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原文传递城市道路交通流累积能源消耗机理与协调控制关键技术研究

论文题名：	城市道路交通流累积能源消耗机理与协调控制关键技术研究
关键词：	城市道路;交通流;能源消耗机理;协调控制
摘要：	城市道路交通系统的能耗受交通工具性能的直接影响，也与城市道路网络特征、交通流状况、交通控制与管理模式等因素密切相关。本文通过对机动车交通流累积能源消耗的研究与分析，研究城市道路交通环境下累积能源消耗的内在机理，构建基于城市道路网络交通流运行状态的累积能源消耗基础分析模型，并分别从交通管理者以及个体出行者的角度提出以能耗最优为导向的城市交通网络控制策略。本文主要研究内容如下：　　1、通过分析交通能耗影响因素，采用机动车当量燃油消耗换算方法，研究了处于等速、等加速、等减速以及怠速等不同行驶工况下的累积能源消耗模型，分别建立了城市环形交叉口和主路优先的无信号控制交叉口机动车累积能源消耗模型。依据机动车在交叉口处的加减速延误、停车延误，结合不同行驶工况下能耗规律分别构建了不饱和状态以及过饱和状态下信号控制交叉口累积能耗模型。研究了路段累积能耗与交通运行状态的关系，分析了基于饱和度的路段累积能耗模型。　　2、基于路段、交叉口交通运行状况对交通能耗影响的分析，依据交通运行状况与机动车燃油消耗规律，研究了基于交通流运行状态的交通能耗区划分，分别给出了体现路段能耗状态以及交叉口能耗状态的七个参数作为交通能耗区划分的指标，并对各项指标进行了量化以及阈值的研究，构建了能耗区交通状态判别模型，给出了高、中、低能耗区等级界定阈值。　　3、建立了路网累积交通能耗模型，结合路网交通能源消耗与交通控制参数优化，以路网能源消耗最小为优化目标采用双层规划方法建立了中低能耗区考虑能源消耗的最优平衡网络信号优化模型，通过实例分析证明了模型的可行性。　　4、引入交通流宏观基本图理论对高能耗区交通能耗规律进行研究，构建了高能耗区边界交通流平衡方程，给出了宏观网络交通能耗估计模型；提出了高能耗区边界交叉口交通流协调控制方法，在此基础上以运行机动车完成率最高同时能耗最低为优化目标，建立了边界控制双目标规划模型，并结合实例进行了仿真分析，仿真结果表明满足运行机动车完成率高同时能耗低的高能耗区边界优化控制方法可有效降低路网燃油消耗，尤其是在路网交通需求量比较大的时段，可在提高路网疏散能力同时降低燃油消耗，并有效均衡宏观路网车流密度。　　5、从交通出行者角度分别建立了考虑能源消耗与拥挤收费的小汽车广义出行费用函数，及考虑舒适性消耗的公共汽车广义出行费用函数，并构建了包含这两种交通出行方式的系统总能源消耗函数，基于能耗对出行者路径选择行为的影响，建立了能耗目标约束下的出行时间最小为上层目标函数的双层规划模型。结合算例分析，验证了不同节能目标及道路拥挤收费条件下能够提高公共汽车分担率，平衡各道路的小汽车出行量，从而降低交通能耗。
作者：	黄文娟
专业：	交通运输规划与管理
导师：	马荣国
授予学位：	博士
授予学位单位：	长安大学
学位年度：	2016
正文语种：	中文