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原文传递城市高密度路网子区划分及边界交通控制策略研究

论文题名：	城市高密度路网子区划分及边界交通控制策略研究
关键词：	高密度路网;子区划分;交通状态识别;边界交通控制;聚类算法
摘要：	现阶段城市高密度路网已经成为城市路网规划建设的主要模式之一，而由于高密度路网多位于城市中心区域，融合了住宅、娱乐、商务办公、教育等功能，使得这些区域内的交通出行总量大，居民出行量集中，同时高密度路网具有道路路幅窄，道路间距短的特点，当进入路网的车流量过大时，路网内部可能会发生大规模交通拥堵，致使路网内车辆的运行效率下降，这些问题都对高密度路网区域交通流量的控制提出了新的要求。为此，本文以城市高密度路网为研究对象，总结分析了城市高密度路网的结构特征，深入研究了路网子区划分方法，提出了路网子区交通状态识别方法，建立了路网子区边界交通控制模型，为路网子区边界交通控制策略的制定提供参考，通过控制路网子区边界处车流量的输入输出，从而减少路网内车辆的平均延误。　　首先，总结分析了城市高密度路网的结构特征。城市高密度路网在功能上主要以服务商业商务出行和生活出行为主，道路路幅窄，道路等级差距小，在路网布局形式以方格网状为主，道路间距小。并对上海外滩区域、天津中心公园区域等典型高密度路网区域的路网密度、道路间距等结构特征进行了分析，以南京河西新城CBD区域路网为例，搭建了基于Vissim软件的高密度路网仿真环境。　　其次，提出了路网子区划分与评价方法。选取路段中心位置、路段平均车流密度、路段平均车流量作为聚类指标，提出了基于聚类算法的路网子区划分流程，并以路网加权流量和路网加权密度拟合路网MFD曲线，使用误差平方和及确定系数指标对路网子区的划分结果进行定量评价，实证分析结果表明，在进行路网子区划分后，各个子区均能得到较为理想的路网MFD，为后续进行路网子区管理与控制奠定基础。　　接着，提出了区域路网交通状态等级划分与识别方法。考虑到不同的路段会对区域路网交通运行状态产生不同程度的影响，分析了路段等级、路段长度和路段度因素对路段权重的影响，建立了路段权重计算模型，并以此为基础，构建了基于路段权重的路网畅通率和路网空间负荷裕度的计算模型。提出了基于NJW谱聚类算法区域路网交通状态等级划分流程，并通过构造SVM多分类器，实现了对路网子区交通状态的识别。实证分析结果表明，利用所提出的方法能够实现对路网子区交通状态等级的准确划分，利用SVM多分类器能够实现对路网子区交通状态的准确识别。　　最后，建立了路网子区边界交通控制模型。根据路网子区间的交通状态确定路网子区边界控制时机，以路网子区内累计车辆数的变化值为状态转移变量，建立路网子区车流平衡方程，并以路网内车辆总延误最小为目标，以路网子区内最佳累计车辆数和子区间通行能力为约束条件，基于博弈论思想，构建了路网子区边界交通博弈控制模型。实证分析结果表明，在对路网子区进行边界控制后，车辆的平均延误有了较为明显的下降，同时，分析了子区间边界通行能力对路网最优边界交通控制策略的影响程度。
作者：	刘子健
专业：	交通运输工程;交通运输规划与管理
导师：	陈峻
授予学位：	硕士
授予学位单位：	东南大学
学位年度：	2022