城市道路施工区交通延误建模与仿真

随着城市的快速发展,为了提高道路通行能力,许多道路必须扩建,而施工区广泛存在于路段和交叉口区域,城市道路施工区将改变车道的宽度,对车辆的正常行驶产生一定的影响,导致大量排队和交通延误.针对城市路段施工区的交通流和交通延误进行了仿真,研究施工区域环境中不同因素对车辆延误的影响、机动车和非机动车到达率,分析了受施工区影响的入口交通延误的特征,施工区的尺寸与位置等因素对路段施工区交通延误的影响,提出了基于社会力模型的城市路段施工区交通延误分析方法,并考虑了路段施工区长度、施工区宽度、大型车比例将对路段施工区的交通延误和平均通行速度产生显著影响.模拟结果表明,本文建立的基于社会力模型的施工区交通延误计算方法具有良好的适用性.基于分析结果可制定合适的交通管理措施,减少路段施工区的交通拥堵降低延误和事故率.     

快速路上匝道瓶颈路段异质交通流演变规律

为了掌握快速路瓶颈路段异质交通流的演变规律,以缓解交通拥堵,本文以快速路上匝道瓶颈路段为研究对象,构建了考虑安全距离的改进NaSch上匝道模型,利用数值仿真,对不同场景交通流演化过程进行系统性研究。仿真结果显示:在不同条件下,异质交通流中自动驾驶车辆比例的增加对瓶颈路段交通运营状态影响结果各异。在自由流阶段,自动驾驶车辆比例的增加对快速路瓶颈路段运营通行能力的增加无显著影响,自动驾驶车辆比例取0.9时,瓶颈路段运营通行能力反而降低了2.48%;在交通拥堵状态下,当异质交通流中自动驾驶车辆比例达到0.7及以上时,才有助于交通拥堵的消散,且其临界值随交通拥堵状态程度的提高而增大;当交通密度达到100 veh/km以上时,自动驾驶车辆比例的增加无法实质性改善瓶颈路段交通拥堵状态。研究结果可为异质交通流环境下的快速路上匝道瓶颈路段的治堵策略提供理论依据。     

时变路网双目标动态路线优选有约束A*算法

为了解决现有交通时变网络(网络中的路权为时间的函数)模型中计算所得的最短路不稳定的问题,构建符合首进首出原则的时变网络,进而将时变网络扩展为一系列静态网络,并在扩展的静态路网上应用A*算法求解时变最短路;同时,为满足用户多重喜好,借助道路延误风险分析,设计有约束的时变A*算法,在路径寻优过程中对高延误风险路段进行启发式规避,从而实现在绕行许可范围内有效减少延误风险的可靠路径的快速搜索。数值试验结果表明:本算法由于利用了离线计算的信息,大大增加了有约束的动态A*算法的效率;考虑了阻塞发生的可能性,提高了导航的准确性,减少了出行延误风险;该方法具有路径搜索速度快、可有效避开延误高风险路段的优点。     

瓶颈路段交通流特性模拟分析

城市道路中的交通信号灯、车辆限速、上坡路以及道路缩减等都可能引起道路的通行能力受到限制,从而形成城市路网中的瓶颈,成为影响交通畅通的一个非常重要的因素。本文选取由于道路施工引起的瓶颈路段作为研究对象,研究了瓶颈路段驾驶员驾驶特性对交通流的影响,分析了侵犯驾驶行为对交通堵塞的影响;利用vissim仿真软件对瓶颈路段的交通流进行了模拟,对交通拥堵的形成、传播和消散规律进行了研究,并将模拟结果与调查结果进行了对比分析,显示了模型的可靠性。     

考虑相关性的雨天城市道路交通拥堵概率预测

雨天城市道路交通拥堵频发,交通运行在道路网络各路段间的交互影响较晴天明显增强。本文针对传统出行时间预算模型应用的局限性,考虑雨天各路段间行车延误的相互影响,改进了走行时间方差的计算方法,提出一种雨天城市道路交通拥堵概率预测方法。选取南京市某行车路径进行验证,通过4种工况、3种模型走行时间的比较,发现考虑相关性的分段组合模型更接近整体路径分布情况,且拥堵概率预测准确率大于90%。研究结果表明:本文提出的预测模型能有效预测城市道路雨天拥堵情况,可为雨天道路适应性评价和交通管控提供依据。     

带转向延误的拥挤交通网络配流模型及算法

为了更加真实准确地反映道路网络的交通流状态,该文综合考虑拥挤交通网络的特点,建立了带转向延误和通行能力限制的交通网络配流模型,模型中路段和转向通行能力约束条件的Lagrange乘子等于因交通拥堵而产生的排队延误。该文采用动态罚函数算法,将原问题转化为一系列不带通行能力限制的传统交通分配问题进行求解,随后以Nguyen Dupuis网络为算例进行测试。计算结果表明:当流量达到通行能力时,排队延误就会产生,平衡流量满足Wardrop均衡准则。该模型能够很好地反映拥挤交通网络流量特点,提出的算法也具有很好的收敛性能。     

非对称网络容量约束用户均衡交通分配仿真算法

针对非对称网络路段容量约束交通均衡分配模型计算困难,设计了一种带路段容量约束的用户均衡交通分配仿真算法。在算法迭代过程中,将按全有全无法在当前最短路上分配流量与前一轮迭代所得到的流量加权组合,各O-D对的组合系数依Logit模型来确定;并不断自适应调节路段排队延误因子和误差因子来模拟实际路段行驶时间,使路段流量逐步低于路段容量,从而达到广义用户均衡,克服了容量约束均衡分配计算量大及Logit随机分配法要求枚举所有路径的困难。随后证明了算法的收敛性,并对一个小型路网进行了数值试验。     

视频交通动态信息采集系统

该系统是利用视频技术、计算机技术、现代通信技术等，实现对城市道路交通动态信息的快速采集、可靠传输；将所观测路段的交通数据，如：车流量、车速、车辆类型、车队长度等，及时上传至交通指挥中心；指挥中心迅速采取决策，疏导、管理该路段的交通状况，有效提高道路使用效率，缓解交通拥堵，减少停车、排放所引起的环境污染。该系统的应用将大大提高道路交通管理的信息化水平，对人们出行、物流运输管理、规范交通秩序有重要意义。     

综合考虑早晚高峰交通流特性的可变车道布置方案

城市中早、晚高峰时期的"潮汐交通"现象严重影响了交通系统的效率.为了缓解早、晚高峰时期交通不平衡现象造成的交通拥堵和道路资源浪费现象,从网络的角度出发,提出了缓解路段交通流不平衡的可变车道调整方法,并构建了双层规划模型.其中上层模型寻求最优的可变车道布置方案,以最小化网络的总出行时间,下层模型根据用户平衡模型进行交通流分配.为求解所提出的模型,设计了嵌套Frank-Wolfe算法的遗传算法,并基于经典的Sioux Falls网络进行了数值试验.结果表明:采取可变车道布置方案后,网络出行者的总出行时间大大降低;在允许的投资费用下,尽可能多地设置可变车道可为网络高效运行发挥积极作用.可见提出的模型可为交通管理者改善交通网络运行效率提供理论支持.     

考虑非机动车流影响的微循环路网组织优化

为提高道路网通行能力,缓解干道拥堵,提高支路利用率,研究了非机动车流对机动车流的影响,并构建了影响模型,对机动车流的路阻函数进行改进。使用改进后的路阻函数构建微循环路网单向交通组织双层规划模型。上层模型以路网交通效率最大,干道平均饱和度最小和微循环支路平均饱和度最小为目标; 下层模型是基于用户平衡分配的交通流分配模型。采用遗传算法对模型进行求解。最后以北京市西三旗地区某微循环系统为例进行算例分析。研究结果表明:实施单向交通能够有效降低干道饱和度,提升支路利用率,平衡道路资源使用。在不考虑非机动车流影响时,进行单向交通组织的路段为9条,考虑单向交通影响时,进行单向交通组织的路段为4条,仅有两条路段重合,两种情况路网组织方案差异明显,所以应在实际路网优化时考虑非机动车流的影响。可见,考虑非机动车影响的微循环路网组织优化模型能够为实际单向交通组织提供理论支持。     

基于优先级的航班到达调度算法

随着空中交通流量的迅猛增长,终端区空中交通拥堵以及由此导致的航班延误现象日益突出,甚至危及航空安全,航运效益也随之受到巨大的损失。作为终端区流量管理的核心,航班到达调度旨在为终端区待着陆的航班安排合理的着陆顺序和降落时刻,在确保安全的前提下提高进港航班运行效率。基于优先级思想,文章提出了PBSA和PBSA-CPS两种航班到达调度算法,并引入约束位置交换概念,以提高调度结果对于管制员的可操作特性。最后以首都机场为例进行了仿真,并与现行的先到先服务算法FCFS进行了对比。仿真结果表明,通过对航班赋予相应的优先级,有助于优化调配到达航班队列的降落时隙分配结果,提高终端区运行效率,减少延误损失。     

环形放射状路网拓扑结构交通拥堵特性

考虑交通出行需求和路网拓扑结构,研究了环形放射状路网上的交通拥堵特性。基于国内7个城市的出租车乘客OD数据分析,研究了出租车用户群体出行距离分布特性,建立了一种基于OD分布的交通需求生成普适性模型。在此基础上,研究了特定需求分布下规则网格状和环形放射状两种典型路网结构的交通拥堵特性。结果表明在满足特定OD直线距离分布的交通需求下,环形放射状路网拓扑结构能有效减少网络拥堵时间,节约交通出行成本。     

基于空中交通流的空中交通网络拥挤程度评估

为解决空中交通流量日益增多导致的空中交通拥挤和拥堵问题,本文从空中交通流角度出发,区分空中交通拥挤和拥堵,通过建立拥挤程度评估模型来评估空中交通网络中拥挤程度。首先从容量和流量的角度区分并界定空中交通拥挤和拥堵的概念,同时借鉴道路交通思想,将空中交通分为畅通、正常、拥挤和拥堵四种状态。然后从空中交通流角度分析判定空中交通拥挤,提出拥挤状态门限区间,建立多种情况下的空中交通拥挤评估模型。最后引用某大型繁忙机场某时段的航班数据作为算例。结果表明,所建立模型可以用来评估空中交通网络拥挤程度。     

基于推出率控制的机场拥挤管理策略研究

当机场产生拥挤或将要产生拥挤时,持续的航班推出滑行势必会造成拥挤程度的恶化,进而增加离场航班在滑行过程中的滑行等待时间。滑行中航空器的发动机是不停歇的,滑行时间的增加意味着燃油消耗增多以及排放物的增加。针对这个问题,提出通过对离场航班的推出率控制来缓解机场拥挤,减少离场航班的滑行等待时间。首先对北京首都机场历史运行数据的统计分析,探索了当前离场航班滑行量与未来15 min进场航班量以及未来15 min起飞率三者之间的规律,提出推出率控制策略及实现方法;然后,设计了推出率的辅助计算程序。最后使用SIMMOD仿真工具对北京首都机场进行建模,并对繁忙时段实施推出率控制。仿真结果显示:通过对离场航班实施推出率控制,选取时段中场面推出滑行量被控制在一个相对较低水平。该段时间内408架次航班平均每架次仅等待了3.3 min,但总的滑行时间减少了63.2 h。     

空中交通网络流系统拥堵程度评估

为解决日益严重的空中交通拥挤和拥堵问题,提出从空中交通流的角度出发,区分界定空中交通拥挤和拥堵,并建立拥堵程度评估模型来评估空中交通网络的拥堵程度。空中交通拥堵发生时可将系统划分为非延误部分和延误部分,建立拥挤程度评估模型评估空中交通网络的拥挤程度,建立延误程度评估模型评估空中交通网络延误程度,对两个部分分别赋予不同权重建立空中交通网络拥堵程度模型。最后采用某大型机场发生的某次空中交通拥堵作为算例数据,结果证明了模型是可行的。     

城市交通拥堵传播规律与消散控制策略研究

解决城市交通拥堵的关键是深入理解城市交通拥堵的形成机理与演变规律,从而制定科学的管理控制策略.本文首先介绍了城市交通拥堵基本概念,以及城市交通拥堵传播规律与消散策略的最新研究进展,在此基础上重点介绍了本课题组在城市交通拥堵传播规律与消散控制策略方面的研究成果.包括采用微观与宏观相结合的方法建立拥堵传播模型,分析突发事件所导致交通拥堵传播规律,交通需求增长所导致拥堵瓶颈识别,提出动态拥堵消散控制策略.     

多方式交通条件下基于策略的公交定价方法

本文研究基于策略配流的公交定价方法。首先考虑基于策略的公交配流方法,研究票价变动对于公交网络中乘客需求量和公交运营商总收入的影响,在弹性需求条件下得到运营总收入最大时的最优票价。然后,在多方式交通条件下运用Logit方式分离模型分析票价变化对公交流量、公交需求比例和公交运营收入等的影响,确定了考虑公交公益性的最优票价。最后,在一个简单的公交网络上验证了该方法的实用性和有效性。     

基于数据包网络分析法和TOBIT模型的机场客运效率修正评估方法

以2008-2019年京津冀区域的9个机场为例,探索基于三阶段DEA和TOBIT模型的高铁影响下机场客运效率修正评估方法,主要工作包括：采用DEA-BCC模型在第一阶段直接评估城市经济结构输入变量对机场客运综合技术、纯技术和规模三个效率的影响,采用SFA回归分析模型在第二阶段剔除高铁环境变量对输入变量的影响,再次运用DEA-BCC模型在第三阶段根据调整后的输入变量重新修正机场客运效率, 运用TOBIT模型回归分析输入变量与修正后机场客运效率间的关系。研究表明：(1)除了首都机场之外,大部分机场在多数年份的机场客运效率不足；(2)各个机场在不同年度的客运效率变化趋势各具特色,如滨海机场总体趋势上升,首都机场反复波动趋于效率均衡；(3)考虑高铁对民航影响后,各个机场在不同年度的第一和第三阶段客运三个效率之间呈现相同、增加、减少、或保持微变,如：2009-2011年首都机场保持不变。     

机场航班延误优化模型

针对空中交通日益严重的航班延误,给出了一种机场航班延误优化模型.模型将机场的到达和出发视为密切相关的两个过程,考虑了具有连续航程的航班(到达和出发均由同一架飞机在当天顺序执行)及其到达和出发过程之间的相互影响.模型还充分考虑了机场容量、需求以及天气等因素的动态特性,在达到和出发过程之间实现流量分配的协同决策.在机场延误不可避免的情况下,该模型可以为管制员提供未来一段时间内的流量分配优化方案,尽量降低延误的后续影响.最后,结合中国某国际机场的实际数据,利用遗传算法对模型进行了验证,取得了很好的效果.