道路交通網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)特征分析方法及典型點(diǎn)段優(yōu)化.pdf

1、道路交通網(wǎng)絡(luò)是城市的基本骨架，其作用是服務(wù)公眾出行和客貨輸送，從而保障城市各項(xiàng)基本功能的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，進(jìn)而促進(jìn)城市社會(huì)經(jīng)濟(jì)的進(jìn)步。然而道路交通網(wǎng)絡(luò)中的擁堵現(xiàn)象越來越嚴(yán)重，嚴(yán)重制約著城市經(jīng)濟(jì)和社會(huì)文明的發(fā)展，同時(shí)也嚴(yán)重影響了居民生活質(zhì)量的提高，另外，交通擁堵是交通安全最大隱患。對(duì)道路交通網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行建模及結(jié)構(gòu)特征分析能夠?yàn)榈缆返脑O(shè)計(jì)者和交通的管理者提供一定的數(shù)據(jù)支持;考慮道路交通網(wǎng)絡(luò)中交通擁堵的地點(diǎn)固定性和時(shí)間規(guī)律性，對(duì)道路交通網(wǎng)絡(luò)中關(guān)鍵交叉口和

2、路段的識(shí)別及道路交通網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的時(shí)序分析能夠?yàn)榫徑饨煌ǖ牟呗灾贫ê蛯?shí)施提供一些針對(duì)性的幫助;對(duì)道路交通網(wǎng)絡(luò)中典型交叉口和路段的優(yōu)化分析能夠提高交通通行能力，從而緩解交通擁堵。
　　本文以道路交通網(wǎng)絡(luò)的交通擁堵緩解為背景，研究了道路交通網(wǎng)絡(luò)的模型及結(jié)構(gòu)特征分析方法、道路交通網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵組分識(shí)別方法、道路交通網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的時(shí)序分析方法、道路交通網(wǎng)絡(luò)典型交叉口的優(yōu)化方法和道路交通網(wǎng)絡(luò)典型路段的優(yōu)化方法，并以北京市部分道路交通網(wǎng)絡(luò)為實(shí)例及典型交叉

3、口和路段的仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了以上方法的有效性。本論文的研究成果主要包括以下五個(gè)方面:
　　(1)構(gòu)建了一種普適的道路交通網(wǎng)絡(luò)模型，可形成三類道路交通網(wǎng)絡(luò)模型:無功能屬性網(wǎng)絡(luò)模型、靜態(tài)功能屬性網(wǎng)絡(luò)模型和動(dòng)態(tài)功能屬性網(wǎng)絡(luò)模型;分別給出了三類道路交通網(wǎng)絡(luò)模型結(jié)構(gòu)特征分析的指標(biāo)。以北京市部分道路交通網(wǎng)絡(luò)為例對(duì)以上的各種模型的結(jié)構(gòu)特征分析的指標(biāo)進(jìn)行實(shí)例分析。
　　(2)考慮道路交通網(wǎng)絡(luò)中擁堵地點(diǎn)的固定性，提出了基于無功能屬性網(wǎng)絡(luò)模型的關(guān)鍵

4、交叉口識(shí)別方法，分別考慮了節(jié)點(diǎn)的連通度、節(jié)點(diǎn)失效后局部連通性的變化、節(jié)點(diǎn)的平均最短路徑距離和節(jié)點(diǎn)失效后路網(wǎng)平均最短路徑距離的變化;提出了基于靜態(tài)功能屬性網(wǎng)絡(luò)模型的關(guān)鍵交叉口識(shí)別方法，分別考慮了節(jié)點(diǎn)里程度、節(jié)點(diǎn)能力度、節(jié)點(diǎn)能效度和節(jié)點(diǎn)介數(shù);提出了基于動(dòng)態(tài)功能屬性網(wǎng)絡(luò)模型的關(guān)鍵路段識(shí)別方法，分別考慮了實(shí)時(shí)流量、實(shí)時(shí)速度、實(shí)時(shí)占有率和實(shí)時(shí)交通狀態(tài);提出了基于路段鄰接關(guān)系和路段擁堵狀態(tài)時(shí)間分布的關(guān)鍵路段識(shí)別方法。以北京市部分道路交通網(wǎng)絡(luò)為例，分

5、別對(duì)以上的四種道路交通網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵組分識(shí)別方法進(jìn)行實(shí)例驗(yàn)證。
　　(3)考慮道路交通網(wǎng)絡(luò)中擁堵時(shí)間的規(guī)律性，提出了一種道路交通網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的時(shí)序分析方法，該方法考慮了道路交通網(wǎng)絡(luò)上各個(gè)路段的實(shí)時(shí)流量、實(shí)時(shí)速度和實(shí)時(shí)占有率，采用網(wǎng)絡(luò)介數(shù)的概念計(jì)算路網(wǎng)組分的重要度，基于有序數(shù)列的最優(yōu)分割方法對(duì)每個(gè)組分狀態(tài)數(shù)據(jù)序列進(jìn)行最優(yōu)分割，得到早高峰和晚高峰的時(shí)間區(qū)間，采用時(shí)間區(qū)間加權(quán)方法計(jì)算早高峰和晚高峰的時(shí)間分布，基于概率與可能性的轉(zhuǎn)化得到路網(wǎng)早高峰和

6、晚高峰的模糊時(shí)間區(qū)間，通過可能性理論給出道路交通網(wǎng)絡(luò)一天五個(gè)狀態(tài)的模糊時(shí)間區(qū)間，實(shí)現(xiàn)道路交通網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的模糊劃分。以北京市部分道路交通網(wǎng)絡(luò)為例給出了時(shí)序分析的結(jié)果，并進(jìn)行了相關(guān)的討論分析。
　　(4)針對(duì)信號(hào)燈的優(yōu)化控制能夠提高交叉口的通行能力，提出了一種基于模糊混雜Petri網(wǎng)的交叉口信號(hào)燈實(shí)時(shí)控制模型，該模型基于各相位的排隊(duì)長(zhǎng)度及交叉口交通流量來確定合理的綠燈時(shí)長(zhǎng)，同時(shí)基于各相位的紅燈時(shí)長(zhǎng)和排隊(duì)長(zhǎng)度確定合理的下一個(gè)綠燈相位，即實(shí)

7、現(xiàn)變綠燈時(shí)長(zhǎng)和非固定相位變化順序的實(shí)時(shí)信號(hào)燈控制方案。以一個(gè)簡(jiǎn)單四相位的十字交叉口為例，進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn)分析。
　　(5)針對(duì)公交專用道的優(yōu)化設(shè)計(jì)能夠提高整條快速路的通行能力，提出了公交專用道的一種優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，即具有一定物理長(zhǎng)度的公交專用道，構(gòu)建了基于元胞自動(dòng)機(jī)的含一個(gè)無港灣公交車站的三車道交通流模型，在模型構(gòu)建的時(shí)候重新定義了車輛的換道行為準(zhǔn)則，并給出了車輛的狀態(tài)更新規(guī)則，分析了三種不同類型的公交專用道的交通流行為特征，通過仿真