交通事件影響下的城市路網(wǎng)擁堵特性及控制方法研究.pdf

1、交通是城市形成和發(fā)展的重要條件。近年來，隨著城市人口的增多和機動車保有量的增加，城市交通問題日益突出，主要表現(xiàn)為交通擁堵以及由此帶來的環(huán)境污染、交通安全等一系列問題。城市路網(wǎng)發(fā)生交通事件之后，通常會造成路網(wǎng)相關(guān)路段的通行能力下降或者交通流量激增，形成偶發(fā)性交通擁堵。研究城市路網(wǎng)交通流仿真模型，探索城市路網(wǎng)交通流的規(guī)律，分析交通事件影響下的交通擁堵特性，揭示和評價交通擁堵控制方法的效果，有助于緩解和預(yù)防交通擁堵。本文構(gòu)建了若干不同類型的城

2、市路網(wǎng)交通流元胞自動機模型，研究了城市路網(wǎng)交通流的動態(tài)特性和交通事件影響下的城市路網(wǎng)擁堵特性及控制方法。具體而言，本文的主要工作包括如下四個方面:
　　(1)城市路網(wǎng)交通流動態(tài)特性研究
　　改進了元胞自動機模型，定義了車輛的OD屬性和路徑選擇行為，建立了城市路網(wǎng)的評價指標體系，構(gòu)建了無信號控制和信號控制的雙向兩車道路網(wǎng)元胞自動機模型。路段上的車輛采用雙向交通的兩車道模型規(guī)則進行更新。交叉口處的車輛按照所處的位置，確定優(yōu)先通行

3、權(quán)。同時，為了避免車輛在交叉口的死鎖，提出了一個避碰規(guī)則。數(shù)值模擬結(jié)果表明，城市路網(wǎng)交通流基本圖與道路交通流非常相似;隨機慢化概率和期望車速對路網(wǎng)交通流的影響隨著路網(wǎng)交通密度的增加而減弱;借反向車道超車的行為會降低路網(wǎng)車速，增加路網(wǎng)擁堵的可能性;低密度時，信號控制會降低路網(wǎng)車速;最佳信號周期時長隨著路網(wǎng)交通密度的增加而增加，趨向于某一固定值。
　　(2)大型活動影響下的城市路網(wǎng)擁堵特性及控制方法研究
　　構(gòu)建了雙向四車道路網(wǎng)

4、元胞自動機模型。交叉口處的車輛遇到?jīng)_突車流時，按照所處的位置確定是否具有優(yōu)先通行權(quán)。利用該模型研究了城市路網(wǎng)容量的影響因素，模擬了大型活動進場和散場時對路網(wǎng)交通流的影響。數(shù)值模擬結(jié)果表明，路網(wǎng)容量隨著路網(wǎng)規(guī)模的增加而增加，但是路網(wǎng)容量的增加幅度要小于路網(wǎng)規(guī)模的增加幅度;路網(wǎng)容量與路網(wǎng)結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，路網(wǎng)容量隨著交叉口數(shù)量的減少和路段長度的增加而上升;提高車輛的起訖點分布與路網(wǎng)的匹配程度能提高路網(wǎng)容量;禁止換道和頻繁換道都會降低路網(wǎng)容量，換

5、道成功率隨著路網(wǎng)交通密度的增加而下降;信號控制能夠提高路網(wǎng)容量，密度較低時，信號控制下的路網(wǎng)車速低于無信號控制下的路網(wǎng)車速，密度較高時則正好相反;大型活動進場和散場時分別會導(dǎo)致不同的路段車速下降;路網(wǎng)擁堵隨著活動規(guī)模和背景交通量的增加而加劇;限制日常出行和引導(dǎo)活動參與者錯時出行能夠提高路網(wǎng)車速，緩解交通擁堵。
　　(3)道路施工影響下的城市路網(wǎng)擁堵特性及控制方法研究
　　構(gòu)建了環(huán)形交叉口路網(wǎng)元胞自動機模型。每個路段由直行、左

6、轉(zhuǎn)和右轉(zhuǎn)三條車道組成，車輛根據(jù)其在前方交叉口的轉(zhuǎn)向和超車的需要在禁止變換車道線前換道。交叉口處的車輛按照環(huán)形交叉口的運行規(guī)則進行更新。利用該模型分析了交通誘導(dǎo)環(huán)境下的車輛路徑選擇行為，研究了道路施工對路網(wǎng)交通流的影響。數(shù)值模擬結(jié)果表明，動態(tài)路徑誘導(dǎo)能夠降低出行時耗，均勻交通流在路網(wǎng)上的分布，提高路網(wǎng)容量;路徑誘導(dǎo)的效果取決于路徑誘導(dǎo)的方式、服從誘導(dǎo)的比例、誘導(dǎo)周期的長短以及路網(wǎng)交通密度的大小;路網(wǎng)車速隨著封閉車道數(shù)量和施工路段數(shù)量的增加

7、而下降;半封閉施工時，交通分流能緩解交通擁堵，但是繞行車輛的比例存在一個最佳值;動態(tài)路徑誘導(dǎo)能有效緩解道路施工時繞行路段的交通擁堵。
　　(4)交通事故影響下的城市路網(wǎng)擁堵特性及控制方法研究
　　構(gòu)建了雙向六車道路網(wǎng)元胞自動機模型。路段上的車輛按照四種換道規(guī)則進行換道，交叉口前的車輛根據(jù)信號燈狀態(tài)和交叉口內(nèi)的沖突車流情況決定是否進入交叉口。該模型充分考慮了交叉口各方向沖突車流的影響，能夠更加真實地反映交叉口的車流運行狀態(tài)，既