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

1、道路交通網(wǎng)絡(luò)是城市的基本骨架，其作用是服務公眾出行和客貨輸送，從而保障城市各項基本功能的正常運轉(zhuǎn)，進而促進城市社會經(jīng)濟的進步。然而道路交通網(wǎng)絡(luò)中的擁堵現(xiàn)象越來越嚴重，嚴重制約著城市經(jīng)濟和社會文明的發(fā)展，同時也嚴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。對道路交通網(wǎng)絡(luò)進行建模及結(jié)構(gòu)特征分析能夠為道路的設(shè)計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)中交通擁堵的地點固定性和時間規(guī)律性，對道路交通網(wǎng)絡(luò)中關(guān)鍵交叉口和

2、路段的識別及道路交通網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的時序分析能夠為緩解交通的策略制定和實施提供一些針對性的幫助;對道路交通網(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)鍵組分識別方法、道路交通網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的時序分析方法、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)為實例及典型交叉

3、口和路段的仿真實驗驗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。以北京市部分道路交通網(wǎng)絡(luò)為例對以上的各種模型的結(jié)構(gòu)特征分析的指標進行實例分析。
　　(2)考慮道路交通網(wǎng)絡(luò)中擁堵地點的固定性，提出了基于無功能屬性網(wǎng)絡(luò)模型的關(guān)鍵

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

5、別對以上的四種道路交通網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵組分識別方法進行實例驗證。
　　(3)考慮道路交通網(wǎng)絡(luò)中擁堵時間的規(guī)律性，提出了一種道路交通網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的時序分析方法，該方法考慮了道路交通網(wǎng)絡(luò)上各個路段的實時流量、實時速度和實時占有率，采用網(wǎng)絡(luò)介數(shù)的概念計算路網(wǎng)組分的重要度，基于有序數(shù)列的最優(yōu)分割方法對每個組分狀態(tài)數(shù)據(jù)序列進行最優(yōu)分割，得到早高峰和晚高峰的時間區(qū)間，采用時間區(qū)間加權(quán)方法計算早高峰和晚高峰的時間分布，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)一天五個狀態(tài)的模糊時間區(qū)間，實現(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)為例給出了時序分析的結(jié)果，并進行了相關(guān)的討論分析。
　　(4)針對信號燈的優(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)的交叉口信號燈實時控制模型，該模型基于各相位的排隊長度及交叉口交通流量來確定合理的綠燈時長，同時基于各相位的紅燈時長和排隊長度確定合理的下一個綠燈相位，即實

7、現(xiàn)變綠燈時長和非固定相位變化順序的實時信號燈控制方案。以一個簡單四相位的十字交叉口為例，進行了仿真實驗分析。
　　(5)針對公交專用道的優(yōu)化設(shè)計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)計方法，即具有一定物理長度的公交專用道，構(gòu)建了基于元胞自動機的含一個無港灣公交車站的三車道交通流模型，在模型構(gòu)建的時候重新定義了車輛的換道行為準則，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