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原文传递面向突发事件下动态路径诱导的拥堵传播与消散预测模型

论文题名：	面向突发事件下动态路径诱导的拥堵传播与消散预测模型
关键词：	交通拥堵;传播机制;消散规律;路径诱导
摘要：	随着城市规模的不断扩大，机动车保有量迅猛增长，城市交通拥堵问题也随之急速恶化。当前，缓解和预防交通拥堵已经成为我国城市发展的当务之急，影响到城市可持续发展进程。动态路径诱导是缓解交通拥堵的重要手段之一，其目标是通过引导车辆在路网上更均衡的分布，达到为出行者提供信息并同时实现缓解交通拥堵的目的。动态路径诱导关键技术包括道路权重预测和最优路径识别，而已有研究在道路权重预测方面对交通状态演变规律尤其是突发事件下的拥堵网络化传播和消散规律考虑不足，导致最优路径失效;而已有拥堵传播和消散规律模型由于其对输入数据的高要求和对路网的过度细化导致其在实际应用时面临着当前数据采集系统无法支撑的局面，从而难以与基于实际路网的动态路径诱导进行有效融合。　　因此，本文立足于为交通管理和交通信息化服务，开展了突发事件下拥堵在快速路以及区域路网传播和消散规律的研究，通过在动态路径诱导中结合突发事件下拥堵的网络化传播算法，提出了拥堵传播消散规律预测下的动态路径诱导方法，以实现居民出行服务水平的提高和拥堵的缓解。本文研究工作如下: 　　(1)提出了多源数据条件下分等级道路的路网全样流量测算方法。由于流量是分析拥堵传播的基础，而通过RTMS检测器、核查线调查等得到的流量数据覆盖度有限，难以满足拥堵网络化传播和消散模型的需求，因此本文提出了多源数据条件下分等级道路的路网全样流量测算方法。本文考虑了道路等级、限速、车道数等的差异，以北京市为例，采用浮动车速度数据、RTMS流量数据和核查线流量数据构建了六种交通流基本图模型。路网全样流量测算中，考虑了速度接近自由流速度时，流量与速度相关关系不明显的情况，以对应等级道路的历史流量数据对流量计算值进行了修正。　　(2)建立了在匝道分流下的快速路突发事件影响范围模型。城市快速路由于高密度的出入口匝道和可用绕行道路的存在，其拥堵传播特征不同于高速公路。本文基于冲击波模型，分析了波阵面上游流量和下游流量随拥堵传播的变化规律以及影响因素，从瓶颈通行能力、背景交通流量和匝道分流三个方面出发，通过量化突发事件下公交车比例、诱导信息、拥堵长度、匝道间距、主辅路速度和辅路流量对匝道分流的影响，建立了在匝道分流下的快速路突发事件影响范围模型。　　(3)提出了突发事件下拥堵的网络化传播算法。针对已有拥堵网络化传播和消散规律模型难以得到已有数据采集系统支撑的问题，本文通过刻画不同道路等级下的交通流特征和路段属性差异，构建了面向实际应用的突发事件下的拥堵网络化传播算法。本文结合了冲击波模型和路段传输模型，分析了异质网络下拥堵在分流点、合流点和交叉口的传播特性，在交叉口的拥堵传播中考虑了存在共享车道和冲突点时的传播特征。考虑实际路网的物理属性和拓扑结构，提出了实际路网下节点连接类型识别算法，设计了突发事件下考虑道路等级（快速路、主干路、次干路、支路）的拥堵网络化传播算法。　　(4)实现了突发事件下拥堵传播消散规律预测的动态路径诱导。针对突发事件下拥堵网络化传播和消散模型难以与动态路径诱导有效结合的问题，提出了以GIS平台为媒介的融合方法。基于突发事件下拥堵网络化传播和消散预测模型，估计了路段动态行程时间，并考虑了下游拥堵回溯对路段行程时间的影响。提出了动态权重下“多次寻优”的Dijkstra动态最优路径算法，定义了关键路段，解决了已有算法中关键路段导致的最优路径失效问题。　　最后，选取北京市西四环的交通管制为研究对象，实现了突发事件下拥堵的网络化传播和最优路径识别。
作者：	费文鹏
专业：	交通运输规划与管理
导师：	于雷
授予学位：	博士
授予学位单位：	北京交通大学
学位年度：	2017
正文语种：	中文