基于MFD的路网宏观交通状态及影响因素研究

从城市路网交通管理与控制的需求出发,引入交通流宏观基本图(MFD)模型,基于实测和仿真数据,开展对北京市西三环实际路网的宏观交通状态、时变特征以及影响因素研究.文中首先介绍了MFD模型及其矢量算法,利用实测数据建立西三环路网的MFD,基于Van Aerde模型标定路网交通流特征参数,对比分析路网平均流量-平均密度关系的时段分布差异,并得到宏观交通流的"磁滞现象";其次,证明了交通密度分布的不均衡性是影响路网宏观交通状态的根本因素;最后,利用Integration仿真研究了路网结构、交通需求以及出行路径对路网车流密度分布、宏观交通状态及其变化趋势的影响,以期为宏观交通控制、拥堵治理措施的制定提供决策支持.     

一种基于最短路博弈分配的交通配流新算法

交通流分配,就是将预测得出的OD 交通量,根据已知的道路网描述,按照一定的规则符合实际地分配到路网中的各条道路上去,进而求出路网中各路段的交通流量.而枚举OD对中所有的路径是进行交通分配的基础,对于大型复杂的路网,这项工作是比较困难的.该文提出了一种生成最短路径的方法,并结合博弈分配,将交通流分配在这些最短路径集上,避免进行大量枚举.文中将新算法与传统的logit分配算法做比较,最后用一个数值算例,说明了该算法的可行性和有效性.     

考虑交通流失效的快速路出口匝道信号控制优化

对快速路出口匝道及衔接区进行信号控制是解决该区域拥堵的有效手段,但现有研究将交通量视为已知及确定的,未能考虑交通流失效的情况,导致所得信号控制方案实用性不足。为此,在分析交通流失效机理上,研究交通流失效概率与交通量的函数关系;针对此交通特性,应用感应式信号控制方案,并编制了基于VAP控制模块的程序;以某城市出口匝道及衔接区交叉口为例,对该文所述方法进行验证。结果表明：当失效概率一定时,采用感应信号控制方案,与固定信号控制相比,平均车辆总延误、平均停车时间、平均停车次数均有较大改善;当失效概率变化时,各项延误指标呈随机变化趋势,但与现状相比均有明显改善。     

分区分层的动态最优行车路径算法

结合自适应信号控制系统和Internet的路由策略研究了动态行车路径算法,定义了路网结构图中的连线及其交通阻抗,介绍了根据实时交通数据预测连线交通阻抗的方法,提出并举例说明了分区分层的动态最优行车路径算法.连线交通阻抗包括行驶时间、停车线延误和拥塞延误3部分:以平均车速预测行驶时间;根据车辆到达率和信号参数分析停车线延误;根据交通调查结果估算拥塞延误.将路网分成若干区域,利用Dijkstra算法计算区域内从任一节点到另外任一节点的最优路径,在此基础上计算路网范围内从任一节点到另外任一节点的最优路径.     

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。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。     

基于博弈分配的交通配流新算法

交通流分配,就是将预测得出的OD 交通量,根据已知的道路网描述,按照一定的规则符合实际地分配到路网中的各条道路上去,进而求出路网中各路段的交通流量．而枚举OD对中所有的路径是进行交通分配的基础,对于大型复杂的路网这项工作是比较困难的．该文提出了一种生成最短路径的方法,并结合博弈分配,将交通流分配在这些最短路径集上,避免进行大量枚举．文中将新算法与传统的logit分配算法做比较,最后用一个数值算例,说明了该算法的可行性和有效性．     

基于路网效率的城市结点对外交通组织模式

为定量评价城市结点对外交通模式的合理性,考虑路网均衡状态下的出行成本、路网容量和服务水平等因素,提出了一种改进的路网效率测度指标.应用该指标构造测试路网,分析了不同交通量水平、不同对外交通需求结构下城市结点对外交通组织模式的适用性.研究表明:在城市内部路网富余通行能力不大的情况下,当干线公路交通量小于750 pcu/h时,干线公路可直接接入内部道路系统;当干线公路交通量在750~2 000 pcu/h且主要为出入境交通时,宜将对外交通引入城市结点快速干道系统,通过快速干道系统集中组织对外交通;当干线公路交通量大于2 000 pcu/h且存在较为集中的过境交通时,宜设置直接式过境通道分离过境交通.所提出的路网效率测度指标和研究结果对城市结点对外交通组织方案的决策具有指导意义.     

基于排队论的城市路网模式选择

假设相同道路用地面积下的4种路网模式,基于交通工程学的基础理论之一,排队论,分别计算并讨论以下两种情形4种路网模式中车流沿横向或纵向行驶产生的总耗时变化趋势:到达率相同,道路用地面积率持续变化;道路用地面积率相同,到达率持续变化.并对总耗时和趋势变化曲线进行比较、分析.结果表明:车流到达率不高,即交通量不大的情况下,低密度、红线较宽的路网模式(模式1)具备一定优势;当交通量增多和出现拥堵时,高密度的单行线路网系统(模式4)更具优势.关键结论可直接指导规划实践.     

高速公路大型车混入率与交通流稳定性关系

在分析高速公路上大型车移动瓶颈影响效应及其对交通流稳定性影响的基础上,选取跟车距离标准差、速度标准差、车辆变道率和平均延误作为交通流稳定性评价指标,以大型车混入率为研究对象,对基本参数、车辆参数和可变参数进行设计,对不同的交通量、单向车道数、纵坡坡度条件下的交通流运行状态进行仿真。研究结果表明:在交通量小于1 500pcu/h、车道数大于2、大型车比例小于60%、路段或路段坡度小于4%时未形成移动瓶颈,交通流稳定性高;随着大型车混入率增加(大于60%)、交通量大于1 500pcu/h、车道数为2、纵坡坡度大于4%的路段易形成移动瓶颈,车流的跟车距离趋向于大型车的跟车距离,速度离散性增大,稳定性降低;大型车混入率大于80%、交通量接近道路通行能力、车道数为2、坡度大于5%的路段,移动瓶颈效应会相互影响,严重时造成交通阻塞,交通流状态很不稳定。据此,将交通流稳定性划分4个等级。     

基于Vissim的高速公路施工路段服务水平的评价

建立了高速公路施工路段交通服务水平的评价指标体系和评价标准,采取多指标综合评价方法对施工路段交通服务水平进行评价,应用Vissim软件对典型双向四车道施工路段的交通运行状态进行交通仿真,并对仿真结果进行评价.评价获得顺利通过,说明了采用施工路段饱和度、平均车速、交通密度、平均行程延误4个指标作为高速公路施工路段交通服务水平的评价指标,采用综合评价方法对高速公路施工路段服务水平进行评价是可行的.     

考虑路侧停车需求的城市办公区单行交通组织优化

为提高道路网通行能力、缓解停车供需矛盾,从道路负荷度、车辆绕行及路侧停车需求三方面出发,构建针对城市办公区路网单行交通组织的双层规划模型。上层模型以最小干道路段平均饱和度、车辆最小绕行系数及最大停车泊位增长率为目标,力图优化单行方案以使目标函数最小;下层模型假定出行者遵循用户平衡分配原则选择路径,在此基础上设计遗传算法处理多目标问题。最后对北京市某办公区进行算例分析。研究结果表明:相较组织单行交通之前,干道饱和度明显降低,支路利用率显著提高;同时在保证较低的车均绕行距离的前提下,路侧可设置泊位数增大,支路可增设的路侧停车泊位为实施单行交通组织前的2.9倍。由此可见,研究提出的优化模型可为办公区等停车供需矛盾突出的城市中心区域组织单行交通提供理论支持。     

基于等效通行能力的施工区交通影响评价方法

随着我国机动车保有量的持续增长,现有的城市道路资源已不满足交通需求,许多城市都在对已有道路进行升级改造,频繁的道路施工对城市交通运行产生了巨大影响。针对城市道路结构特征,提出一种适用于城市占道施工区的交通影响评价方法。结合城市道路所具有的间断流设施特点,应用等效通行能力概念给出了等效饱和度城市占道施工区交通影响评价指标;基于改进的BPR模型,给出了适用于城市道路的行程时间计算模型,并给出了行程时间可靠性评价指标评价方法;综合考虑了平均延误、等效饱和度、行程时间可靠性评价指标,提出了城市占道施工区交通影响综合评价方法,从“点”、“线”、“面”三个不同维度给出了城市占道施工区交通影响评价阈值;结合交通影响评价阈值给出了城市占道施工区交通影响范围确定流程。仿真结果表明,本文建立的基于等效通行能力的施工区交通影响评价方法解决了已有方法计算难度大,难以应用于实际的问题,且综合不同层面给出了具体的交通影响评价阈值,克服了传统方法只从单一层面确定交通影响评价阈值的缺陷。     

基于机场跑道饱和度的空中交通阻抗建模

通过对空中交通阻抗基本要素的解析,参考道路交通BPR阻抗函数,提出了一种综合考虑起飞机场和降落机场跑道饱和度的空中交通阻抗函数模型以研究空中交通阻抗问题,为空中交通阻抗分析提供新的研究思路。采用南京禄口机场-北京首都机场的航班数据进行拟合分析,对模型参数进行标定。根据有无流量控制分别给出了仅考虑降落机场跑道饱和度模型的拟合结果并进行了参数检验,同时进一步与综合考虑起降机场跑道饱和度模型的拟合优度指标进行对比分析。研究结果显示综合模型在无流控情况下精度提升了11.9%,有流控情况下精度提升了16.7%,可以为空中交通管理提供参考。     

城市交通微循环网络设计优化模型

定义了交通微循环概念.建立了交通微循环网络设计双层优化模型,上层问题为在满足路段饱和度约束及最大改造能力约束的条件下使得交通微循环对环境影响最小、交通效率最高及投资最省;下层问题采用用户均衡交通分配来描述驾驶员的路径选择行为.运用功效系数法构造了多目标规划的评价函数,并通过遗传算法建立了模型的求解算法.算例表明,通过求解双层规划模型可同时确定交通微循环网络构成及各条道路改造后的通行能力.     

Constrained Newton Methods for Transport Network Equilibrium Analysis

A set of constrained Newton methods were developed for static traffic assignment problems. The Newton formula uses the gradient of the objective function to determine an improved feasible direction scaled by the second-order derivatives of the objective function. The column generation produces the active paths necessary for each origin-destination pair. These methods then select an optimal step size or make an orthogonal projection to achieve fast, accurate convergence. These Newton methods based on the constrained Newton formula utilize path information to explicitly implement Wardrop's principle in the transport network modelling and complement the traffic assignment algorithms. Numerical examples are presented to compare the performance with all possible Newton methods. The computational results show that the optimal-step Newton methods have much better convergence than the fixed-step ones, while the Newton method with the unit step size is not always efficient for traffic assignment problems. Furthermore, the optimal-step Newton methods are relatively robust for all three of the tested benchmark networks of traffic assignment problems.     

蜂窝移动通信中流动性业务的信道分配

通过对流动性力务信道分配问题的研究,阐明了在流动性业务条件下,混合信道分配能够达到最佳性能,提出了一种优化的混合信道分配（ＯＨＣＡ）方案,分析并给出了该方案中动静信道比的定量关系,分析表明：动态信道与信道的比列与业务量变化的大小以及相应的服务等级有关。通过仿真证明,该ＯＨＣＡ方案与现有的固定信道分配（ＦＣＡ）和动态信道分配（ＤＣＡ）方案相比,具有较小的呼阻率和较高的频谱利用率,可用来处理局部热点问     

混合信道分配参数分析及自适应混合信道分配方案

对混合信道分配（Hybrid Channel Assignment,HCA）中的动静信道比例与阻塞率之间的关系进行了分析,分析表明,不同动静信道比的HCA方案在不同的话务量情况下呈现出不同的性能,无法在各种负荷下均保持良好的性能,为此,提出了一种根据话务量变化自适应调整动静信道比例的HCA方案,该方案能够在各种话务量负荷下均保持良好的阻塞率性能,在话务量统计均匀分布的情况下,对此方案者了系统仿真,结果表明该方案比固定动静信道比例的HCA方案具有更好的话务量跟随能力和阻塞率性能。     

基于超网络的多模式交通的随机网络加载问题

基于超网络理论构建了城市多模式出行网络模型,同时考虑路径出行时间、换乘次数以及拥挤等影响因素,建立路径的广义费用函数。在此基础之上,重新定义了有效路径的含义。结合图论中深度优先遍历算法与回溯法的思想,提出有效路径的搜索算法,并通过改进的Dial算法实现对城市多模式出行网络上交通流的随机网络加载。最后,利用本文建立的多模式出行网络对算法的可行性和有效性进行验证。结果表明,该算法适用于求解城市多模式出行网络上交通流的随机网络加载问题,并且可以避免原始Dial算法在求解交通分配问题中可能出现的不合理结果。     

原状滑带土压缩回弹变形的饱水软化响应

为探究滑动带在降雨、地下水位变化下进行堆载、削坡对滑带土的沉降及回弹变形的影响规律,开展了饱和度变化下原状滑带土的压缩-回弹-再压缩特性试验研究。结果表明,原状滑带土先期固结压力随饱和度的增加呈幂函数减小,其在饱和度50-60%范围内速率降低尤为明显。饱和度变化对压缩指数影响有限,而对回弹指数、回弹模量、塑性变形量及再压缩比率的影响较大,随饱和度的增加,回弹模量呈指数函数减小,塑性变形量线性增大;再压缩比率指数增长,。通过电镜扫描试验,从微观上初步揭示了饱和度变化下原状滑带土固结回弹行为的演化规律。研究成果可为降雨与地下水位变化下坡体的变形分析及稳定性评估提供基础数据。