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。     

预防城市公交网络拥堵效应的阻抗增加策略

为有效预防和减弱城市路网发生大规模拥堵时路网拥堵效应的传播,制定及时有效的交通疏导方案。基于道路交通网络级联失效,提出一种增加路段阻抗预防和减弱路网拥堵效应的策略,通过增加某些经常性堵塞路段的阻抗,降低这些路段的交通出行量,防止路段发生级联失效,保证路网的畅通。并通过试验分析路段阻抗增加对拥堵效应作用的不定性影响,建立阻抗增加路段和阻抗增加最优值的确定模型,从而使得交通疏导策略更具科学性和合理性。以某城市路网为例,通过改变不同路段阻抗增加系数ε,观察网络阻塞程度指标J的变化。实验表明,对比不同饱和度大小的路段阻抗增加策略,通过增加饱和度最大的失效路段阻抗能够有效降低路网的阻塞程度。该方法可以有效地预防和减弱城市道路网络拥堵效应,为制定及时有效的交通疏导方案提供参考。     

基于方式分担需求的城市道路等级配置模型

为从交通需求的角度探讨路网级配,利用方式分担与等级配置的耦合机理提出了一种基于出行效率的城市道路等级配置方法.从剖析城市道路的功能特性和分级思想出发,以各种交通方式作为城市道路的服务对象,定义并量化道路供给的服务优先权,采用各类型路段通行能力分析的方法计算出每种等级道路上交通方式的理想分担率;在确定服务优先权的基础上推导出各等级路网对各方式的容量,进而建立以出行总时耗最小为目标、以路网容量与交通需求相匹配为约束的级配优化模型.以潍坊市城市道路为例进行了模型验证,并提出级配建议.结果表明,该方法具有较好的实用价值和指导意义.     

基于固定检测器的区域交通状态判别方法

以固定检测器获得的交通数据为基础,分别建立路段和交叉口交通状态判别模型;考虑不同路段和交叉口对区域路网整体交通状态影响程度的差异性,建立路段和交叉口交通状态的权重计算模型;在此基础上建立区域交通状态的综合判别模型;并分析状态指标P与路网中车辆平均行程速度的相互关系,确定路网P所表示的交通状态级别;最后利用Vissim软件设计包含9个交叉口的典型路网,根据采集的数据对模型进行验证.仿真结果表明:所建立的方法可以有效地对区域交通状态进行判别.     

交通错峰出行策略仿真模型

为了表征实行弹性工作起始时间的车流在交通高峰时段内的路网旅行成本,并得到路网车流的最优错峰出行策略,提出了交通错峰出行2层模型。模型上层负责对路网车流出行策略集合进行遍历,模型下层针对上层的每个出行策略,采用基于离散随机网络的动态交通流分配方法,仿真车流在路网中的并发路由及出发时间均衡特性,求出路网车流交通旅行总成本,策略集合遍历结束后就可确定最优错峰出行策略。模型仿真揭示了影响最优策略选择结果的主要因素,给出了特定条件下最优策略选择方向上的变化规律,可为制定城市路网错峰出行政策提供参考。     

基于期望-超额行程时间与有限理性的城市交通分配模型

为完善现有交通分配方法,综合考虑路网与出行者两方面不确定性因素对随机出行行为的影响,建立基于代理的城市路网交通分配模型。首先,采用期望-超额行程时间反映路网行程时间的客观不确定性,并构建通行能力随机退化条件下的出行成本函数。随后,引入出行者对路径成本的感知更新过程,采用有限理性理论描述出行者的主观不确定性,并结合Logit公式确定路径决策算法。接着,采用轮盘赌随机算法生成出行者每日出行选择,完成城市交通分配模型构建。最后,将所建立的模型分别应用于双路径网络、九点网络与Sioux-Falls网络,分析模型优势及参数变化对路网性能的影响。研究结果表明：路网达到稳定所需的天数随路网退化程度、出行者对成本差异的敏感程度和经验学习能力的提高而变长;稳定状态下的路网总成本随路网退化程度、出行者对行程时间可靠度要求的升高而变大;追求个人行程时间的可靠性会导致稳定状态下的路网总成本升高,可靠度越高,所需的缓冲时间越多;路网退化越剧烈,这种“升高”越明显,因为超额时间也在增大;相比于用户均衡(UE)模型、有限理性(BR)模型和期望-超额行程时间(METT)模型,所建模型兼顾主客观不确定性,能有效克服传统...     

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。     

城市道路网络管理规划与建设

道路网络是城市网络物化的重要形态之一,是维持城市机能正常运转最重要的网络之一,城市路网管理规划与建设是城市可持续性发展的前提和基础,没有好的城市道路网络体系,就不可能有通畅的城市道路交通。分析了我国城市道路交通管理规划的现状和问题,提出了城市路网建设的新体系和解决城市路网建设的对策。     

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。     

面向驾驶员个性化需求的动态路径诱导方法

基于物理规划的思想,研究面向驾驶员个性化需求的动态路径诱导方法.首先,分析个性化动态路径诱导问题,构建路段交通阻抗的个性化评价指标体系;然后,基于物理规划思想,进行个性化动态路径诱导:面向驾驶员对道路的“可行性”需求动态确定交通路网搜索的几何空间;面向驾驶员对道路的“偏好性”需求,对几何空间内的交通路网阻抗进行个性化评价;面向驾驶员对道路的“最优性”需求,基于Dijkstra算法在动态交通路网中进行最优路径搜索;当路网中的交通阻抗发生变化时,及时更新路网信息,重新搜索从车辆当前位置到目的地的最优路径.研究结果表明:该方法既能体现驾驶员的个性化需求;仿真算例验证了该方法的有效性和可行性.     

基于灰色神经网络的道路权重确定方法

提出了一种基于灰色神经网络的道路权重确定方法.首先利用灰色预测模型少数据建模和人工神经网络模型非线性逼近的优点,将两种模型有机结合,实现对交通流的模拟预测;其次利用交通流量-行驶速度以及行驶速度-行驶时间的关系确定交通流量与行驶时间的关系模型;最后结合前两部分建立的模型构建基于灰色神经网络的路阻函数模型,从而确定路段的权重.实验结果表明,该方法具有较高的精度,且模型利用少量的数据就可以确定路段的路阻函数,为路段权值的确定提供了一种有效可行的方法,可用于智能交通的路径规划等应用中.     

动态路径诱导交通阻抗优化方法与实现

基于实时交通采集数据,获取合理动态规划最优路径,提出了考虑驾驶员出行行为因素的交通阻抗优化方法.研究了基于实时交通状态因素的动态路网优先等级指数的确定方法,重构了动态路径诱导交通网络模型,大大降低了路网的复杂度;基于多源实时数据,研究了动态路径诱导交通阻抗优化的计算方法,实现了路网的动态路径诱导,并通过GIS平台进行了仿真分析.该方法更符合驾驶员行为习惯,对于改进Dijkstra算法在动态路径诱导中的应用具有操作优势和显著意义.     

城市中心区地下道路网结构形式评价

为寻求与城市发展相适应的路网形式和城市地上、地下道路合理布局结构,以此来解决城市交通的拥挤问题,通过对国内外地下道路实例分析,结合城市道路的特点,提出了地下道路网整合的模式,并分析地下道路通行能力折减系数、地下道路网交叉口通达性系数、地下道路网可靠性系数3个评价指标,利用模糊综合评价的数学方法,得出了地下道路网整合的最...     

基于交通流分配的路网服务水平评价方法

为合理评价规划路网的服务水平,引入平均到达饱和度与延误率指标,以克服单一饱和度指标对路网交通流分配评价的不足.交通分配过程中,根据交通流三参数之间的关系,推导出路段交通量与出行时间成一个“侧峰曲线”关系,采用交通分配模拟法基于“侧峰”路阻进行交通分配,引入了到达交通量和通过交通量的概念,并提出了平均到达饱和度和延误率指标对道路网络交通流评价的方法.     

基于时间依赖网络的危险品运输路径选择研究

为合理选择危险品运输路径,降低危险品运输事故的发生概率,以危险品运输路径选择问题为研究对象,对运输网络的时变特性进行分析,提出了动态路阻运输路径的思想。考虑到危险品运输不一定满足时间依赖网络FIFO特性,因此本文建立了包括时间阻抗、费用阻抗和风险阻抗在内的综合阻抗最小的危险品运输路线模型,采用综合阻抗最小化与时间依赖非FIFO网络最短路径综合算法对模型优化求解。给出的算例表明,不同时间段内的最优路径会发生变化,验证了该模型方法的可行性。     

基于适应性思维的山地城市道路交通规划方法研究

针对山地城市在道路交通规划方面需要更多地去适应山地环境的地形地貌特征、交通需求与交通组织等问题,以山地城市的道路交通规划研究为核心内容,融入适应性理论的思维方式,提出山地城市规划设计方法;方法结合适应性理论的耦合、协同与组织思维,从路网系统协同宏观地貌、步行空间耦合微观地形、特色交通组织连接瓶颈三方面分别探索符合山地城市地形特征与营建规律的道路交通系统规划方法;经相关案例验证规划方法指导的路网规划有助于形成富有山地特色的城市形态特征与空间环境;方法是符合山地城市地形特征与道路交通需求的规划方法,可完善相关设计理论,指导山地城市建设实践。     

基于图Transformer网络的城市路网短时交通流预测模型

针对城市路网短时交通流预测问题,在考虑路网交通状态时空相关性基础上,提出一种基于图Transformer（graph transformer,Graformer）的预测方法。该方法将多条路段的交通状态预测问题转化为图节点状态预测问题,针对区分相同结构的空间路网结构图,本文将带有边的图同构网络（graph isomorphism network with edges,GINE）和Transformer网络相结合,对交通状态在路网层面的时空相关性进行建模,从而实现城市路网短时交通流预测。具体来说,Graformer模型首先利用长短期记忆网络（long short-term memory,LSTM）对交通数据的时序信息进行预处理,接着采用基于GINE与Transformer的全局注意力机制提取交通数据的空间特征,最后实现路网各路段交通流的同步预测。通过使用PeMS数据集进行实验验证,结果表明提出的Graformer模型在各项性能指标上均优于对比模型,证明了其作为一种可靠且高效的路网短时交通流预测方法的有效性。     

网络失效条件下的北京市城市道路交通网络统计特征分析

为获知城市道路交通网络的结构和网络特性,根据实际的拓扑和交通流数据,采用原始法进行建模,将路口抽象为节点,将路段抽象为网络的连边,构建城市道路交通网络模型。通过MATLAB和pajek计算,分析了道路抽象、基础设施和动态交通3种网络的统计特征。对基础设施和动态交通网络的强度分布的分析,证实了北京市城市道路网络中的这两种网络均为无标度网络;通过计算基础设施网络的节点强度和介数等特征指标,获知了北京市城市道路的重要路口和路段。最后,仿真分析了3种网络在不同网络失效条件下的重要统计特征,结果表明北京市城市道路基础设施和动态交通网络既具有鲁棒性又具有脆弱性。     

基于OpenStreetMap的城市公交专用道设置优化

为合理设置公交专用道,本研究通过OpenStreetMap（OSM）提取可设置公交专用道的路网,采用Stroke道路表示法将OSM路网与百度路网进行融合,结合百度地图实时交通数据实现交通态势可视化,从而准确直观地识别出公交专用道的设置路段。通过构建公交路阻函数模型,计算设置公交专用道前后的时间效益差,确定公交专用道的设置方案。最后以南昌市部分路网为例,通过SUMO软件仿真结果表明：在青山南路设置公交专用道可以使公交车辆延误降低19.6 %;社会车辆延误降低10.8 %。实例验证所提出的设置优化方法有利于减少交通延误,为合理设置公交专用道提供支持。