城市道路交通拥堵态势评估建模技术及优化方法研究

发布时间：2020-05-22 01:37

【摘要】：城市道路交通拥堵已成为制约城市可持续发展的顽症。由于我国对城市交通拥堵的研究一方面标准不统一,系统性欠缺;另外一方面理论性虽强,但实用性欠缺。从我国城市交通拥堵的特性分析开始,开展城市道路交通拥堵评判模型、预测模型、优化模型和控制策略研究,具有重要现实意义。本文主要开展了以下五个方面的工作,致力于为政府部门、出行居民、科研人员等进行评价、预测、优化、控制城市道路交通拥堵提供新的研究思路和方法:1.研究城市交通“致堵”原因,构建城市交通拥堵评判指标体系。从四个视角综述“致堵”研究成果,并指出问题。通过研究拥堵类型、拥堵演化机理、拥堵评判方法,结合我国实际,构建了包含宏观、中观、微观三个层次的城市道路交通拥堵评判指标体系,确定各层次拥堵评判指标的基本功能、量化方法及相互联系。2.研究城市路网交通拥堵综合评价方法,提出一种基于模糊神经网络的拥堵综合评价方法。分析了国内外城市路网交通拥堵评价方法,通过对我国近年来城市道路交通拥堵影响因素与道路交通拥堵之间的关系分析,从选取评判指标出发,基于模糊神经网络提出一种反映城市路网交通拥堵程度的综合评价方法,简称TFI指数法(Traffic Fuzzy neural network-Evaluation Index,TFI),实例验证了本方法的可行性。3.研究城市道路交通拥堵预测模型,提出一种基于CS-SVR的拥堵预测算法。在分析单一模型预测技术和融合模型预测技术的基础上,提出一种基于布谷鸟搜索算法(CS)和支持向量机回归(SVR)模型融合的道路交通拥堵预测算法,将常用的SVM预测方法和本文所提出的CS-SVR预测方法进行对比分析,实例验证了本算法的精度更高。此外研究了基于CS-SVR的城市路网交通拥堵态势评价方法,实例验证了本方法的可行性。4.研究城市道路路网优化模型,提出一种城市道路路网优化模型。从城市道路网络性能、环境影响、投入费用三个方面分析了城市道路网络交通拥堵博弈关系,构建了基于多层目标优化的城市道路路网优化模型,寻求路网通行效率、环境影响、路网建设费用之间的最优平衡关系,为城市路网优化决策方向提供借鉴。5.研究城市交通拥堵控制策略,综述了基于信号控制、基于需求管理的城市交通拥堵态势控制策略,并重点针对信号控制交叉口交通流模式划分定义问题,提出一种基于聚类分析的交叉口智能信号控制方法,研究了基于规划管理的城市道路交通拥堵控制策略,最后通过实际案例进行验证。
【图文】：

示意图,交通网络,路网,中观

中某个独立突发点拥堵；将城市交通拥堵中观层定义为同一道路同一方向的相邻两个交逡逑叉口之间的距离上的连续拥堵，其中不包括交叉口拥堵。将城市交通拥堵宏观层定义为逡逑所选的城市道路路网的拥堵，如图２．１所示。如无特别声明，本论文中所提到的微观、逡逑中观、宏观均为此标准。逡逑丨邋１１邋Ｉ邋！邋Ｉ邋１１邋ｉ邋？逡逑逦ｙ邋ｖ逦Ｊ邋ｖ逦ｙ邋ｖ逦逡逑交叉ａｓ１逦Ｉ逦交叉Ｉ逦＾Ｐ４，逡逑ｉ逦＾５邋Ｉ邋Ｉ—邋＿邋—逦Ｉ逦１逦逡逑＾逦ｉ逦厂邋￣逦Ｓ逦ｉ邋／邋￣逦Ｓ邋Ｌ／逡逑＾逦Ｈ逦ｒｒ逡逑ｉｌ逦ｉ？逦ｉｆ逡逑—＾｜６Ｓ逦ｓ逦＾邋ｗ逡逑Ｘ叉口＇逦交叉口２丨逦交叉口３｜逡逑＂Ｉ邋Ｉ逦１邋Ｉ逦Ｉ邋Ｉ邋—逡逑Ｓ逦１逦厂逦Ｓ逦＾邋Ｌ／逡逑ｒ逦ｒ－逦ｒ＼逡逑ｉ逦ｉ逦ｉ逦车线逡逑图２．１城市道路交叉口、路段、路网示意图逡逑在国内，张和生等人在２００５年采用模糊数学的原理，构建了区域交通状态时空分逡逑层模型，该模型含盖了交通网络的微观、中观和宏观交通参数，包含交通网络时空信息逡逑和交通状态信息。胡启洲教授等在２０１３年提出可将城市拥堵划分为点、线、面三个相逡逑互影响的层面进行交通拥堵分析。借鉴目前交通拥堵评判模型涵盖的不同层次，本文将逡逑城市道路路网分层次交通拥堵评判体系分为三个评判层次，分别是：微观、中观和宏观逡逑三个层次，其对应不同的空间评判范围是：交叉口（包括个别拥堵点）、路段、路网。逡逑（１）

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２．５道路交通拥堵评判指标体系逡逑２．５．１城市道路交通拥堵评判体系框架逡逑现行的交通拥堵评判一般用以下指标来描述：速度、延误时间、Ｖ／Ｃ比、密度、车逡逑辆排队长度。但是由于拥堵的描述参数很多，但针对不同服务设施、不同层次拥堵、不逡逑同的感知对象（例如乘客、驾驶员），需要的是最能直观反映或描述拥堵程度的一项或逡逑几项参数。逡逑根据本文２．２小节城市交通拥堵演化机理和拥堵评判思路分析，本文提出涉及微观、逡逑中观、宏观三层，覆盖时间和空间维度的，，能基本反映交通维度特征的城市道路分层次逡逑交通拥堵评判体系框架，该体系框架确定了本文将要构建的分层拥堵评判模型的基本功逡逑能和相互联系，该体系框架的具体含义如表２．２所示：逡逑逦表２．２基于时空维度的三层交通拥堵评判指标体系逦逡逑￣邋层级逦指标逦备注逦单位逡逑平均延误时间邋交叉口每辆车的平均延误（平均排队时间）逦ｓ逡逑微邋时间逡逑
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U491.265

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