城市道路网络OD估计模型及算法研究

考虑城市道路交通运行的复杂性,抽象出城市道路网络拓扑结构.通过布设检测器采集路段流量、转向比例等多源数据信息,在上述分析基础上,运用吸收马尔可夫理论对城市道路网络进行建模分析,将路段流量、转向比例、小区发生吸引量等参数联系起来,分别利用小区发生量和若干路段流量,得到交通流起讫点OD的不同估计模型,并给出相应算法.建立井字型路网仿真平台采集多源数据信息,求出马尔可夫转移概率矩阵,并用稀疏矩阵的形式导入Matlab编程仿真中进行一系列矩阵运算.数值算例表明,该模型能有效计算路段流量,进而提高OD估计精度.     

现代有轨电车与公交线网分层规划优化研究

结合现代有轨电车与常规公交的分层规划做出阐述,通过现代有轨电车与常规公交的不同服务特性来建立不同目标的模型,其中现代有轨电车可以承担较大运量,比较适合作为交通干线.因此以直达客流量最大为最优化目标,常规公交可采用了总成本较低的目标函数.在寻求线网模型解时,考虑到现实路网的复杂性和以后模型的适用性,采用了收敛较好的蚁群算法,对交通系统网络进行了优化布设.建立了一个微型路网来模拟对交通系统网络进行了优化布设,借助Matlab软件编程求解,来验证改进的蚁群算法计算的有效性.结合需求导向的规划思维同时考虑实际路线长度和交通小区OD量比对,线路是可行且最优的.最后在结合线路调整思路,增减和调整线路,得到微型路网下的现代有轨电车和公交规划图.该方法具有一定的实操性和合理性,可对线网规划提供一定的参考.     

基于交叉口多相位信号控制的路网容量

构建了一种用于描述交叉口多相位信号控制路网容量的双层规划模型.其中,下层模型是一个交叉口多相位信号控制路网用户均衡分配模型,用以求解给定信号配时参数和交通需求量下的路段均衡流量,该模型考虑了各相位下的信号延误.上层模型是一个非线性规划模型,模型以路网容量最大为目标,对信号配时参数和O-D需求量进行优化.双层规划模型采用基于灵敏度分析的BLABD算法求解,算法的主要思想是通过差商的方法估计路段均衡流量对设计变量的导数,从而将上层模型中未知路段流量函数展开为一个线性函数.算例分析结果显示,该算法能有效求解多相位信号控制路网容量问题,具有实用价值.     

基于上下车人数的公交客流起迄点估计方法

自动计数器(APC)系统可自动采集大量乘客上下车数据.APC数据以聚集的方式表示公交乘客起迄点(OD)交通流,因此,可用于估计公交OD交通流.据此,提出基于APC数据统计分布的公交乘客起迄点交通流估计模型,并开发高计算效率的HEM(heuristic expectation maximization)算法.在模型评价比较中,考虑了APC样本量、APC测量误差和OD调查样本量对OD估计精度的影响.结果表明,HEM法比传统方法更有效地利用APC数据,OD估计精度更高.另外,HEM法在计算效率和估计精度两方面都优于近年来新提出的基于仿真的OD估计方法.     

城市局域路网交通量与OD估计集成仿真方法

为利用有限的交通采集设备,实现全面掌握城市路网交通运行状况、快速有效制定管理措施的目的,提出了一种"封闭环"式检测线圈布设方式和城市局域路网交通量与OD矩阵估计方法.以交叉口转弯比例稳定性实证研究为基础,建立理论模型,并探讨路段分配流量和OD估计唯一性问题.采用蒙特卡罗法设计车辆转弯行为仿真模型,并提出了局域路网交通量与OD矩阵估计的集成仿真方法.实例研究结果表明,其在实际路网上有良好的适用性和可靠性,可为先进交通管理系统相关交通模型的建立和交通采集设备的布设提供依据.     

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。     

基于出行时间预算的多模式多类用户城市交通均衡分析

在道路交通与轨道交通组成的多模式城市交通网络中,考虑路径出行时间的不确定性,对用户的交通模式与路径的选择行为进行分析,建立基于出行时问预算的多模式多类用户均衡交通分配模型,设计基于路径配流的求解算法.研究结果表明:该算法适用于路径费用不具备可加性的交通均衡模型的求解;交通需求、路网降级及用户所需的可靠度水平对交通模式及路径选择均具有显著影响;随着交通需求水平的提高或路网降级加剧,用户选择轨道交通出行的份额增加,且可靠度需求较高的用户选择轨道交通的份额增幅更高.     

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。     

拓扑理论下乡村路网布局算法设计

乡村振兴背景下,乡村居民出行需求和乡村路网布局理论建设极为重要。为了提高乡村路网效率,设计基于拓扑理论的乡村路网布局算法。该方法考虑径向网络的拓扑结构,并计算了城乡交通的特征。根据特征计算结果,采用灰度相关分析方法计算了交通节点重要性指标的目标权值。结合交通节点的动态聚类结果,构建乡村道路布局规划模型,并以出行时间为目标求解该模型,完成布局规划算法的设计。结果表明,该算法在提高效率的基础上,较传统的样条法和GIS-TransCAD法,能够有效地改善城乡道路分布的平衡性和连通性。     

基于动态可达性的城轨末班车时刻表优化

对城市轨道交通动态可达性及末班车时刻表的研究,是优化轨道交通末班车换乘衔接,保证运输效益最大化的基础.首先,从点、线、面三个层面,在综合考虑路网静态拓扑结构及动态OD(Origin-Destination)客流的基础上,提出城市轨道交通动态可达性指标及其量化方法;其次,面向广州市轨道交通网络,基于OD客流需求进行网络客流加载并评价轨道交通网络可达性;最后,以动态可达性最大为目标,考虑各线路发车时间等约束,建立末班车时刻表优化模型,并以广州地铁为例,基于遗传算法对其末班车时刻表进行调整优化.结果表明:调整后广州地铁路网末班车静态可达性提高20.29%,动态可达性提高10.97个百分点,优化后的末班车时刻表能有效提高运输能力,该模型可为网络运营组织提供决策依据.     

基于车辆自动识别技术的动态OD矩阵估计新方法

根据车辆自动识别(automatic vehicle identification,AVI)技术检测的新信息,提出了利用AVI检测信息进行动态OD(origin-destination)矩阵估计的新方法.该方法以粒子滤波算法思想为基础,引入AVI检测的部分路径信息、动态行程时间信息以及检测器可测性判据,首先通过贝叶斯估计算法对路径缺失的车辆信息进行缺失路径范围确定和选择概率修正;然后利用蒙特卡洛随机仿真模拟任意车辆对缺失路径的选择,进而获得基于个体车辆部分路径的初始修复OD矩阵;最后运用AVI检测的流量信息校正初始修复OD矩阵,得到最终的OD矩阵估计值.以上海市南北高架快速路网为研究对象,分析了在不同AVI覆盖率和先验精度条件下的动态OD估计精度,结果表明在60％及以上的AVI覆盖率都能获取相当高的OD估计精度;即使在50％覆盖率和60％的先验精度条件下运用本方法进行OD估计,其平均相对误差仅为28.87％.同时本方法对OD先验信息的精度要求较低,能更好地满足我国目前OD基础数据精度不高的现实需求.     

多用户类弹性需求随机用户均衡模型及其求解

随机用户均衡交通分配模型统一了随机分配和Wardrop均衡的概念,可以获得更加符合实际的交通流分配结果.但传统的随机用户均衡模型既没有考虑弹性需求,也没有考虑出行者的社会经济特性.利用路网均衡建模理论构建了多用户类弹性需求随机用户均衡交通分配模型,证明了模型解的等价性和唯一性.基于无环简单路径搜索方法,设计了模型求解算法,并进行了算例计算与分析.     

容量限制非对称网络设计模型及算法

为了缓解交通压力，通常会对已有的路网进行改造以提高其通行能力， 针对这类带容量限制的非对称弹 性需求网络设计问题，提出了它的模型及算法．模型中上层同时考虑了增加新路段和对已有的路段进行扩容， 下层 是非对称网络的用户平衡问题，提出的算法克服了求解这类问题时计算量大及路径枚举等困难， 计算实例表明算 法是有效的．     

树状网络中最短接通时间的快速算法

针对文件分配问题,提出了一种求解树状网络中最短接通时间的快速算法.基于边着色和标号的思想,结合网络拓扑,将原来的网络分解为一系列更小规模的子网络进行处理.子网络对应的最优解逼近原始网络的最优解.理论分析和实验结果表明,在最短接通时间的计算精度略微降低的情况下,本文算法的计算复杂度为O(n).     

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.     

快速路通道动态OD流估计模型

基于快速路通道的主干道和匝道出入流量信息,提出了一个新的动态OD矩阵估计模型和在线估计算法.文中引入宏观交通流模型以计算旅行时间,并把模型参数也作为状态变量进行估计,相应增加了新的测量方程.该文构建了新的动态OD估计状态空间模型,采用了含有约束条件的Unscented kalman filter(UKF)算法,运用仿真数据进行评估,结果表明,即使在拥堵状况下,提出的模型和算法也能达到很好的精度.     

交通网络中动态起点-迄点矩阵估计的一种实用算法

基于广义最小二乘模型建立了一种带滑动窗的动态起点-迄点(OD)矩阵估计算法，可通过对路段交通量和行程时问的检测来估计时变的OD数据．对任意估计时段的OD流，通过假定各车辆问的时头距均匀分布且可按相同比例拉伸或压缩，得出模型中关键的分配矩阵的解析算式．该算法是一种递推的估计过程，仅需较少的先验信息而估计过程不会发散．滑动窗的引入可充分利用量测信息，抑制量测噪声．大量仿真实验表明，所提出的方法在估计精度上明显优于Cascetta的递推估计法，但计算量并无显著增加．     

基于车道级基础路网的微观交通仿真数据建模与应用研究

从满足微观交通仿真需求角度分析了仿真数据模型建模的要点,建立了包括基础路网模型、信号控制方案描述模型和交通需求模型在内的微观交通仿真数据模型。信号控制方案描述模型中,信号灯分配通行时权,信号灯组描述交叉口的通行规则。交通需求模型由交通小区和OD矩阵组成,交通小区定义OD矩阵的起终点,OD矩阵定义路网上的出行量。以VISSIM为例,研究该模型与微观交通仿真模型要素之间的对应关系,提取数据转换生成VISSIM仿真模型,论证了其用于数据提取和交换的可行性。     

城市交通网多车类备用能力模型与算法

考虑城市混合交通中公交车流的特殊性而建立了最优信号控制下的多车类备用能力模型来研究不同车类交通流之间的相互作用及对路网备用能力的影响．设计了带极值扰动的简化粒子群求解算法（dsP-SO）,模型约束的处理采用边界附近不可行解部分保留的方式,给出的算例验证了该算法求解约束双层规划模型的有效性．研究结果表明,起--讫点（OD）总流量的增减不意味着该OD上所有车类流量都随之增减,设置适当的最小OD需求量乘子能确保各车类用户的利益不受损害．     

基于停车换乘随机网络可靠性交通分配模型

针对目前大多数组合方式交通分配模型都没有考虑可靠性因素对出行行为的影响,提出了一个基于可靠性的组合方式交通分配模型.该模型考虑了组合方式出行下路网的随机波动因素,更好地反映了出行者方式、路径选择行为.基于K优路径和连续平均法,设计了模型的求解算法,并以上海北外滩实际路网为例,验证了模型的合理性和算法的有效性.与传统组合方式交通分配模型结果进行对比,分析了停车换乘措施的实施对减少交通拥堵、提高路段可靠性所起的作用,阐明了2种出行方式需求之间的比例与可靠性偏好因子和出行者需求效用因子的三维变化关系.