交通事件影響下的城市路網擁堵特性及控制方法研究.pdf

1、交通是城市形成和發(fā)展的重要條件。近年來，隨著城市人口的增多和機動車保有量的增加，城市交通問題日益突出，主要表現為交通擁堵以及由此帶來的環(huán)境污染、交通安全等一系列問題。城市路網發(fā)生交通事件之后，通常會造成路網相關路段的通行能力下降或者交通流量激增，形成偶發(fā)性交通擁堵。研究城市路網交通流仿真模型，探索城市路網交通流的規(guī)律，分析交通事件影響下的交通擁堵特性，揭示和評價交通擁堵控制方法的效果，有助于緩解和預防交通擁堵。本文構建了若干不同類型的城

2、市路網交通流元胞自動機模型，研究了城市路網交通流的動態(tài)特性和交通事件影響下的城市路網擁堵特性及控制方法。具體而言，本文的主要工作包括如下四個方面:
　　(1)城市路網交通流動態(tài)特性研究
　　改進了元胞自動機模型，定義了車輛的OD屬性和路徑選擇行為，建立了城市路網的評價指標體系，構建了無信號控制和信號控制的雙向兩車道路網元胞自動機模型。路段上的車輛采用雙向交通的兩車道模型規(guī)則進行更新。交叉口處的車輛按照所處的位置，確定優(yōu)先通行

3、權。同時，為了避免車輛在交叉口的死鎖，提出了一個避碰規(guī)則。數值模擬結果表明，城市路網交通流基本圖與道路交通流非常相似;隨機慢化概率和期望車速對路網交通流的影響隨著路網交通密度的增加而減弱;借反向車道超車的行為會降低路網車速，增加路網擁堵的可能性;低密度時，信號控制會降低路網車速;最佳信號周期時長隨著路網交通密度的增加而增加，趨向于某一固定值。
　　(2)大型活動影響下的城市路網擁堵特性及控制方法研究
　　構建了雙向四車道路網

4、元胞自動機模型。交叉口處的車輛遇到沖突車流時，按照所處的位置確定是否具有優(yōu)先通行權。利用該模型研究了城市路網容量的影響因素，模擬了大型活動進場和散場時對路網交通流的影響。數值模擬結果表明，路網容量隨著路網規(guī)模的增加而增加，但是路網容量的增加幅度要小于路網規(guī)模的增加幅度;路網容量與路網結構密切相關，路網容量隨著交叉口數量的減少和路段長度的增加而上升;提高車輛的起訖點分布與路網的匹配程度能提高路網容量;禁止換道和頻繁換道都會降低路網容量，換

5、道成功率隨著路網交通密度的增加而下降;信號控制能夠提高路網容量，密度較低時，信號控制下的路網車速低于無信號控制下的路網車速，密度較高時則正好相反;大型活動進場和散場時分別會導致不同的路段車速下降;路網擁堵隨著活動規(guī)模和背景交通量的增加而加劇;限制日常出行和引導活動參與者錯時出行能夠提高路網車速，緩解交通擁堵。
　　(3)道路施工影響下的城市路網擁堵特性及控制方法研究
　　構建了環(huán)形交叉口路網元胞自動機模型。每個路段由直行、左

6、轉和右轉三條車道組成，車輛根據其在前方交叉口的轉向和超車的需要在禁止變換車道線前換道。交叉口處的車輛按照環(huán)形交叉口的運行規(guī)則進行更新。利用該模型分析了交通誘導環(huán)境下的車輛路徑選擇行為，研究了道路施工對路網交通流的影響。數值模擬結果表明，動態(tài)路徑誘導能夠降低出行時耗，均勻交通流在路網上的分布，提高路網容量;路徑誘導的效果取決于路徑誘導的方式、服從誘導的比例、誘導周期的長短以及路網交通密度的大小;路網車速隨著封閉車道數量和施工路段數量的增加

7、而下降;半封閉施工時，交通分流能緩解交通擁堵，但是繞行車輛的比例存在一個最佳值;動態(tài)路徑誘導能有效緩解道路施工時繞行路段的交通擁堵。
　　(4)交通事故影響下的城市路網擁堵特性及控制方法研究
　　構建了雙向六車道路網元胞自動機模型。路段上的車輛按照四種換道規(guī)則進行換道，交叉口前的車輛根據信號燈狀態(tài)和交叉口內的沖突車流情況決定是否進入交叉口。該模型充分考慮了交叉口各方向沖突車流的影響，能夠更加真實地反映交叉口的車流運行狀態(tài)，既