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原文传递交通事件影响下的城市路网拥堵特性及控制方法研究

论文题名：	交通事件影响下的城市路网拥堵特性及控制方法研究
关键词：	交通事件;城市路网;拥堵控制;元胞自动机模型;交叉口;优先通行权;动态特性
摘要：	交通是城市形成和发展的重要条件。近年来，随着城市人口的增多和机动车保有量的增加，城市交通问题日益突出，主要表现为交通拥堵以及由此带来的环境污染、交通安全等一系列问题。城市路网发生交通事件之后，通常会造成路网相关路段的通行能力下降或者交通流量激增，形成偶发性交通拥堵。研究城市路网交通流仿真模型，探索城市路网交通流的规律，分析交通事件影响下的交通拥堵特性，揭示和评价交通拥堵控制方法的效果，有助于缓解和预防交通拥堵。本文构建了若干不同类型的城市路网交通流元胞自动机模型，研究了城市路网交通流的动态特性和交通事件影响下的城市路网拥堵特性及控制方法。具体而言，本文的主要工作包括如下四个方面: 　　(1)城市路网交通流动态特性研究　　改进了元胞自动机模型，定义了车辆的OD属性和路径选择行为，建立了城市路网的评价指标体系，构建了无信号控制和信号控制的双向两车道路网元胞自动机模型。路段上的车辆采用双向交通的两车道模型规则进行更新。交叉口处的车辆按照所处的位置，确定优先通行权。同时，为了避免车辆在交叉口的死锁，提出了一个避碰规则。数值模拟结果表明，城市路网交通流基本图与道路交通流非常相似;随机慢化概率和期望车速对路网交通流的影响随着路网交通密度的增加而减弱;借反向车道超车的行为会降低路网车速，增加路网拥堵的可能性;低密度时，信号控制会降低路网车速;最佳信号周期时长随着路网交通密度的增加而增加，趋向于某一固定值。　　(2)大型活动影响下的城市路网拥堵特性及控制方法研究　　构建了双向四车道路网元胞自动机模型。交叉口处的车辆遇到冲突车流时，按照所处的位置确定是否具有优先通行权。利用该模型研究了城市路网容量的影响因素，模拟了大型活动进场和散场时对路网交通流的影响。数值模拟结果表明，路网容量随着路网规模的增加而增加，但是路网容量的增加幅度要小于路网规模的增加幅度;路网容量与路网结构密切相关，路网容量随着交叉口数量的减少和路段长度的增加而上升;提高车辆的起讫点分布与路网的匹配程度能提高路网容量;禁止换道和频繁换道都会降低路网容量，换道成功率随着路网交通密度的增加而下降;信号控制能够提高路网容量，密度较低时，信号控制下的路网车速低于无信号控制下的路网车速，密度较高时则正好相反;大型活动进场和散场时分别会导致不同的路段车速下降;路网拥堵随着活动规模和背景交通量的增加而加剧;限制日常出行和引导活动参与者错时出行能够提高路网车速，缓解交通拥堵。　　(3)道路施工影响下的城市路网拥堵特性及控制方法研究　　构建了环形交叉口路网元胞自动机模型。每个路段由直行、左转和右转三条车道组成，车辆根据其在前方交叉口的转向和超车的需要在禁止变换车道线前换道。交叉口处的车辆按照环形交叉口的运行规则进行更新。利用该模型分析了交通诱导环境下的车辆路径选择行为，研究了道路施工对路网交通流的影响。数值模拟结果表明，动态路径诱导能够降低出行时耗，均匀交通流在路网上的分布，提高路网容量;路径诱导的效果取决于路径诱导的方式、服从诱导的比例、诱导周期的长短以及路网交通密度的大小;路网车速随着封闭车道数量和施工路段数量的增加而下降;半封闭施工时，交通分流能缓解交通拥堵，但是绕行车辆的比例存在一个最佳值;动态路径诱导能有效缓解道路施工时绕行路段的交通拥堵。　　(4)交通事故影响下的城市路网拥堵特性及控制方法研究　　构建了双向六车道路网元胞自动机模型。路段上的车辆按照四种换道规则进行换道，交叉口前的车辆根据信号灯状态和交叉口内的冲突车流情况决定是否进入交叉口。该模型充分考虑了交叉口各方向冲突车流的影响，能够更加真实地反映交叉口的车流运行状态，既能体现交通事故发生时交通拥堵在路网上的传播和消散，又能反映车辆的路径选择行为对路网拥堵的影响。研究结果表明，交通事故对路网拥堵的影响程度随着背景交通量、封闭车道数量和事故持续时间的增加而增加，随着与路网中心的距离和与上游交叉口的距离增加而减小;信号控制能弱化交通事故对路网拥堵的影响;临时车辆禁行和动态路径诱导能有效缓解交通拥堵;车辆禁行开始的时间对拥堵控制效果具有重要的影响。
作者：	施俊庆
专业：	交通运输工程
导师：	程琳
授予学位：	博士
授予学位单位：	东南大学
学位年度：	2014
正文语种：	中文