【摘要】：交通供需矛盾和高效生活方式對城市交通精細化治理提出了更高的要求。城市路網(wǎng)所遭遇的不利事件干擾,將嚴重影響路網(wǎng)的服務水平,同時對路網(wǎng)脆弱性評價和應急管理的精細化水平帶來挑戰(zhàn)。因此,通過脆弱性影響下的時變路網(wǎng)特征和交通流問題的分析,系統(tǒng)建立城市路網(wǎng)脆弱性研究方法和應對策略,對于評估城市路網(wǎng)脆弱性和減輕交通擁堵具有重要意義。本文以宏觀基本圖(Macroscopic Fundamental Diagram,簡稱MFD)理論為基礎,考慮路網(wǎng)脆弱性與路網(wǎng)時變運行狀態(tài)、交通流動態(tài)性之間的聯(lián)系,建立基于MFD的城市路網(wǎng)脆弱性研究體系,對宏觀路網(wǎng)時變運行狀態(tài)的MFD動態(tài)模型、宏觀路網(wǎng)均衡狀態(tài)的MFD模型、路網(wǎng)脆弱性評價及主動應對機制等問題進行研究。通過分析城市路網(wǎng)脆弱性的形成機理和時變運行狀態(tài)下的評價方法,研究路網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)無變化的脆弱性問題。針對區(qū)域路網(wǎng)脆弱性的特點,提出考慮時變運行狀態(tài)和交通流動態(tài)性的路網(wǎng)脆弱性評價問題,分析路網(wǎng)脆弱性、交通流動態(tài)性和MFD之間的聯(lián)系,利用路網(wǎng)通行能力變化前后的MFD形態(tài)的變化,建立基于MFD的城市路網(wǎng)脆弱性的研究框架。在分析宏觀路網(wǎng)運行狀態(tài)的時變特性的基礎上,研究交通流加載和擁擠狀態(tài)的判別方法。利用MFD散點圖描述時變的交通網(wǎng)絡運行狀態(tài),將連續(xù)變化的運行狀態(tài)轉(zhuǎn)化為MFD坐標系中的點和向量,并提出以替代矩陣的方式描述離散點的變化特征。對MFD的回滯現(xiàn)象進行動態(tài)解析,分析交通流飽和狀態(tài)和MFD回滯現(xiàn)象之間的對應關(guān)系。基于宏觀交通流參數(shù)之間的演化關(guān)系,提出參數(shù)之間“耦合-背離”的過程分析方法,建立基于背離度指標的評價方法。利用車牌數(shù)據(jù)準確記錄車輛個體通過道路斷面的特性,提出基于自動車牌識別數(shù)據(jù)的MFD估算方法,以及基于自動車牌識別數(shù)據(jù)和線圈數(shù)據(jù)融合的MFD估算方法。以深圳市中央活力區(qū)干道路網(wǎng)為實例,驗證了宏觀交通流參數(shù)之間的“耦合-背離”的過程。為了量化區(qū)域路網(wǎng)失效時MFD的形態(tài)變化,提出基于集合論的MFD的表征方式和轉(zhuǎn)化思路,將MFD的若干可觀測現(xiàn)象抽象成具有數(shù)理意義的術(shù)語。以MFD上界為基礎,提出MFD恒定上界的概念、性質(zhì)和推導方法,論證MFD恒定上界和網(wǎng)絡均衡狀態(tài)集之間的等價關(guān)系。將MFD恒定上界的推導問題轉(zhuǎn)化為網(wǎng)絡均衡狀態(tài)集的構(gòu)造問題,利用求解網(wǎng)絡均衡狀態(tài)的排隊網(wǎng)絡均衡分配模型,建立MFD恒定上界的推導方法,推導西喬丹路網(wǎng)的MFD恒定上界。對MFD形態(tài)變化的量化問題進行幾何轉(zhuǎn)化,提出MFD恒定上界的曲線逼近問題,運用基于樣條插值的求解方法,構(gòu)造交通網(wǎng)絡均衡狀態(tài)表。針對不利事件引發(fā)城市路網(wǎng)脆弱性的特點,提出基于MFD的路網(wǎng)脆弱性評價模型和指標,并以西喬丹路網(wǎng)為例進行實證分析。對比拓撲結(jié)構(gòu)有變化和無變化等兩類情況,路網(wǎng)脆弱性暴露后對路網(wǎng)效率的影響有顯著差異。從實現(xiàn)路網(wǎng)脆弱性防范關(guān)口前移的角度出發(fā),提出基于MFD的路網(wǎng)脆弱性主動式應對流程和策略。最后,以冰雪天氣下的西喬丹路網(wǎng)脆弱性為例進行了應用研究。結(jié)果表明:對于擁擠條件下的路網(wǎng)脆弱性,基于背離度指標的預警方法能夠發(fā)揮預警作用,可以有效識別路網(wǎng)進入飽和狀態(tài)的趨勢,預警時間節(jié)點相比于監(jiān)測到飽和狀態(tài)的時間節(jié)點提早10分鐘。
【圖文】：

將費用 r u 描述為由速度和密度表示的下：r u sup Q k ku k 0, 流基本圖邊界，是交通流守恒定律的偏微分方程通密度；堵密度；輛速度 據(jù)公式（2-19），Daganzo 和 Geroliminis[1]提出了基一條不含轉(zhuǎn)向的道路為例展示了基于變分法的和切線法對 MFD 進行推導 將路網(wǎng)中的車輛抽象路網(wǎng)中的運行軌跡抽象為平面中的路徑 時空位標軸為空間點位置的平面 時空位移平面中從初始邊緣開始有效路徑，點在圍之內(nèi)連續(xù)變化，即處于阻塞波速度 w和自由流用函數(shù) 是線性的，范圍從 r w w 連續(xù)變

圖 2-2 由一簇切線定義的 MFD 示意圖[52]Fig.2-2 Schematic diagrams of the MFD defined by a family of cuts[52的切線隨切點的移動而連續(xù)轉(zhuǎn)動，與這些切線相切的具有為 MFD 的上界 上界具有如下屬于光滑曲線的特征：與這些切線相切的切線的曲線，，且切線隨切點的移動而連續(xù)轉(zhuǎn)動 受到切線的約束，故 MFD 的上界的表達式為：inf uQ ku r u宏觀基本圖的邊界， ；車輛速度， ,fu w u 的推導過程可知，費用函數(shù) 是推導過程中得到切線用函數(shù) 的重要影響因素是路網(wǎng)中某個位置通行能力 當于將費用函數(shù) 和道路基礎設施和交通控制系統(tǒng)聯(lián)系路條件和信號控制周期等組合計算得到 各服務水平下程可參見 Daganzo 和 Geroliminis[1]中提到的方法
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：U491

【參考文獻】

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1 杜怡曼;吳建平;賈宇涵;許明;;基于宏觀基本圖的區(qū)域交通總量動態(tài)調(diào)控技術(shù)[J];交通運輸系統(tǒng)工程與信息;2014年03期

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7 胡一z

本文編號：2656315