城市交通網(wǎng)絡(luò)容量研究.pdf

1、城市化進(jìn)程的加快,城市人口、機(jī)動(dòng)車數(shù)量的急劇增加,使交通需求逐漸增大,城市道路交通的壓力越來(lái)越大,由此帶來(lái)的交通擁堵勢(shì)必成為我們必須要面對(duì)和解決的難題。城市道路交通網(wǎng)絡(luò)是交通運(yùn)輸?shù)幕A(chǔ)物理設(shè)施,其服務(wù)水平關(guān)系到社會(huì)可持續(xù)發(fā)展、居民生活質(zhì)量及城市的形象,因而,深入研究城市道路交通網(wǎng)絡(luò)總體容量對(duì)發(fā)展我國(guó)交通事業(yè),構(gòu)建和諧暢通的城市交通無(wú)疑具有十分重大的意義。
　　 本文對(duì)已有相關(guān)原理與方法進(jìn)行分析總結(jié)的基礎(chǔ)上,從影響交通網(wǎng)絡(luò)容量的主

2、要因素出發(fā),針對(duì)交通網(wǎng)絡(luò)容量概念不一致的現(xiàn)象,結(jié)合論文的研究目的提出了基于服務(wù)水平的交通網(wǎng)絡(luò)容量的定義,設(shè)定了判定交通網(wǎng)絡(luò)服務(wù)水平的指標(biāo)及劃分等級(jí)標(biāo)準(zhǔn),為交通網(wǎng)絡(luò)容量的度量奠定了基礎(chǔ)。
　　 依據(jù)交通網(wǎng)絡(luò)中交通個(gè)體的路徑選擇行為對(duì)交通網(wǎng)絡(luò)容量的影響及各種交通分配模型的特點(diǎn),論文首先假設(shè)每個(gè)道路使用者均可準(zhǔn)確掌握各個(gè)路段及交叉口的實(shí)時(shí)交通信息,考慮交叉口對(duì)交通網(wǎng)絡(luò)容量的影響,建立了基于用戶均衡的交通網(wǎng)絡(luò)容量模型。通過(guò)對(duì)已有算法及模

3、型特點(diǎn)的分析,利用Kuhn-Tucker定理,得到了模型的一階最優(yōu)必要條件,依據(jù)此條件提出容量計(jì)算的收斂定理,設(shè)計(jì)了求解用戶均衡交通網(wǎng)絡(luò)容量模型的算法。通過(guò)算例分析證實(shí)了此容量算法比已有容量算法縮減了計(jì)算過(guò)程,減少了最短路徑的計(jì)算次數(shù),提高了算法的計(jì)算效率。
　　 當(dāng)交通動(dòng)態(tài)信息系統(tǒng)不健全時(shí),道路使用者只能根據(jù)自己對(duì)路徑的估計(jì)判斷進(jìn)行路徑選擇,因此,本文建立了基于隨機(jī)用戶均衡的交通網(wǎng)絡(luò)容量模型。通過(guò)對(duì)隨機(jī)用戶均衡分配方法的分析,

4、指出了兩類常用隨機(jī)用戶均衡分配算法的缺陷；根據(jù)一條路徑對(duì)其它路徑所承擔(dān)交通量的影響程度提出路徑影響度概念,依據(jù)路徑影響度概念重新定義了有效路徑集合,并設(shè)計(jì)了有效路徑集合的路徑影響度參數(shù)標(biāo)定方法。為增加初始階段有效路徑集合中路徑數(shù)量,減少計(jì)算過(guò)程,論文設(shè)計(jì)了求解初始有效路徑集合的遺傳算法,并以此設(shè)計(jì)了基于有效路徑集合的求解隨機(jī)用戶均衡交通網(wǎng)絡(luò)容量模型的算法。論文通過(guò)算例對(duì)有效路徑集合的影響度參數(shù)進(jìn)行了分析,并對(duì)基于用戶均衡的交通網(wǎng)絡(luò)容量及

5、基于隨機(jī)用戶均衡的交通網(wǎng)絡(luò)容量進(jìn)行了對(duì)比分析。
　　 實(shí)際交通網(wǎng)絡(luò)中的路段及交叉口的通行能力不會(huì)保持不變,而是在一定的范圍內(nèi)波動(dòng),于是在路段及交叉口的通行能力不確定情況下,對(duì)交通網(wǎng)絡(luò)容量的波動(dòng)規(guī)律及波動(dòng)范圍的研究具有重要實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。論文根據(jù)道路使用者的長(zhǎng)期路徑使用情況,利用不確定環(huán)境下的均衡狀態(tài)表達(dá)式作為不確定環(huán)境下的路徑選擇原則；依據(jù)此原則分別建立了不確定環(huán)境下的用戶均衡交通網(wǎng)絡(luò)容量模型及隨機(jī)用戶均衡交通網(wǎng)絡(luò)容量模型。根據(jù)不

6、確定變量不同的處理方法,分別設(shè)計(jì)了基于等價(jià)轉(zhuǎn)化的模型求解算法和基于模擬的模型求解算法；并對(duì)不確定環(huán)境下的交通網(wǎng)絡(luò)容量和確定環(huán)境下的交通網(wǎng)絡(luò)容量進(jìn)行了分析對(duì)比。
　　 對(duì)于已建成的城市來(lái)說(shuō),隨著城市人口、機(jī)動(dòng)車數(shù)量的增加,城市的交通需求會(huì)不斷增大,由此出現(xiàn)交通網(wǎng)絡(luò)的容量不能適應(yīng)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的情況；為了使交通網(wǎng)絡(luò)容量滿足交通需求,需要對(duì)交通網(wǎng)絡(luò)中路段或者交叉口進(jìn)行能力擴(kuò)建。因此,論文在提出路段及交叉口貢獻(xiàn)度概念的基礎(chǔ)上,建立了一定

7、費(fèi)用下基于貢獻(xiàn)度的交通網(wǎng)絡(luò)容量擴(kuò)張模型,并設(shè)計(jì)了該模型的求解算法。
　　 在日常的城市交通活動(dòng)中,經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)由于短時(shí)間交通管制或偶發(fā)事故等原因?qū)е碌穆范位蚪徊婵谥袛?這給城市交通帶來(lái)較大的影響；而不同的路段或交叉口中斷造成的網(wǎng)絡(luò)容量損失是不同的。針對(duì)此問(wèn)題,論文提出了交通網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵路段及交叉口的定義,分別建立了交通網(wǎng)絡(luò)容量的關(guān)鍵路段及關(guān)鍵交叉口求解模型,并設(shè)計(jì)了相應(yīng)的求解算法。
　　 依據(jù)對(duì)算例的計(jì)算分析得出的結(jié)論,可以為