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原文传递城市信号控制路网容量研究

论文题名：	城市信号控制路网容量研究
关键词：	城市道路;信号交叉口;通行能力;路网容量;双层规划模型;车道分配
摘要：	论文首先研究了单个信号交叉口的备用通行能力,然后将单点信号控制交叉口备用通行能力的概念扩展到信号控制路网,建立了信号控制路网容量的双层规划模型、基于可变车道的信号控制路网容量双层规划模型、基于道路扩建的信号控制路网容量双层规划模型和不同服务水平下的信号控制路网容量模型。最后,考虑到路网中路段对车流的存贮功能,将路网容量的概念进一步深化,提出了拥堵路网容量的概念,分别建立了拥堵路网的最大容量模型和路网拥堵最大持续时间模型。　　论文首先引入信号交叉口备用通行能力的概念,在充分分析已有模型缺点的基础上,建立了交叉口进口车道渠化和信号配时联合优化的信号交叉口备用通行能力模型。根据模型特点,给出了分支定界算法。算例分析表明,本文模型计算的交叉口备用通行能力为9.66％,现有模型计算结果为4.86%. 　　然后,将单点信号控制交叉口备用通行能力的概念扩展到信号控制路网,引入信号控制路网备用容量的概念。为了研究信号控制延误对路网容量的影响,本文考虑到出行者针对交叉口信号控制延误的路径选择行为,建立了双层规划的路网容量模型。下层问题是考虑信号控制延误的用户均衡分配模型,它能预测司机对于某一种信号设置方式的择路行为;上层问题是考虑司机择路行为下信号配时参数的优化,以使路网容量最大。所调节的参数包括周期时长和绿信比。采用基于灵敏度分析的启发式算法求解该问题。算例应用及仿真分析表明,考虑交叉口延误的路网容量模型可以通过调节交叉口各个入口的延误使交通量在各个路径之间分配更为均衡,路网容量比不考虑延误时增大了71.84%. 　　为了研究车道分配对路网容量的影响,通过分配道路的双向车道数和设置交叉口的信号配时参数来引导司机的路径选择,建立了双层规划的路网备用容量模型。上层模型是路网车道分配和信号配时参数的联合优化,以使路网容量最大;下层模型是用户均衡分配模型,可预测司机对于某种路网车道分配和信号设置的择路行为。用基于灵敏度的启发式算法进行了算例应用和仿真分析。结果表明,该模型不仅可以改变道路的通行能力,而且可以合理调节路网路径的阻抗,使交通量的分布更均衡,路网备用容量比现有模型增大了32%。　　为了研究城市道路扩建对路网容量的影响,通过确定扩建道路的车道数和设置交叉口的信号配时参数来引导出行者的路径选择,建立了信号控制路网容量的双层规划模型。下层问题是用户均衡分配模型,它能预测司机对于某一种路网车道扩建方式和信号设置的择路行为;上层问题是资金总额限制条件下的车道扩建(选择哪些路段扩建,扩建几条车道)和信号配时参数的联合优化,目标是路网备用容量的最大化。采用基于灵敏度的启发式算法求解该问题。算例和仿真验证表明,该模型不及可以增大路网中路段的通行能力,而且可以调节路网中路径阻抗,使交通量分布更加均匀,道路资源得到充分的利用,路网容量比常规的道路扩建方式增加了11.18%。　　接下来,从分析道路服务水平入手,给出了信号控制路网服务水平的评价指标:路网平均饱和度。给出了路网服务水平建议的分级标准。将信号控制路网容量计算与路网服务水平相结合,构建了基于路网服务水平的双层规划路网容量模型。下层问题是用户均衡分配模型,上层模型是考虑用户择路行为和路网服务水平的信号配时参数的优化,以使路网容量最大。给出了算例,应用本文模型可以得到各个服务水平下的路网最大容量。　　最后,考虑到路段对车流的容纳作用,论文提出了拥堵路网容量的概念。考虑局部路网的有效路径和出行者的路径选择,论文分别建立了固定拥堵时间长度的路网最大容量模型和固定流量的拥堵最大持续时间模型。给出了算例应用和仿真分析,结果表明,本文建立的模型可以有效地避免路网每个路段的排队长度超过其路段长度,并且路网的车均延误时间要小于常规配时方法。
作者：	张鹏
专业：	交通运输规划与管理
导师：	李文权
授予学位：	博士
授予学位单位：	东南大学
学位年度：	2011
正文语种：	中文