基于K-短路径的路网关键路段集合的辨识与分析

为了提高高速公路网络化运营监管与公众服务的水平,需要准确可靠地辨识出综合多种因素的关键路段,采用交通分配理论及K-短路径算法研究了路网运行关键路段集的辨识问题。综合考虑路网结构、交通需求影响、出行行为特征等多方面因素,以系统内所有用户的旅行时间为交通网络性能度量指标,建立了路网运行关键路段评价模型;考虑多路段失效的联合效应,提出了路段集的重要度评估模型及其求解算法。该模型相对于传统的结构可靠性模型,考虑了出行者路径选择行为影响和多路段失效的联合效应,更符合路网运行管理的实际需求。研究结果表明:在相同交通需求的OD对之间,结构密度较低的区域,被选中为关键路段集的概率大;合理的K取值得到的关键路段集与全路网分配所得结果相近,可有效提升计算效率;多路段失效情况下,路段的联合效应明显。     

基于对数正态和分布的路径行程时间可靠性模型

建立合理的路径行程时间可靠性评价模型,对于准确评价路网运行状态具有重要意义.根据对数正态随机变量之和的概率分布特性,建立了路径的行程时间可靠性评价模型.首先,通过曲线拟合,建立了路段行程时间的概率分布模型,结果表明对数正态分布的拟合效果最佳;其次,利用统计学理论,分别考虑路段相关和路段独立两种情况,建立了基于对数正态和分布的路径行程时间可靠性评价模型;在此基础上,对北京市西三环路径进行了实例分析,以检验模型的准确性.研究结果表明:模型能够准确的评价路径的行程时间可靠性;且路段之间存在弱相关关系,最合理的路段相关系数取值为0.2-0.3.     

预防城市公交网络拥堵效应的阻抗增加策略

为有效预防和减弱城市路网发生大规模拥堵时路网拥堵效应的传播,制定及时有效的交通疏导方案。基于道路交通网络级联失效,提出一种增加路段阻抗预防和减弱路网拥堵效应的策略,通过增加某些经常性堵塞路段的阻抗,降低这些路段的交通出行量,防止路段发生级联失效,保证路网的畅通。并通过试验分析路段阻抗增加对拥堵效应作用的不定性影响,建立阻抗增加路段和阻抗增加最优值的确定模型,从而使得交通疏导策略更具科学性和合理性。以某城市路网为例,通过改变不同路段阻抗增加系数ε,观察网络阻塞程度指标J的变化。实验表明,对比不同饱和度大小的路段阻抗增加策略,通过增加饱和度最大的失效路段阻抗能够有效降低路网的阻塞程度。该方法可以有效地预防和减弱城市道路网络拥堵效应,为制定及时有效的交通疏导方案提供参考。     

道路交通网络需求脆弱性指标的敏感性分析

针对路段型随机用户均衡模型,提出了将随机均衡状态下的加权平均出行成本作为交通网络效率的度量方法,应用泰勒中值定理,给出了基于该网络效率的需求脆弱性指标的敏感性分析,发现当起点出行需求量扰动不大的情况下,敏感性分析方法计算的需求脆弱性指标可以近似代替传统方法计算的结果.结果表明:需求脆弱性指标的敏感性分析方法是可行的,合理改善对该指标较为敏感的出行地区的交通出行量,可以提高整个路网的可达性,具有一定的普遍性和推广意义.     

基于路段流量平衡的转向交通量推算方法研究

在实际观测交通量时,因观测时间不同步、观测误差等原因导致路段出入口交通量不相等,而在OD矩阵推算研究中却要求路段交通量平衡。为解决这一问题,分别以推算简便快捷、流量均匀分配、减小流量变化率为依据提出三种路段流量平衡推算方法,应用MATLAB软件编写程序获得推算结果。同时提出三个评价指标,以验证平衡推算方法的可靠性。最后以实际三横三纵九个交叉口所组成的路网为例,运用提出的方法进行推算,结合实际情况评价分析后验证了本文提出的方法是可行有效的,其结果可用于路径流量分配,并为交通信号协调控制提供基础数据。     

基于路段流量相关性的检测器优化布设

根据路网中路段间流量的相关性,提出了一种路网交通检测器优化布设方法.通过路径-路段发生矩阵得到关键路段数量,并分析了网络规模、网络连通性、OD对数量及路径数量对关键路段数的影响;综合考虑路径覆盖率、道路等级、道路长度以及配套设施等因素,建立了最优关键路段组选择的多目标优化模型;提出了通过线性组合由关键路段流量推算其他路...     

考虑多车型油耗因素的路网收费优化模型研究

针对路网出行效率低下及其导致的燃油过度消耗等问题,基于对机动车油耗模型的分析,从节能降耗的角度建立了考虑不同车型的多车型最小油耗模型。进而构建多车型最优收费均衡模型,利用道路收费的方式控制出行者的路径选择行为,使出行者按期望达到的路段设计流量出行,最终达到路网平衡状态下总油耗量最小的目的。采用Frank Wolfe算法,通过寻找可行下降方向进行迭代求解。以某区域抽象公路网为案例进行分析,研究结果表明,通过制定合理的收费策略能够有效地调控出行者的路径选择行为,实现系统总油耗最小的目标。     

考虑路段时间可行域的随机后悔最小模型

传统的随机后悔最小择路模型在估计路段时间期望时没有考虑其可行域,与真实择路行为存在结构性误差。为消除误算路段时间不可行值对随机后悔最小模型结果造成的负面影响,本文构建了考虑路段时间可行域的随机后悔最小模型,并证明了模型性质,设计了求解算法。模型基于随机退化路网构建,在估计路段时间期望时通过对正态分布的行程时间双侧截尾,祛除了不合理时间区域对随机后悔模型估计的路径选择结果产生结构性误差。最后通过2个算例验证了模型和算法的有效性：首先基于不含拥挤效应的简单随机路网设计算例,结果表明路段时间可行域后,用户择路结果可能与传统模型估算结果相反;然后基于含有拥挤效应的Nguyen & Dupuis随机路网设计算例,结果表明随着路段7时间可行域上限增加,各条路径的随机后悔值、选择概率、期望时间和路段均衡流量产生了相应的变化。     

基于路段转移采样的最优路径集计算方法

为了不计算路段阻抗而获取起点到终点的多条最优路径，提出一种基于路段间转移概率并通过路段转移采样来计算最优路径集的方法(最优路径集路段转移概率法):首先，通过分时段、分区域来获取路段间转移概率，采用时段划分将交通状态随时间变化的影响纳入考虑，利用交通小区代替给定起点和终点，避免了路网中起点与终点数量巨大、特定点对之间数据量不足的问题; 然后，基于路段转移采样进行轨迹采样并获取最优路径集。该方法不需计算路段阻抗，对数据要求低，计算简便。案例分析表明:利用最优路径集路段转移概率法得到的计算路径与实际路径的涵盖程度高，区域划分大小对结果影响较小，时段划分可有效反应交通状况。     

震后城市路网关键路段识别

地震灾害会对城市路网带来结构破坏和功能失效,在震后初期资源有限的条件下,识别出路网中的关键路段以优先抢修,对恢复路网可靠性和提升救援效率至关重要.本文采用畅通可靠度作为衡量指标,结合交通需求和供给两个维度,构建评估城市路网抗震可靠性的贝叶斯网络模型,求解模型得到震后路网中的薄弱路段和重要路段,最后结合两者识别出震后路网中的关键路段,为决策管理部门提供震后应急救援和震前路网维护的理论依据.以某区域局部路网为示例,设定地震影响,定量分析该路网的抗震可靠性并识别出路网中的关键路段,验证该模型的可行性.     

考虑货车路径选择行为的高速公路拥挤路段收费研究

为降低高速公路拥挤路段中的货车混入比例,提高道路的通行能力及服务水平,通过构建货车的路径选择模型,分析高速公路收费费率对货车车辆路径选择行为的影响及不同费率的路网状态.首先,在对车辆路径选择行为影响因素进行初步分析的基础上,针对货车设置不同的出行场景,设计调查问卷和实施方案,以获取路径选择意向调查数据.其次,构建货车的公路路径选择NL(Nested Logit)模型,并对模型结果进行检验和评价.最后,以山东省高速公路网为例,分析高速公路拥挤路段不同收费费率对货车的路径选择行为产生的影响.结果表明:收费费率对中长距离出行的货车车辆路径选择行为较短途出行有显著影响,在拥挤路段仅针对货车车型适当提高收费费率时,在降低路段负荷度的同时可以增加路网收费收入.     

支座失效下基础隔震结构的损伤路径识别

为研究基础隔震结构的隔震支座意外失效后,剩余结构在三维地震动作用下构件的损伤指数和结构的损伤路径变化,利用三维整体结构弹塑性分析与抗震性能评估软件Perform-3D对隔震结构进行分析.通过对支座未失效和支座失效时的隔震结构的构件损伤进行损伤指标评价,比较构件损伤指标的大小以此来确定结构损伤路径的分布及变化规律.对一个6层的基础隔震结构进行分析,结果表明,角部隔震支座的失效会引起构件的损伤指标的剧烈变化,使得隔震结构支座失效位置上部构件的破坏路径成为主要的损伤路径.     

基于双向搜索的公交路径选择算法及优化模型

为了解决人们出行公交路径选择问题,分析了公交网络的特点,对最短路径常用算法进行比较,提出一种基于双向搜索的公交网络路径选择算法。为了选择最优路径,综合考虑出行时间、出行费用和换乘次数等因素,给出一个综合评价指数模型,并用算例对算法和模型的可行性进行验证。基于数据库理论,算法用数据库表示公交网络,用数据库查询技术实现最优乘车路经选择,易于实现,执行效率较高。     

路网拓扑脆弱性及关键路段分析

在发生地震等特大事件时,一条或多条路段可能完全丧失其功能,路网、起讫点对(OD对)之间是否连通成为最关键的问题.根据网络的拓扑结构来研究路网承受异常事件的能力.将通信领域内提出的最小割频度向量的指标引入路网拓扑脆弱性评价中,该指标对不同的网络具有可比性,能反映路网结构特征,并且能考虑路段本身承受灾害能力的差异对拓扑脆弱性的影响.给出网络拓扑脆弱性指标定义及计算方法,并用示例路网进行演算,结果表明该指标具有可比性和有效性.利用该指标对路网上的关键路段进行分析,并通过在指标计算中考虑路段抗灾害能力来评价路段抗灾害能力提高后拓扑脆弱性的改善效果.     

基于MFD的城市路网运行状态分析及关键路段辨识 —— 以青岛市为例

宏观基本图(MFD)是刻画路网平均流量和平均密度的关系模型,对路网运行状态分析、出行者路径选择和宏观交通控制有重要的作用。以青岛市台东商圈交通流检测器数据为基础,分析城市路网运行状态,并提出一种基于MFD的关键路段辨识的重要度指标,进一步识别路网中的关键路段。结果表明:青岛市台东商圈路网宏观基本图存在"磁滞现象",且在时间序列上呈现"M"状分布;据对其工作日、周末和节假日的宏观基本图分析,发现不同时段的路网运行状态存在差异;在关键路段的识别中,采用了MFD对比与重要度指标测算相结合的方法,验证了指标模型的合理性和准确性。     

动态路径诱导交通阻抗优化方法与实现

基于实时交通采集数据,获取合理动态规划最优路径,提出了考虑驾驶员出行行为因素的交通阻抗优化方法.研究了基于实时交通状态因素的动态路网优先等级指数的确定方法,重构了动态路径诱导交通网络模型,大大降低了路网的复杂度;基于多源实时数据,研究了动态路径诱导交通阻抗优化的计算方法,实现了路网的动态路径诱导,并通过GIS平台进行了仿真分析.该方法更符合驾驶员行为习惯,对于改进Dijkstra算法在动态路径诱导中的应用具有操作优势和显著意义.     

考虑异质出行者的道路收费路网流量演化模型

为研究道路收费路网的流量在出发时刻和出行路径上的逐日演化规律,根据时间价值差异将出行者分为3类,以历史经验学习更新出行路径相关参数,将时间价值与路段收费统一为出行成本,引入前景理论描述出行者的出行行为.以准点到达概率最大为目标,建立出发时刻的流量转移模型;以追逐路径前景值最大为目标,建立各出发时刻流量在路径间的流量转移模型;最后通过算例对模型和算法进行验证.结果表明:处于收费路段与时段的流量较小,流量向其他路段及时段转移;异质出行者与同质出行者相比,总体流量演化表现为转移次数更多、转移幅度更平缓.     

基于梯度提升决策树的城市车辆路径链重构

为了提取城市路网中车辆实际的行驶轨迹,支撑交通规划、设计、管理和评价等需求,提出了基于梯度提升决策树的城市车辆丢失路径链的重构方法。首先,根据车牌号码匹配目标车辆,以时间排序提取视频检测器获得的路径链,并结合交叉口邻接矩阵及路段行程时间估计进行路径链初次分离;然后,依据车辆出行特征和交通状况提取影响路径选择的关键特征,并基于此提出了基于梯度提升决策树的局部丢失路径链重构算法;最后,以某市南明区实际视频车牌识别数据为例,根据重构算法准确性和计算效率验证了文中算法与传统算法。结果表明,本文算法的重构准确率达到91%,对比传统算法,梯度提升决策树算法在车辆路径链重构方面有较大优势。     

基于EWM-TOPSIS的城市卡口地点车速数据诊断

为解决因交通信息监控设备年久失修导致时空数据不完备,对交通时空数据质量状况进行综合诊断,为后续数据质量恢复与应用研究奠定数据基底。首先利用地点车速数据的时序特性和箱线图判别准则(Boxplot)客观判别了问题数据类型,其次针对不同问题数据类型特点构建了多属性综合评价指标图谱,采用熵权法(EWM)为各评价指标赋予信息熵权值,利用逼近理想解(TOPSIS)评价法得到了各条路段地点车速数据的贴近度并给予排序,最后综合道路属性及贴近度排序结果评价了区域路网地点车速数据质量状况。以2021年乌鲁木齐市1周的原始卡口交通数据为例,对应不同问题数据类型提出了多个数据质量评价指标,利用多属性评价指标图谱及道路属性对EWM-TOPSIS综合评价方法进行验证。研究结果表明：问题数据判别算法能够精确判别出冗余数据、缺失数据及异常数据3类问题数据,对应的评价指标均值分别为5.66%、10.04%、5.04%,综合可用性指标均值为84.66%,各路段数据质量整体良好;利用EWM-TOPSIS综合评价方法得到的路段地点车速数据贴近度均值为0.25,区域路网地点车速数据质量指数均值为0.19,道路属性是影响区域路网...     

基于博弈的私营-公有混合路网定价

对"私营-公有"混合路网的收费博弈问题进行了研究并建立了模型,理论推导和证明了在由私营企业和公有企业控制的平行路网中,私营-公有企业收费博弈的均衡解的存在性和性质,比较了不同的博弈模式对社会福利、收费、流量等的影响.研究结果表明:寡头博弈下各路段将收取最高的费用,产生最低的总出行流量和社会福利;社会最优福利博弈各路段的收费最低,但是流量和社会福利最高;混合博弈的收费、总出行流量和社会福利介于其他2种博弈之间.最后通过算例探讨了平行路网中所有路段为对称时不同博弈模式的效率.