【摘要】：近年來,隨著社會、經(jīng)濟(jì)以及城鎮(zhèn)化的快速發(fā)展,城市人口數(shù)量和城市規(guī)模不斷增大。但由于汽車增長速度過快,城市發(fā)展仍難以滿足城市交通運(yùn)輸?shù)男枨?城市交通擁堵已成為城市發(fā)展的最大障礙。為了緩解城市交通擁堵,許多學(xué)者在城市交通流理論與仿真模擬領(lǐng)域做了很多重要的研究工作,提出的模型包括宏觀模型、中觀模型和微觀模型,重現(xiàn)和解釋了許多復(fù)雜的交通流現(xiàn)象。上世紀(jì)九十年代以來,交通流元胞自動機(jī)模型受到交通領(lǐng)域?qū)W者和工程師的青睞,成為了新的研究熱點(diǎn)。本文研究了邊界流量控制策略、信息反饋策略和路網(wǎng)結(jié)構(gòu)對交通系統(tǒng)宏觀基本圖的影響。利用元胞自動機(jī)模型,對曼哈頓型的城市交通系統(tǒng)進(jìn)行仿真,模擬了交通中的車輛行為,包括車輛跟隨、車輛換道、交叉口穿越和駕駛員的路徑選擇行為,并對城市交通系統(tǒng)的宏觀性質(zhì)進(jìn)行研究,分析了多種因素對城市交通系統(tǒng)宏觀基本圖的影響。本文的主要工作如下:(1)采用元胞自動機(jī)模型對城市交通系統(tǒng)進(jìn)行建模,模擬分析了城市交通系統(tǒng)的邊界流量控制問題。我們發(fā)現(xiàn),城市核心區(qū)域和周邊區(qū)域的宏觀基本圖具有不同的形狀和特征。宏觀基本圖顯示城市交通流呈現(xiàn)三種狀態(tài):自由流狀態(tài)、飽和狀態(tài)和擁塞狀態(tài)。我們提出的邊界流量控制策略中,控制進(jìn)入核心區(qū)域道路的邊界交通燈,為周邊車輛進(jìn)入核心區(qū)域分配一個特殊的禁止階段。當(dāng)核心區(qū)域的車輛密度超過閾值ρ1時,所有邊界交通燈將變成禁止?fàn)顟B(tài);當(dāng)核心區(qū)域的車輛密度降低到另一閾值ρ2(ρ2ρ1)時,所有邊界交通燈都恢復(fù)到正常相位。邊界流量控制策略的兩個臨界密度ρ1和ρ2由核心區(qū)域的“流量-密度”關(guān)系即宏觀基本圖決定。模擬顯示,邊界流量控制策略可以大大提高系統(tǒng)的平均到達(dá)率和平均流量,并提高交通系統(tǒng)擁擠的臨界密度,降低交通系統(tǒng)堵塞概率。此邊界流量控制策略在封閉邊界條件和開邊界條件下都能很好地發(fā)揮作用。(2)提出了基于先進(jìn)信息反饋的改進(jìn)含時最短路徑策略。隨著現(xiàn)代智能交通系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展,采集出行時間信息成為可能,并可據(jù)此為駕駛員建議出行路徑。由于交通系統(tǒng)的復(fù)雜性,交通信息反饋可能會導(dǎo)致一些重要區(qū)域(如中央商務(wù)區(qū))出現(xiàn)嚴(yán)重?fù)矶��；谙冗M(jìn)的信息反饋,我們提出了一種改進(jìn)的含時最短路徑選擇策略(ITSP)。在ITSP策略中,通過提高核心區(qū)域交通成本的參數(shù)α,降低車輛進(jìn)入核心區(qū)域的概率,從而降低核心區(qū)域的車輛密度。本文基于元胞自動機(jī)交通模型,研究了 ITSP策略對曼哈頓型城市交通系統(tǒng)性能的影響。我們發(fā)現(xiàn),當(dāng)α略大于1.0時,與沒有信息反饋(GSP)或提供實(shí)時出行時間信息(TSP)的情況相比,交通系統(tǒng)的性能會得到提高。在車輛總數(shù)固定的情況下,ITSP策略可以提高車輛的平均到達(dá)率和交通流量。在交通加載且車輛總數(shù)可變情況下,ITSP策略可以降低車輛密度,避免交通堵塞,提高系統(tǒng)可靠性。此外,我們還探討了不同的核心區(qū)域規(guī)模和不同起訖點(diǎn)(Origin-Destination)模式對交通性能的影響。(3)研究了不同長寬比的矩形城市交通路網(wǎng)結(jié)構(gòu)對交通系統(tǒng)性能的影響。保持矩形交通路網(wǎng)的總面積相同,改變路網(wǎng)長寬比。模擬了地理最短路徑選擇策略(GSP)和含時最短路徑選擇策略(TSP)情況下的交通系統(tǒng)性能。在封閉邊界條件下,正方形路網(wǎng)平均到達(dá)率最大值可以達(dá)到最大,但正方形路網(wǎng)臨界擁擠密度最低。隨著長寬比增大,平均到達(dá)率減小,臨界擁擠密度增大。在具有時變加載過程的開邊界條件下,正方形路網(wǎng)具有較好的性能。我們通過分析車輛加載率與到達(dá)率的平衡,解釋了這一現(xiàn)象。本文的結(jié)果可以對緩解城市交通擁堵提供理論指導(dǎo),并為建立合理的交通管理措施和控制策略提供借簽。
【圖文】：

設(shè)施建設(shè)投入巨大，但是仍然很難滿足交通運(yùn)輸?shù)男枨�。逡逑車輛在提供方便的同時，也會造成擁堵。交通堵塞己經(jīng)成為城市難題。由于逡逑交通堵塞，人們出行時間成本大幅度提高，對生活和工作帶來很大影響。圖１．１逡逑和圖１．２所示為北京和太原的交通擁堵。我們可以使用高峰平均速度、人均年擁逡逑堵成本（小時）、高峰擁堵延時等指標(biāo)反映城市交通擁堵的狀況。擁堵延時指數(shù)逡逑是指城市居民平均一次出行實(shí)際旅行時間與自由狀態(tài)下旅行時間的比值。道路越逡逑擁堵，擁堵延時指數(shù)越高［２］。逡逑圖ｕ北京市區(qū)交通擁堵狀況，該圖源于百度逡逑１逡逑

性的速度－密度函數(shù)關(guān)系［６４－６５］。此后，學(xué)者們提出了多種基本圖模型，，如逡逑Ｇｒｅｅｎｓｂｕｒｇ模型［６６］、Ｕｎｄｅｒｗｏｏｄ模型［６７］、Ｄｒａｋｅ模型［６８］、Ｎｅｗｅｌｌ模型［６９］、逡逑Ｍｕｎｊａｌ－Ｐｉｐｅ模型［７０］、Ｅｄｉｅ模型［７１］和Ｍａｙ模型［７２］等。常見的幾種基本圖如圖１．３逡逑所示。逡逑在基本圖中，一般存在三種狀態(tài)：逡逑（１）
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：U491

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 張庭發(fā);;城市交通系統(tǒng)模式與可持續(xù)發(fā)展觀[J];內(nèi)蒙古民族大學(xué)學(xué)報;2005年03期

2 王秋利;;未來城市交通系統(tǒng)發(fā)展之探討[J];智能城市;2017年09期

3 靳慶僑;;論城市交通系統(tǒng)——以西安市為例[J];現(xiàn)代商貿(mào)工業(yè);2011年13期

4 張志濤;;城市交通系統(tǒng)節(jié)能問題的研究[J];科技與企業(yè);2011年16期

5 全永q

本文編號：2627820