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原文传递山地城市潮汐车道运行特征与设置方法研究

论文题名：	山地城市潮汐车道运行特征与设置方法研究
关键词：	山地城市;潮汐车道;运行特征;双层规划;切换时机
摘要：	随着我国居民收入的不断提高，汽车保有量逐年增加，交通出行需求与道路资源供给矛盾日益突出，如何缓解道路交通拥堵，降低居民出行成本成为国内外关注的焦点。城市在不断扩张过程中，功能区划愈渐明显，居住区不断迁移，职住分离模式逐步形成，由此带来的高峰时期大规模交通量规律性的涌入涌出城市核心区域的现象，即为潮汐交通现象。受地理条件约束，潮汐交通现象对山地城市道路提出了更为苛刻的要求。潮汐车道设置技术具有成本低、可操作性高、针对性强的优势，被广泛应用于潮汐交通的拥堵治理，该技术基于对道路交通运行规律的分析，结合道路条件，以均衡分配道路资源为导向，通过对双向车道数的合理调配，从而有效提高道路空间利用率，达到缓解潮汐交通拥堵的目的。　　本文以山地城市潮汐车道为研究对象，通过对山地城市道路特征、潮汐交通时空特性进行分析，探究潮汐车道设置的影响因素，基于潮汐车道设置的约束条件，构建潮汐车道分配的双层规划模型，并在潮汐车道分配的基础上优化潮汐车道的切换时机，旨在为潮汐车道的规划设计提供理论支撑。本文具体研究内容如下：　　（1）山地城市潮汐车道交通特性分析。对比分析山地城市与平原城市潮汐车道设置现状，阐明山地城市潮汐车道设置时应进一步考虑路段开口、坡度以及曲线半径的影响，并从山地城市潮汐车道设置实例出发，分析其流量、速度以及车头时距等方面的交通流特性。　　（2）考虑道路条件、通行能力以及交通量约束，提出路网中可设置潮汐车道路段的筛选方法。从交叉口、路段开口、道路坡度、曲线半径、车道数以及中央隔离设施六个因素出发，分析潮汐车道设置的道路条件限制，借助仿真模型探寻潮汐车道的通行能力变化规律，并考虑路段开口影响，优化了路段方向不均衡系数阈值的计算方法。　　（3）从路网系统的角度出发，建立潮汐车道分配的双层规划模型。考虑潮汐车道与路段通行能力变化，建立潮汐车道分配的双层规划模型，下层模型为流量均衡分配模型，实现对路网中流量的最优分配，上层模型为车道分配模型，输出使路网总出行时间最小的潮汐车道分配方案。最后运用Frank-Wolfe算法与遗传算法求解该模型。　　（4）基于潮汐车道分配方案，构建潮汐车道切换的关联区划分模型，优化潮汐车道的切换时机。利用双层规划模型获取单位时段的潮汐车道切换时间，为减少车道通行方向的频繁切换，设计以关联区为单位的潮汐车道切换方法。基于潮汐交通流的扩散规律与交叉口的关联性，建立潮汐车道切换的关联区划分模型，将同一关联区内潮汐车道的最早开启时间作为关联区开启时间，最晚结束时间作为关联区结束时间。　　（5）实例分析。选取重庆市内某区域路网作为实例分析对象，先筛选出路网中可设置潮汐车道的路段，再利用潮汐车道分配的双层规划模型得出单位时段的潮汐车道分配方案，并根据关联度模型计算潮汐车道交叉口的关联度，进行关联区划分，优化潮汐车道的切换时机。分析结果表明，模型输出的潮汐车道设置方案可以合理缓解潮汐交通现象，使道路的利用效率更高，验证了本文提出的潮汐车道设置方法的有效性。
作者：	姜涛
专业：	交通运输
导师：	蔡晓禹;彭博
授予学位：	硕士
授予学位单位：	重庆交通大学
学位年度：	2023