于路网可靠性的关键点段辨识——以乌鲁木齐市为例

传统的连通可靠度分析只适用于极端情况下的路网状态评价,而基于连通可靠度的关键节 点、关键路段的识别,能够分析常规条件下的城市网络可靠性。以乌鲁木齐城市路网为研究对 象,采用路网效能和路网效率为评价指标,辨识路网的关键节点和关键路段,并对所有节点和路 段进行统计分析。研究结果表明：在城市路网中起重要作用的节点或路段只占总体的很小部分, 而其余大部分对路网的影响是较小且相似的;由于老城区路网发展已近饱和,关键节点多集中在 此区域;城西开发区路网尚未完全形成,在未来发展过程中应重视该地区的关键点段,以防止出 现潜在的拥堵状况;关键路段中,除河滩路之外,其余多数为东西走向的道路。     

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交通拥堵评价指标主要用于描述整个路网或者某些特定区域的交通拥堵现象及其潜在规律.现有的研究方法能够从不同侧面反映交通拥堵现象,但不能从整体上多角度反映路网的拥堵状态,也不能够对整个路网实时运行状态进行动态跟踪.本文通过借鉴国外先进的拥堵指标体系,构建了一套符合北京市特点的交通拥堵评价指标体系.基于2011年和2012年北京各个环路检测器的数据,对北京市各个环路的拥堵评价指标进行计算和分析,我们得到了北京市道路网交通拥堵的潜在规律.     

基于交通限制的路网最优路径算法

为了解决车辆诱导系统中复杂道路结构表达及因为城市道路交通信号管理而产生的最优路径选择求解的复杂性,依据图论中最短路径算法的基本原理,提出了含有禁行路线路网的最优路径求解算法。以行程时间最少为目标,按照网络转化法把含有禁行路线的路网转化为不含有禁行路线的路网,采用邻接节点矩阵和邻接节点权矩阵实现了道路节点关系的表达,改善了传统的Dijkstra算法,将全局节点路径的求解转化为与求解节点紧密联系的局部区域求解,将所研究的网络转化方法和改进的路径寻优算法应用于车辆诱导系统。结果表明应用该算法能够在含有禁行路线的路网中求解最优路径,减少了问题求解的路网节点数,提高了计算效率。     

城市区域路网交通状态分析与评价方法

为提高区域路网交通状态判别的准确性,需要考虑不同路段、交叉口对路网交通整体运行状态影响作用的差异性。通过构建路网结构模型,建立路段和交叉口的交通状态模型,根据路网中各路段间拓扑结构关系,建立路网交通状态矩阵,用它来表示路网时空状态信息;考虑路网元素在路网中的道路等级以及影响作用的重要程度,建立路段和交叉口的权重系数模型。在此基础上建立反映区域路网交通状态指数的综合判别模型,确定路网交通状态级别。通过对区域路网的仿真,以平均行程速度为评价指标对路网交通状态进行分析,结果表明了该方法对区域交通拥堵状态判别的实用性和有效性。     

城市路网交通拥堵H-Fuzzy评判方法研究

根据城市路网交通拥堵的空间分布特点将路网交通拥堵划分为路段拥堵和交叉口拥堵,参考城市道路和交叉口服务水平的划分标准将路网交通拥堵度划分为堵塞、拥堵、较拥堵、较畅通、畅通5个等级,选取了路网交通拥堵的判定指标,运用层次分析法建立了路网交通拥堵的二级评判指标体系及相应的H-Fuzzy综合模糊评判模型,最后对一典型路网交通拥堵状况进行了判定,研究成果对于评估城市交通网络拥堵提供了一种有效的定量分析方法。     

快速路区域交通协同管控系统设计与实现

为提高路网运行效率、缓解交通拥堵,创新性研究快速路区域交通协同管控目标与策略,并开发快速路区域交通管理系统来落实控制方案.首先,依托上海城市快速路现有采集系统,补充车牌等区域交通流采集数据并建立实时研判系统;其次,与交警信号管理部门密切合作,共同制定控制目标与策略,并与实时研判系统对接;最后,设计研发快速路区域交通协同...     

基于空间流量度的城市路网关键节点挖掘方法

针对城市路网关键节点识别与管控问题中传统方法欠考虑结构、流量等多元因素影响,并引入了过多权重参数主观性太强等问题,引入了节点的空间流量度和网络结构流量熵两个新概念,构建了有向含权路网模型,提出了基于空间流量度的城市关键节点识别方法.以北京市四环内路网为例,计算了路网度分布以及速度分布,对比了不同方法的有效性.研究结果表明:方法能够同时识别出流量较大和结构重要的节点;此外,模型参数α增加和β降低有利于提高网络连通性能,但α增加和β降低不利于流量的均衡分布;文中方法和结果可为城市交通规划、设计和管理提供参考,对于缓解拥堵、提高鲁棒性具有重要意义.     

交通路况感知下的自适应动态路径规划方法

针对传统路径规划算法在动态网络中的时效性和可用性不足，本文提出一种适用于时变 路网环境下的自适应动态路径规划方法。通过引入动态网络流式图划分思想，构建一种分层路 网的状态树索引，有效降低了动态路网中路径查找的计算代价，并扩展了传统路径规划算法在动 态路网中的普适性。在此基础上，将区域路况的时空变化信息融合到索引树中，进一步提出一种 基于时空层次网络的路径映射方法。并按照访问节点的距离逐步收缩最小包含区域来减少路径 查找视野，将路径查找过程转化为在层次图中的小范围寻址。为适应路网动态变化特征，路径映 射采用多路并行的双向探测策略，使得路径搜索迅速收敛于一个最优解，在动态路况变化和旅行 代价之间寻求平衡。最后，结合北京市实时交通路网数据集进行实验评估，在查询性能和自适应 调整方面验证了所提出方法的有效性。     

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宏观基本图（MFD）存在于具有交通运行同质性的城市路网中,它可以用于路网的服务水平评估、区域控制和宏观交通建模.不同道路运行条件对MFD的形状存在不同的影响,进行MFD影响因素分析是应用MFD理论研究城市交通运行规律的前提.本文以广州市海珠区为研究区域,运用Paramics交通仿真软件对海珠区的路网进行建模,通过采取不同交通管控措施,分析MFD图形的影响因素.结果表明,MFD不仅是路网本身的性质,也是控制策略效果好坏的直接体现.同时,需求的剧烈变化、公交专用道的设置、车道禁行都会不同程度的影响路网的MFD.另外,制定交通控制策略时要优先考虑路网中的关键路段.     

基于交通功能分析的山地城市立交选型建议—以重庆市雷家坡立交为例

随着我国城镇化、机动化进程的不断加快,交通拥堵已经成为几乎所有中国大型城市功能正常运转的障碍。山地城市受限于地形条件,其道路交通尤为复杂,在交通运行上具体表现为:次支路网连通性差,路网流量不均衡,立交节点交通拥堵常态化。对于重庆等山地城市来讲,立交形式选择尤为重要,不仅要做到功能与等级相匹配,同时,还要考虑到对环境等方面的影响。在传统的非饱和流状态下,立交节点形式优劣的评价标准一般以效率优先为主,而对于商圈周围等拥堵"常态化"区域,交通运行常常处于饱和流状态,有必要通过信号控制等方式"截流分压",实现对整个区域的交通流量控制。     

基于复杂网络的城市路网结构分析方法(英文)

在城市道路网络的基础上,探讨了应用复杂网络理论的可行性和有效性。运用Dijkstra最短路径算法和Space L方法建立初始拓扑网络,并建立了节点度、边度和节点路阻的特性指标模型。在反映路网功能真实性的前提下,优化了拓扑网络,并以某市中心城区道路交通数据为例进行实例分析。分析结果表明:在初始网络中,节点度数的均值为2.850 0,标准差为0.670 8;节点路阻的平均值为84.680 0s,标准差为11.768 8s;在优化网络中,节点度数的均值为38.750 0,标准差为24.683 0,节点路阻的平均值为91.780 0s,标准差为18.862 8s;东西向边的平均度数为42.00,南北向边的平均度数为29.86,内部边的平均度数为55.00,外部边的平均度数为28.33。在优化网络中,当度数较大的节点在路网中失稳时,在非拥挤状态下,最短路径路阻增大,而在拥挤状态下,网络会瘫痪。度数较大的节点与真实路网中交叉口重要程度相符,能够体现交叉口重要程度的差异性。     

城市路网交通状态分析方法研究

城市路网交通状态分析是智能交通系统中具有理论和实际应用双重性的基础问题,是涉及多尺度、多变量、高度随机和时变的复杂系统分析问题。其难点在于如何建立交通路网模型、如何定义交通状态变量和如何分析路网交通状态。本文对这些问题进行了研究,从中观角度把交通路口参数归入到路段参数,从路段的角度再定义新的路段交通状态系数,并建立用于交通状态分析的路网交通模型。提出了基于可达矩阵的路口分层方法,使用该方法能够得出在不同路段拥挤程度之下的路口层次,得出路口可达性、路段连通性以及整体路网交通状态的判别结果,可以找出路网中关键路口、关键路段,可以得到交通状态的演变方式, 进而为研究交通拥堵形成机理奠定基础。这种分析方法可以直接应用于交通状态分析中,对交通诱导、旅行信息发布也有重要价值。     

基于畅通可靠度和拥堵分析的公路隧道改扩建决策方法研究

公路隧道作为公路网络中的重要节点,对于改善公路网络结构、提高公路运输服务水平发挥着重要作用,但也往往是交通拥堵频发的重要地点,成为公路网络的瓶颈。为改变目前公路隧道改扩建中缺乏系统性和整体性而导致的越改越堵、越堵越改的恶性循环的现状,提出畅通可靠度的概念,分析发生经常性交通拥堵时公路隧道区域的通行能力及其上下游区域的交通流参数（交通量、速度、占有率）特性,并对测试路网中公路隧道由四车道改为六车道对公路网络交通负荷的影响及改建的可行性进行分析验证．可为公路隧道改扩建提供参考。     

视角受限传感器网络强栅栏覆盖判定算法

栅栏覆盖研究如何分配网络时空资源来确保移动目标穿越监控区域时被监测．本文通过视角受限节点传感方向的调整,设计一种分布式算法以判定网络能否提供强栅栏覆盖．算法主要思想是利用节点及邻居节点的物理位置关系构建强／弱栅栏对．另外,本文设计贪心策略优先选择邻居节点数多的候选节点构建强栅栏路径．仿真实验证明：本算法可以较小代价判定并改善网络强栅栏覆盖性能．     

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。     

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.     

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本文提出了一套基于虚拟路网的容量均衡分析模型和方法。以虚拟路网（节点及路段）的交通负荷（V/C）为特征变量，采用虚拟路网PA反推技术与交通均衡配流组合模型，辨识路网的真实瓶颈点（段、区域），获得路网供需“均衡容量匹配参数”。以此匹配参数为准则，诊断现有路网的系统性缺陷。为评估城市干道路网与交通需求的宏观匹配水平、制定缓解交通拥堵对策和路网容量一体化均衡配置与改造，提供了新的系统分析理论和方法。     

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在路网规划中,路网关键断面的确定对于解决路网中的交通瓶颈问题有很大的帮助。路网关键断面问题可以转变为寻找路网最大流最小割的问题。本文首先对现有求解网络最大流的各种算法进行了分析和比较。然后,基于图论中的辅助图理论和求解最大流中的Dijkstra算法,得到了一种求解无向路网中最小割集较为简便的算法,即通过构造辅助路网,利用求辅助路网最短路的方法得到最小割集,即原始路网的最大流。在此基础之上,利用VC++计算机语言程序实现了该算法。最后通过对天津市公路网的分析,进一步对本算法进行了说明。通过比较可知,这种方法是一种确定网络关键断面较为简便的算法,并且会对交通规划与管理提供重要的理论依据和数据支持。     

基于轨迹大数据的城市交通感知和路网关键节点识别

结合城市道路网络的拓扑结构特征和交通流特性,建立基于有向加权复杂网络的城市交通网络关键节点识别模型.以兰州市连续7天的出租车GPS数据为基础,分析并可视化呈现兰州市在工作日和非工作日的城市交通流状态,并采用基于DWNodeRank的有向加权复杂网络关键节点识别方法对兰州市路网关键节点进行识别研究.本文研究方法和结果可为交通管理部门的规划、设计和管理提供科学指导.