基于传输贡献矩阵的城市路网节点重要性评估方法

 在城市道路中,通常采用交叉口流量或道路连接数等单一指标确定路口重要性,很难保证突发事件下道路网络运行的可靠性。鉴于城市道路网络的无标度特性,以交通阻抗为权重,将城市道路网络抽象为加权网络,提出节点重要度传输贡献矩阵方法,评估道路交叉口重要性。该方法综合考虑交叉口所处路网位置、道路连接数及关联路段交通阻抗,采用节点效率值表示其位置信息,通过融合节点度值和交通阻抗值,构建交通信息传播过程中节点之间的重要度关联,以表示相邻路口间重要性依赖关系。以天津市区域路网为例计算各交叉口重要度,采取连续移除重要节点方式,模拟连锁故障过程,并将结果与节点收缩法进行对比。实证分析表明：在移除最重要的8个节点后,路网最大连通子图规模较节点收缩法降低9.10%,验证了该方法的有效性。     

基于节点修复效果的故障路网修复策略

路网发生大规模拥堵时,应制定交通疏导策略有效地疏散交通。基于道路交通网络级联失效,提出了一种拥堵路网的修复策略。首先建立节点失效、节点修复效果的评价指标,然后依据失效节点修复效果后路网阻塞程度指标对节点重要度进行排序,最后按照节点重要度排序制定修复策略和路网失效节点的修复流程。试验结果表明,与节点的随机修复策略和基于节点度的节点修复策略相比,本研究提出的基于修复效果的节点修复策略更能有效地疏散交通。     

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。     

城市快速路布局方法

为了使城市快速路网规划符合城市发展的需要，提高城市路网的整体效益，分析了城市快速路的功能、适应性与快速路网布局的现状，把公路网规划中的节点重要度理论和交通区位论中的交通线干涉理论引入到城市快速路体系规划中，计算路网规划方案重要度，采用层次分析法对规划方案进行了评价。评价结果表明：优选规划方案符合城市规划专家的直观判断，为城市快速路线位布局规划提供了理论依据。     

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.     

单向交通规划方案的路网容量判别法

单向交通组织规划改变了车流原有的运行状态,使得路网中各路段的交通流量和行车速度发生变化,单向交通影响区域的路网容量发生相应的变化。在已知规划区域节点0D的条件下,通过交通仿真获得单向交通规划方案的各路段的交通流量和运行车速,利用时空消耗法,计算出单向交通和双向交通组织状况下的路网容量,再运用比值法建立了单向交通规划方案的路网容量辨别模型,对单向交通规划方案的路网容量进行判别.     

基于MPI的并行算法在交通仿真中的应用

针对在单个处理器上大规模路网实时仿真效率低下的情况, 研究了用MPI/OOMPI并行计算库搭建交通仿真集群系统, 建立了交通路网仿真数据结构.使用正交递归对分法把大规模交通路网分割成若干子网, 使每个集群节点处理1个子网, 有效地把计算负载转移到各个节点上. 实验结果表明, 该方法较好地满足了大规模路网仿真的需要.      

道路网络中门到门包含重复节点的最优路径算法

设计了用于包含交通约束的受限路网中基于兴趣点(PO I)的门到门包含重复节点的寻路算法。首先利用距离最短准则建立PO I和路网间的临时拓扑关系,然后根据受限路网中最优路径的结构特征,构造包含驶入路段的节点进行寻路拓展,以此为基础进行标记设定广度优先搜索,即可获得门到门包含重复节点的最优路径。在道路密度较大的北京市路网中的试验结果表明,该算法能够根据交通约束规划出实用的最优路径,对于长度约60 km路径的计算平均耗时在3 s左右,可以满足车辆导航应用的实时性要求。     

道路网络中门到门包含重复节点的最优路径算法

设计了具有交通约束的受限路网中,基于兴趣点(POI)的门到门包含重复节点的寻路算法。该算法首先利用距离最短准则建立POI和路网间的临时拓扑关系,然后根据受限路网中最优路径的结构特征,构造包含驶入路段的节点进行寻路拓展,以此为基础进行标记设定广度优先搜索,即可获得门到门包含重复节点的最优路径。在道路密度较大的北京市路网中的试验结果表明,该算法能够根据交通约束规划出实用的最优路径,对于长度约60km路径的计算平均耗时在3s左右,可以满足车辆导航应用的实时性要求。     

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.     

高速公路收费站车道功能及方向优化模型

为解决临近城区的高速公路收费站节假日潮汐拥堵问题,通过动态调整收费车道使用功能和切换车道收费方向,提出了收费站车道类型及收费方向控制方法,并给出了相应的收费车道配置流程。结合排队论,考虑车道控制约束,以收费站运营成本、用户延误成本和收费站免费放行损失成本之和最小为目标,构建车道功能及收费方向优化模型。研究结果表明：双向收费车道需设置在收费广场中间,收费站拥堵免费放行位置以在用车道平均排队车辆数5～10辆为判定标准;与不可切换收费方向的传统方案相比,车道控制方案通过平衡出入口交通需求,动态调整车道方向,提升了收费站通行效率;系统成本随电子不停车收费(electronic toll collection, ETC)使用率的增加、交通需求的降低而减少;车道控制方案的系统成本不大于传统方案,且存在潮汐车流时,车道控制方案效益提升更加明显。所提出的车道控制方法能适应不同流量场景,对收费站车道开放和“潮汐车道”设置具有指导意义。     

山西省高速公路网布局探讨

综合考虑山西经济发展水平、产业布局特点、未来经济发展战略、路网发育形态等诸多因素，采用交通区位法和节点重要度法相结合，对山西省高速公路布局进行探讨。采用交通区位法得出山西省高速公路的大致走向，再通过节点重要度法计算出路线重要度最大树，最后将两种方法得到的结果叠加。在此基础上，对路线进行优化，得出了山西省高速公路最终布局结果，即“人字骨架、九横九环”，总里程4050km．该结果已被山西省国民经济“十一五”发展规划采纳实施，目前已建成高速公路1752km。     

交通运输网络节点重要度评价体系研究

节点重要度评价是交通运输网络规划的基础性工作.交通运输网络是复杂加权网络,它的节点重要度不仅与路网拓扑结构有关,还与阻抗和运输能力密切相关.借鉴复杂网络和通信网络的研究成果,结合交通运输网络特性,提出交通运输网络的节点重要度应该从拓扑结构、最短路径和运输能力三个层次上分析.并根据交通分担率和失效后果来界定节点重要度,分别引入和建立了相应的重要性指标,形成较为完整的评价指标体系.     

基于驾驶人出行心理的道路网指路系统设计

为解决指路系统设计问题,立足于道路网,应用驾驶人出行心理学基础理论,对指路信息进行了分级,提出了道路网节点分级划分方法,并在此基础上从系统论角度出发,建立了以"一级、二级节点指路系统为主,三级节点指路系统为辅"的指路系统设计原则和方法.结果表明:该方法能够引导驾驶人正确行驶,减少无效交通,保障路网交通安全,提高路网运行效率.     

城市主干道路网的复杂网络特性

以复杂网络理论为基础,把复杂网络与城市交通网络结合,研究城市主干路网的空间拓扑结构以及路网结构特性.以大连市主干路网为例,通过Ucinet计算城市主干路网的节点度、聚类系数、平均路径长度、网络效能等基本参数并绘制图表分析;最后根据去除节点的聚类系数、平均路径长度、网络效能的计算,对大连市路网整体结构进行分析.结果可以看出,大连市主干路网是一个典型的小世界网络,但不具有无标度特性;节点度越大对整个城市路网影响大,对路网稳定性、连通性以及路网效率有着直接的影响.     

基于公平性的干线公路网布局方法

为缩小由于公路网布局而引起的区域发展差异,均衡公路网布局中各个区域的发展机会或条件,从公路交通资源分配的公平性和公路网布局结构的均衡性的角度,对传统的节点重要度模型进行了改进,将公路网公平性指标作为评判节点重要度的标准,利用各个区域公平性指标发展贡献度的正负值对原始节点的重要度进行修正,提出基于公平性的干线公路网布局方法.研究结果表明:通过基于公平性的干线路网布局优化方法改进模型计算出的各节点重要度值,可以改进模型的布局优化,使路网节点层次的划分更加分明;加入社会公平性指标的节点之间的重要度能较好体现各个节点之间的公平性发展,并且各个节点之间的通达性、集聚性也得到了较好的改善,为适应未来区内经济社会发展的需要奠定了基础,为以后的布局优化提供参考.     

可变信息标志选址方法

主要讨论可变信息标志的宏观选址问题。在Probit分配模型的基础上,可变信息标志选址方法通过对随机误差项的讨论,确定提供道路信息条件下交通流分配情况。不同的分配情况,会带来不同的路网运行结果。采用BPR函数和HCM 2000的交叉口延误计算方法评价路网的运行情况,明确了可变信息标志选址计算流程,以4×4节点的棋盘状路网作为算例路网,进行可变信息标志选址的算例计算。在该方法的基础上讨论了信息覆盖范围对路网运行情况的影响以及信息准确度对路网运行情况的影响。结果表明：随着信息覆盖范围的扩大以及信息准确度的提高,路网总期望出行时间有减小的趋势。     

城市路网供需非均衡度研究

城市路网供需非均衡运行状态是一种常态,建立一种适当的方法对城市路网的供需非均衡程度进行度量,对交通管理决策的制定具有极其重要的意义.文章从交通需求和路网供给分析入手,提出了城市路网供需非均衡度的概念和测定方法,该测定结果可作为交通管理决策部门制定交通供需协调发展政策的决策依据.最后在一简单网络上进行了供需非均衡度的分析计算.     

基于二流理论的路网宏观交通状态判断模型

为了建立服务于交通控制的路网宏观交通状态判断模型,首先提出了路网宏观交通状态参数的选取原则,确定了路网宏观交通状态参数;然后运用二流理论推导出路网宏观交通状态参数之间的函数关系,建立了路网宏观交通状态判断模型,在此基础上提出了最佳路网容量的计算方法;最后利用最小二乘法对模型参数进行标定.利用VISSIM仿真软件模拟路网...