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。     

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.     

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。     

基于改进拉普拉斯中心性的高速路网状态识别方法

为提高高速公路网络运行效率,考虑不同路段对于路网运行状态的时空影响差异性,提出一种高速公路网络交通状态识别方法。定义路网各类型路段为节点及其状态计算方法,建立基于“改进拉普拉斯中心性”和“时空影响因子”的路网状态识别模型。其中,利用皮尔逊相关系数改进拉普拉斯中心性方法以评估节点自身影响,设计时空影响因子评估邻居节点影响;融合节点自身及邻居节点影响,建立节点权重系数模型;在以上基础上建立反映路网交通状态的综合判别模型。以京港澳高速徐水-清苑的高速公路网络为例予以验证,结果表明：在不同交通需求情景下,本方法能有效识别交通状态;对比TPI模型和VHT模型,本方法状态识别精准度均为最优,尤其是在交通需求大的情况下,对比稳定性较强的TPI模型,本方法准确率提升了2.8%,进一步证明了模型的适用性强,能够满足工程实际的需要。     

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...     

电网大停电交通拥堵度评估模型及方法研究

针对大停电事故对路网交通拥堵产生严重影响和恶劣后果的背景,根据交通流特性,从路段和交叉口两个方面建立基本路段交通拥堵度评估指标体系;同时提出大停电后各个评价指标的计算模型和量化方法。在此基础上,采用突变级数评价法对基本路段拥堵度进行评估;并以车辆行驶里程(VKT)作为权重对路网体系中各基本路段进行加权,进而得到大停电后路网的交通拥堵度水平。最后以典型大停电区域为例,对不同停电时间下路网交通拥堵度水平进行量化评估;且评估结果与有关交通部门的统计情况相吻合,验证了该评估模型和方法的正确性、实用性。     

诱导条件下的路网交通过饱和预防性控制

为预防路网局部过度拥堵导致路网大面积过饱和,分析了路段和路网的过饱和交通状态,提出路网过饱和状态判定及过饱和诱导控制策略启动时机的判定方法;基于有向图论,在固定交通需求条件下,以路段饱和度最大值最小化为目标,路段通行能力和路段流量平衡为主要约束条件,建立了交通诱导模型;以路段饱和度方差最小化为目标,路段通行能力和相位时长调整的极限值为约束条件,建立了交通控制模型;采用遗传算法进行求解。算例路网的试验对比表明,交通诱导使路网过饱和路段的最大饱和度有所降低,降低了19.6%;交通控制模型使各路段的饱和度均衡,标准差也有一定程度的降低,降低了12.9%;表明在交通诱导和控制协同管理下,路网运行指标有所改善,在一定程度上预能防路网过饱和状态发生。     

网络环境下公路节省时间效益的测算

为准确评估公路网的营运经济效益,选取最具影响力的指标因素即节省时间效益,作为测算对象.基于路网与单路时间效益测算方法的对比,提出了公路网按节点选择、路径选择、节省出行时间价值的时间效益计算方法,并以张家口市公路网为实例,验证了该算法的有效性.结果表明:该方法改进了以往研究中只计算单条路段的节约时间价值的弊端,重点分析了组成路网的各条路段间的时间节约模型计算方法；其中节点选择模型以人口、生产总值、公路客货运量为节点重要度计算指标,更能充分真实的反映张家口市路网各节点的区域特征；路径选择模型考虑出行者行为偏好,使得出行者的个人意愿从理性的角度得到满足,更符合实际情况且简单实用；基于节点重要度计算和最优路径选择,利用路段特性函数计算时间价值,充分考虑了路段与路段之间效益的影响,更显合理；路网节约时间效益测算方法更符合公路建成路网的运营状况,该方法可为公路网营运后评价提供理论支持.     

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.     

考虑路径冗余和出行效率的路段重要性排序

为合理评估交通网络中路段的失效对出行者路径选择及路网运行效率的影响,提出了一种综合考虑路径冗余度指数和出行效率指数的路段重要性排序方法。在路段失效前后两种情形下,采用基于可行合理路径的随机用户均衡模型进行流量分配和路径搜索,流量只能够在可行合理路径集上进行加载,当路径阻抗超过最短路径的容忍倍数时,路径流量为零,最终可得到路段失效前后可行合理路径数量的改变程度指标和个体出行时耗的变化程度指标。对指标进行z-score标准化处理后赋予相应的权重,得出路段重要性的综合评价值。采用Nguyen-Dupuis网络开展了测试分析,结果表明:该方法能够模拟路段失效后路网的变化情况并实现对路段重要性的排序,其结果可作为交通管理者拥堵防控策略的制定提供理论支撑,也能够为关键路段识别、道路封闭影响评价等提供理论依据。     

快速路与主干路立交方案设计

快速路与主干路交汇处交通繁忙,往往是道路设计的重点,在用地紧张、交通流量大地段,还需以立交形式通过。文章以南宁市白沙-壮锦快速路与主干路的设计为例,根据路口现状和交通情况,提出了四种能解决交通难题的立交方案,综合工程量、造价、对周边环境的影响及城市美观等因素,合理选择了其中一种方案作为设计方案。     

不同路况下路面附着系数实时估计

为了准确估计不同路况下的路面附着系数,提高汽车行驶的安全性与稳定性,提出了一种在制动工况下基于前后轮轮速和制动力矩估计路面附着系数的方法。首先,考虑汽车前后轴荷转移,在Matlab/Simulink软件中完成建模操作,创建关于双轮车辆制动的动力学模型;其次,将控制目标确定为汽车前轮以及后轮的理想和实际滑移率,建立理想制动力矩滑模控制器,对于汽车滑模控制器存在的抖振现象,通过积分切换面对其进行处理;最后,以前后轮轮速和制动力矩作为输入进行扩张状态观测器的设计,利用这一观测器观测路面附着系数相关值。结果表明,各种路况中的路面附着系数都可以通过上述手段进行准确估计,扩张状态观测器能够抵抗外界干扰,鲁棒性强。将扩张状态观测器用于路面附着系数识别的良好结果可为汽车稳定性控制系统的设计提供参考。     

路线线形与道路安全关系的研究

对国内外研究道路与交通环境对交通安全影响时常用的统计方法进行了简单的介绍 ,结合它们的优缺点提出了类前 /后分析法 ,并利用该种方法对太旧、沪宁、济青、成渝 4条高速公路历年交通事故统计资料进行分析研究 ,得出各种不同的主要线形特征关于安全特性的一些相关规律 ,为道路设计和规划的安全审查程序提供了相应的技术支持。     

基于场景匹配与可重构技术的自适应道路检测

车辆视觉辅助导航系统要求具有很高的鲁棒性和实时性。而视觉处理系统中,单一算法很难克服环境变化产生的影响,做到各种道路环境下的最优。针对目前这一研究难点,提出了基于道路场景匹配和硬件可重构技术的自适应道路检测方法。该方法基于道路场景分类来实现算法与道路场景的最佳匹配,利用可重构硬件来实现硬件算法功能的实时自适应重构,由此实现车辆视觉辅助导航自适应道路检测。实验结果表明:该方法具有检测性能好、鲁棒性强、实时性高的优点,检测正确率达到了90.17%,较好地解决了检测系统自适应性与实时性之间的矛盾。     

基于车道的道路数据模型

随着基于位置服务应用的不断推广,传统的道路数据模型越来越难以满足各种网络分析和车辆导航的需求。提出了基于车道的道路数据模型,以车道作为建模的基本元素,准确描述车道的属性信息,通过对同向车道的聚合来提高网络分析的效率,降低数据冗余。该模型既考虑了网络分析的速度效率,又顾及了每个车道的属性信息,扩展了已有的道路数据模型。