随机供求下的道路服务水平可靠性

目前对路网可靠性的研究主要集中在连通可靠性、行程时间可靠性和容量可靠性三个方面,但这些可靠性指标均不能综合反映路网的性能.为此本文从交通供给和交通需求随机性分析入手,借鉴可靠性理论,从出行者个体和网络管理者的角度出发,提出了服务水平可靠性的概念,拓展了现有的路网可靠性评价指标.通过将路段容量和交通需求简化为离散随机变量,基于路网最可能状态生成算法,建立了路段及路网服务水平可靠性计算的近似算法,最后在一简单网络上进行了计算分析.     

拥堵交通网络能耗节约边界信号优化方法

为了缓解宏观交通网络拥堵区的拥堵状况并降低机动车燃油消耗,首先依据路网状态划分的宏观基本图控制子区,建立了拥堵区边界车流平衡方程.其次将路网分为交叉口和路段两类,根据宏观基本图参数建立了网络能耗估计模型.再次以宏观路网出行车辆完成率最高同时能耗最低建立了能耗节约拥堵区边界双目标优化控制模型.最后以实际城市道路网络为测试对象,通过比较无区域边界控制、拥堵区入口Bang-Bang边界控制和本文提出的双目标优化控制方案,仿真结果表明:1)在高峰时段,双目标优化控制方法路网疏散能力比无区域边界控制、Bang-Bang控制分别提高20.14%、2.1%,同时机动车燃油消耗分别降低43.14%、24.48%;2)本文提出的双目标优化控制方法可有效改善拥堵区内外交通密度的均衡性;3)宏观路网拥堵区的边界控制可有效降低高峰期间拥堵区的拥塞程度,提高整个路网的疏散能力.     

基于信号配时优化的路网运行效益仿真评价

结合Synchro和Q-paramics实现了区域路网的多介信号控制交叉口配时协调优化及运行效益评价.选择长春市典型交通拥堵区域作为研究对象,分析现有的信号配时存在的问题;采用Synhro信号配时优化软件建立仿真路网,并对区域内主要信号交叉口的配时情况进行协调优化;选择描述交叉口机动车运行状态变化的控制延误、停车次数、95％排队长度三个参数评价了15个信号交叉口入口配时优化后的交通运行状态变化,并结合Q-paramics交通仿真软件对比信号配时优化前后的区域总体交通运行情况;结果表明信号配时优化可以改善主要交叉口入口的运行状况,并提高区域路网机动车14％以上的运行速度,并可以降低25％以上的延误时间.研究证明在协调区域交叉口信号配时状况的基础上对其整体优化,可以在不改变现有交通基础设施的基础上提高区域交通流的运行效率.     

大规模人群网络流瓶颈识别方法研究

在体育赛事、集会等场合,大规模人群沿路网流动过程中易发生拥塞并诱发恐慌、踩踏等严重事故.因此,理解网络结构对人群流动特征的影响,对大规模人群在网络上的流动进行有效的组织和管理十分必要.首先结合大型活动行人路径选择行为的一般特征,采用交通分配模型将大规模人群分配到具体的网络拓扑结构上,采用非线性行人路阻函数模拟人群拥挤效应;随后,计算路网流量增加条件下人群在各路段走行时间变化率,并提出以路段走行时间变化率排序作为各路段结构重要度排序的方法,据此计算各路段的鲁棒性,确定瓶颈路段.最后,以德国2010年"爱的大游行"踩踏事故为例,分析验证了大规模人群网络流瓶颈识别方法,研究讨论了对路网实施管控的流量阈值以及不同管控条件下网络流的定量演化规律,可为路网的科学管理和规划提供基础数据和理论依据.     

交通诱导系统路网状态描述方法及仿真研究

路网交通状态描述是智能交通诱导系统中非常重要的一个环节,对诱导效果有很直接的影响.文章对路网交通状态描述向量的构成及计算方法进行了研究,结合智能交通诱导系统短时交通流预测,提出了包含诱导单元所在路段综合饱和度、诱导单元下游路段综合饱和度和目标区域综合饱和度等分量构成的路网交通状态向量.提出了路段综合饱和度的计算方法,设计了路网相似状态合并规则,并对综合饱和度中路段权重的动态确定过程进行了研究,对路网交通状态描述方法的有效性及状态提取参数对诱导效果的影响进行了多次仿真试验,通过时仿真结果进行分析,证明了上述路网交通状态描述方法在智能交通诱导系统中是有效的.     

基于k-shell的城市路网关键路段识别方法

考虑到城市路网中不同路段所处的位置不同,其重要程度亦不同,将体现路段在路网中位置的k-shell值引入城市路网关键路段的识别中,提出了基于度+k-shell值的识别方法;该方法应用复杂网络理论对城市路网进行网络拓扑映射并分析网络特性,利用所提出的方法对网络中节点进行重要性排序,并分析依该排序的路段次序失效后对城市路网连通可靠性的影响;以西安市三环内路网为例,将文中所提出的方法与已有基于度值和介数值的测度方法进行了对比,表明基于度+k-shell值的方法较已有的两种方法能提高网络的连通可靠性。研究结果可为城市道路交通管理部门进行城市道路施工方案的优化、交通应急预案的制定等提供决策及理论支持。     

区域通行能力与出行时间可靠性综合仿真模型

在城市路网中,路段通行能力退化和交通需求随机波动都会增加路网的不确定性。为研究路网中单个区域的交通可靠性问题,通过采用区域备用能力作为综合性能指标,建立了度量区域交通服务水平的双层规划模型。基于此提出了区域通行能力和出行时间综合可靠度的概念及其Monte Carlo仿真算法。最后通过一个数值算例对模型和仿真算法进行验证,仿真结果说明了区域通行能力、服务水平与可靠性之间的相互替代关系。     

基于事件的交通拥堵模拟与消散策略研究

区域交通拥堵是通过排队链环逐级传播的,其结构类似于树结构分岔。如果不能实施及时有效的疏散控制策略,极有可能造成拥堵闭环。运用改进的中观交通仿真模型模拟基于事故的理想格子网络的交通拥堵形成和消散过程。依据交通拥堵传播的空间结构特征,利用禁止转弯(转弯禁限)与车辆途中更换路径的交通管制和诱导措施,首次提出了"树控制"策略缓解交通拥堵。仿真结果表明,合理应用提出的拥堵消散控制策略可以有效缓解交通拥堵的传播。     

基于储备容量的交通网络潜在瓶颈路段识别

交通网络潜在瓶颈路段是随着需求变化将来可能会成为瓶颈的路段.准确识别出潜在瓶颈路段并进行优化管理,可以更好地适应未来交通需求的变化.基于交通网络储备容量模型,提出了交通网络潜在瓶颈路段识别方法,并设计了储备容量模型的求解算法.算例分析比较了现状需求和路网可容纳最大需求下的交通均衡流量模式.结果表明,不能简单地根据现状需求去推断潜在瓶颈路段,而论文提出的方法可以识别出路网达到最大需求时的潜在瓶颈路段.此外,利用交通网络储备容量模型设计了一种次要潜在瓶颈路段识别方法,次要潜在瓶颈路段是在优化潜在瓶颈路段之后随需求增长新出现的瓶颈路段.算例表明该识别方法具有一定的适用性.     

基于闭合环路的自适应区域控制系统

研究SCOOT系统和SCATS系统性能优缺点,根据我国城市道路网系统的结构特点,设计了一种基于闭合环路的自适应区域控制系统.该系统以路网中的闭合环路作为控制子区,应用信号参数优化模型计算参数组合,对不同闭合环路进行协调控制形成预选方案,通过系统设定的面控率进行判断、选择,确定最终信号控制方案.通过实例验算结果表明本文设计的控制系统能有效的减少区域交通车辆总延误、减少停车次数,起到调节交通流、缓解交通拥堵、提高道路利用率的作用.     

城市道路交通拥挤收费的博弈分析

在分析城市道路交通拥挤收费基本原理的基础上, 应用博弈论的分析方法,针对用户之间的出行、管理者和用户之间的拥挤收费进行了博弈分析,探讨了影响道路拥挤收费的因素, 设计了基于博弈模型的拥挤收费算法.结果表明: 该算法可以给出不同程度拥挤道路收费的数值区间,对道路拥挤收费定价和交通管理有一定的实用价值.     

The Joint Control of Variable Speed and On-Ramp Metering for Urban Expressway

SYSTEMS ENGINEERING1. INTroDUCTIONThe urban expressway is a type of road facility on which vehicle can run at high speed. In recent years s thefacility is emerging in many metropolises throughout China such as Beijing, Shanghai and Tianjin. The urbanexpressway may be defined as a divided road facility with full control of access and two or more lanes for theexclusive use of traffic in each direction.However, the expressway was usually built at suburb, this may result in much acces…     

城市路网系统大气污染物排放量计算方法

为解决城市复杂路网系统特定时期各路段机动车大气污染物排放量的精确计算问题,提出一种新的机动车污染物排放量计算方法.首先构建路网拓扑模型;其次利用复杂管网液体流动模拟路网机动车流动行为,根据流动规律构建机动车流计算模型,并给出其求解算法-邻域自适应差分进化(NADE,neighborhood adaptive differential evolution)算法;然后结合排放因子计算机动车污染物排放量,并揭示其排放特征;最后以大西安主城区路网为例对该方法进行实例验证.结果表明:该方法计算结果贴近各路段污染物实际排放情况,通用性强,适用于复杂路网机动车流量和污染物排放量的动态测算.     

Congestion in Weaving Section at Right Exit of Highway with Two Lanes： a Semi-Markov Model

A semi-Markov model is proposed for congestion in weaving section at right exit with two lanes due to the method of cells modeling. The relationship among the arriving rate, turning-right rate, giving-way rate and the congestion states is hence formulated by using the generating function. The results are illustrated that the weak interruption on traffic flow may leads to heavy congestion in road network although the capacity of main way and exit is definitely greater than the traffic flow.     

基于Petri网的城市交通控制混合系统模型

城市道路交通信号控制是典型的混合动态系统,既包含连续状态变量又包含离散状态变量.本文归纳研究了信号控制交叉口群的主要构成元素：交通信号控制、交叉口与道路路段,其中交通信号控制与交叉口两个元素属于离散事件动态系统（DEDS）,而道路路段交通流属于连续时间动态系统（CVDS）.然后,应用混合系统建模理论,分别构筑了交通信号控制的petri网模型、交叉口的petri网模型、道路路段交通流的连续系统模型,以及交叉口petri网模型与路段交通流模型之间的接口.该模型具有既能够进行交通控制信号优化与交通阻塞机理解析应用,又便于计算机软件实现的优点.     

城市规模与城市交通发展的系统分析方法

给出的系统分析框架表明,交通强度与城市规模、交通强度与道路密度之间存在着正相关关系,道路密度受到城市国土资源的限制,导致城市规模存在发展极限.城市规模的发展一旦超出这个极限,必然会产生现实难于解决的交通拥堵问题.文中还建立了一个城市规模与城市交通协调发展及相互适应的优化模型,认为可以运用社会总成本来评价交通与城市规模的适应性.论文最后结合北京市的实际对以上方法进行了实例验证.     

基于环境保护的拥挤定价下公交收费策略研究

交通拥挤和污染是目前世界多数大中城市普遍面临的问题,公交优先和拥挤定价是针对该问题的有效管理措施.本文采用交通行为科学的理论和方法,从系统科学角度将环境保护、拥挤定价和公交收费等问题结合起来,设计了基于环保目标的拥挤定价下公交收费策略,解释了如何通过拥挤定价和公交收费等经济手段实现缓解交通压力减少交通污染的管理目标.本文以广州市为典型实例,进行了相应的策略分析.     

Modeling the congestion cost and vehicle emission within multimodal traffic network under the condition of equilibrium

Traditional system optimization models for traffic network focus on the treatment of congestion, which usually have an objective of minimizing the total travel time.However,the negative externality of congestion,such as environment pollution,is neglected in most cases.Such models fall short in taking Greenhouse Gas(GHG) emissions and its impact on climate change into consideration.In this paper,a social-cost based system optimization(SO) model is proposed for the multimodal traffic network considering both traffic congestion and corresponding vehicle emission.Firstly,a variation inequality model is developed to formulate the equilibrium problem for such network based on the analysis of travelers’ combined choices.Secondly,the computational models of traffic congestion and vehicle emission of whole multimodal network are proposed based on the equilibrium link-flows and the corresponding travel times.A bi-level programming model,in which the social-cost based SO model is treated as the upper-level problem and the combined equilibrium model is processed as the lower-level problem,is then presented with its solution algorithm.Finally,the proposed models are illustrated through a simple numerical example.The study results confirm and support the idea of giving the priority to the development of urban public transport,which is an effective way to achieve a sustainable urban transportation.