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城乡结合部通道限速策略的仿真优化研究
| 论文题名： | 城乡结合部通道限速策略的仿真优化研究 |
| 关键词： | 城乡结合部;通道限速;仿真优化;元模型 |
| 摘要： | 近几十年来，许多城市的交通问题主要集中于拥堵、噪声、能源消耗与排放，其中机动车尾气排放已经成为城市大气污染的主要来源。因此，交通管理部门在重点解决道路拥堵问题的同时，也在不断增加对车辆排放污染的重视。目前，针对城市内部的交通问题已经出台了多种管理政策，同时，随着城镇化进程的不断加快，城市边缘向周边城镇扩张的过渡地带也伴随着突出的交通问题。速度限制作为一种能够有效降低排放且更容易被道路使用者接受的交通管理措施，不仅适用于城市内，也更适用于道路构成和人员更复杂的城乡结合部地区。本文采用基于仿真的优化方法，对城乡结合部通道限速策略进行研究，以从管理角度对该地区的限速管理策略提出有效建议。 首先，本研究分析了对城乡结合部通道进行限速的作用机理，从城乡结合部地区的交通现状和特点出发，提出城乡通道定义及现存问题，从道路使用者不服从限速现象更突出以及道路构成中车型混杂且大型车占比高为切入点，以限速下的用户均衡模型为后续研究的基础。 接着，本文以基于不服从限速行为和混合车型的限速均衡模型为基础，分别建立了基于二次元模型和高阶代理元模型的限速仿真优化框架。该方法以微观仿真信息为驱动，耦合车辆排放模型信息与宏观模型信息，能够在有限的仿真计算预算下，进行道路交通限速策略的优化设计，尽可能地减少路网系统旅行时间和污染排放。一方面，我们应用不完全服从限速的均衡模型建立理论模型和仿真模型，搭建以二次多项式为功能函数的元模型;另一方面，我们加以考虑混合车型，同时嵌入高阶代函数搭建基于改进元模型的仿真优化框架，并以一种主动集算法对元模型子问题进行求解，以实现更高的计算效率。算例验证了所提出的模型和问题框架，结果表明，基于改进元模型的仿真优化方法比二次元模型具有更好的性能和更高的计算效率，能够更好地为实际道路交通提供限速方案的决策建议。 最后，以北京市主城区到城市副中心的主要城乡通道为对象进行实证研究，表明本研究提出的仿真优化框架能够在有限的仿真预算内找到使系统性能尽可能好的限速策略，并能应对未来交通需求量增加和道路容量扩充情景下的变化，提供可以参考的限速策略建议。 |
| 作者： | 张雨晨 |
| 专业： | 管理科学与工程 |
| 导师： | 张军;杨艳妮 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 首都经济贸易大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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