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原文传递城市道路交通拥堵传播规律及消散控制策略研究

论文题名：	城市道路交通拥堵传播规律及消散控制策略研究
关键词：	城市道路;交通拥堵问题;传播规律;传输模型;网络交通流;动态随机;道路出口;信号控制;优化控制;随机用户均衡;双层规划模型;交通网络;路段;交叉口;信号配时;瓶颈识别;评价指标体系;控制策略;管制措施;路径选择模型
摘要：	道路交通拥堵是城市交通问题的突出表现,是影响人们日常出行质量和出行费用的关键性因素。同时它还会诱发交通安全、交通环境污染以及交通能耗等诸多社会各界广泛关注的问题。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,关系到我国城市的可持续发展。然而人们对于城市道路交通拥堵传播规律和消散机理缺乏足够的、准确的认识,这使得在实际缓解交通拥堵过程中存在一定的盲目性,缺乏有效的缓解与控制手段。因而,深入研究交通拥堵的产生根源、传播特性以及消散规律是解决交通拥堵问题的基础性工作。　　本论文从动态网络交通流理论出发,研究城市道路交通拥堵的传播规律,探讨一些典型的交通拥堵消散控制方法和策略。具体来讲,本论文研究工作主要有如下几个方面: 　　 (1)改进了元胞传输模型,并以此构建了动态网络交通流传播模型。和已有模型不同的是,本文在元胞传输模型的路段模型中考虑道路交通流中的回滞现象,以及在节点模型中考虑了交叉口的信号控制以及道路出口的渠化。此外,还提出了计算路段走行时间和路径走行时间的新方法,分别从路段和路网两个层面建立了交通拥堵的评价指标体系。　　 (2)将元胞传输模型推广应用于模拟突发事件下交通拥堵的传播规律。以拥堵规模和拥挤延迟为评价指标,研究了路段下游渠化区的长度、停止线的宽度划分、事故位置以及路段长度等因素对交通拥堵传播的影响。依据交通拥堵传播的空间结构特征,利用车辆禁行这一临时性的交通管制措施,制定了线、面相结合的拥堵消散控制策略,应对交通拥堵的传播。仿真结果表明,合理地应用本文提出的拥堵消散控制策略可以有效地控制拥堵的消散。　　 (3)构建了基于Cross Nested Logit模型的动态随机路径选择模型,运用元胞传输模型研究了动态随机用户均衡环境下的拥堵瓶颈识别问题。采用平均行程速度对交通拥堵瓶颈进行界定,探讨了交通需求与网络瓶颈形成之间的互动关系,分析了拥堵瓶颈的增长规律和拥堵瓶颈在网络上的分布情况。　　 (4)信号优化控制与道路交叉口处的合理渠化是城市交通组织优化的重要组成部分,是缓解交通拥堵的有效方法之一。以均衡交叉口各车流方向的通行能力为目标,建立了固定信号配时和动态信号配时的极大极小优化模型。进一步研究了信号控制与道路出口渠化的组合问题及其模型和求解算法。在动态随机用户均衡环境下,研究了信号优化控制和道路出口渠化方法的有效性。此外,还对优化控制下的交通网络进行了拥堵分析和拥堵瓶颈识别。　　 (5)转弯禁限措施是城市交通网络中常见而又低成本的交通管制措施,合理地运用该措施可以起到缓解交通拥堵的作用。以动态网络交通流为背景,构建了转弯禁限设计问题的双层规划模型:模型的上层以系统总阻抗最小为目标,考虑信号控制以及道路出口的渠化;模型的下层采用动态随机交通分配模型描述网络流量约束。运用遗传算法求解该双层规划模型。计算结果表明,在拥挤的交通网络中实施优化的转弯禁限措施可以显著提高网络的总体性能,大大降低网络的拥堵瓶颈规模。
作者：	龙建成
专业：	交通运输规划与管理
导师：	高自友
授予学位：	博士
授予学位单位：	北京交通大学
学位年度：	2009
正文语种：	中文