【摘要】：城市交通路網(wǎng)是交通的承擔(dān)者,是出行的載體,是城市交通正常運(yùn)行的核心支撐。隨著城市交通供需矛盾的深化,引發(fā)的交通擁堵等問(wèn)題日益成為社會(huì)關(guān)注的焦點(diǎn)。路網(wǎng)承載力決定著路網(wǎng)可承載的交通數(shù)量與運(yùn)行質(zhì)量,不僅是城市交通擁堵治理和需求管理的重要支撐,也是路網(wǎng)規(guī)劃與設(shè)計(jì)的決策指標(biāo)。應(yīng)用自組織方法分析路網(wǎng)狀態(tài)變化規(guī)律,建立和完善路網(wǎng)承載力理論研究體系與挖掘更優(yōu)的路網(wǎng)承載力計(jì)算方法,具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文在國(guó)內(nèi)外學(xué)者相關(guān)研究成果的基礎(chǔ)上,應(yīng)用自組織臨界性理論闡明路網(wǎng)承載力定義;深入研究路網(wǎng)狀態(tài)分級(jí)方法與路網(wǎng)狀態(tài)變化規(guī)律,探究路網(wǎng)自組織臨界態(tài)的閾值計(jì)算方法,并構(gòu)建在路網(wǎng)自組織臨界態(tài)約束下的路網(wǎng)承載力計(jì)算模型。具體研究?jī)?nèi)容如下:首先,借鑒并分析了自組織臨界現(xiàn)象典型示例沙堆模型的演化機(jī)制,在系統(tǒng)地梳理自組織臨界性的基本概念與主要特點(diǎn)的基礎(chǔ)上,詳細(xì)闡釋了路網(wǎng)自組織臨界性特征和路網(wǎng)自組織臨界態(tài)的形成,明晰了路網(wǎng)承載力定義。其次,提出確定路網(wǎng)狀態(tài)分級(jí)和分級(jí)閾值的方法,并構(gòu)建路網(wǎng)自組織臨界態(tài)的閾值計(jì)算模型�；诮煌鲾�(shù)據(jù)應(yīng)用模糊C-均值聚類(lèi)算法得到城市快速路路網(wǎng)狀態(tài)的分級(jí)和分級(jí)閾值,同時(shí)應(yīng)用統(tǒng)計(jì)分析方法確定城市非快速路路網(wǎng)狀態(tài)的分級(jí)和分級(jí)閾值;然后綜合兩類(lèi)路網(wǎng)狀態(tài)分級(jí)研究結(jié)果,根據(jù)快速路、非快速路的路段車(chē)道長(zhǎng)度在路段車(chē)道總長(zhǎng)度中的占比構(gòu)建路網(wǎng)狀態(tài)分級(jí)閾值的計(jì)算模型,并將路網(wǎng)狀態(tài)劃分為暢通態(tài)、輕度擁擠態(tài)、擁擠態(tài)和堵塞態(tài)4種狀態(tài);接著基于路網(wǎng)自組織臨界性研究路網(wǎng)狀態(tài)變化規(guī)律,界定了路網(wǎng)擁擠態(tài)與堵塞態(tài)的臨界點(diǎn)即為路網(wǎng)自組織臨界態(tài),最后給出路網(wǎng)自組織臨界態(tài)的閾值計(jì)算模型。再次,構(gòu)建以路網(wǎng)自組織臨界態(tài)為約束的路網(wǎng)承載力計(jì)算模型。針對(duì)城市快速路、非快速路路段特點(diǎn),推導(dǎo)并構(gòu)建路段交通量變化量-交通密度模型,其中對(duì)非快速路路段分別建立上游信控-下游信控、上游信控-下游無(wú)信控和上游無(wú)信控-下游信控的交通量變化量-交通密度模型;再將路段模型擴(kuò)展為路網(wǎng)層面的交通量變化量-交通密度模型,以計(jì)算不同時(shí)刻下路網(wǎng)各路段的交通密度;進(jìn)一步建立路網(wǎng)交通密度計(jì)算模型,通過(guò)對(duì)比由該模型計(jì)算所得的路網(wǎng)交通密度與路網(wǎng)自組織臨界態(tài)閾值,驗(yàn)證是否達(dá)到路網(wǎng)自組織臨界態(tài);最后,在路網(wǎng)自組織臨界態(tài)的約束下,考慮車(chē)道長(zhǎng)度和各路段的交通密度,構(gòu)建路網(wǎng)承載力計(jì)算模型。最后,以北京市知春路片區(qū)為例,進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)與實(shí)證研究。結(jié)合實(shí)驗(yàn)路網(wǎng)的實(shí)際調(diào)研數(shù)據(jù),計(jì)算該路網(wǎng)自組織臨界態(tài)閾值;根據(jù)VISSIM仿真結(jié)果和MATLAB求解得到路網(wǎng)自組織臨界態(tài)下各路段的交通密度,應(yīng)用路網(wǎng)承載力計(jì)算模型計(jì)算知春路片區(qū)的路網(wǎng)承載力,并與傳統(tǒng)時(shí)空耗散法計(jì)算得到的路網(wǎng)承載力結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,分析方法的差異與優(yōu)劣,驗(yàn)證本文研究方法的可行性。
【圖文】：

圖１－２全國(guó)汽車(chē)保有量變化趨勢(shì)逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋１－２邋Ｔｒｅｎｄ邋ｏｆ邋ｍｏｔｏｒ邋ａｕｔｏｍｏｂｉｌｅ邋ｉｎ邋Ｃｈｉｎａ逡逑究意義逡逑城市交通路網(wǎng)承載力，掌握路網(wǎng)能承載的交通數(shù)量與運(yùn)行質(zhì)量，不堵治理和需求管理的基礎(chǔ)工作，也是路網(wǎng)規(guī)劃與設(shè)計(jì)的必要途徑。有：逡逑定路網(wǎng)供需平衡程度逡逑機(jī)動(dòng)車(chē)出行比例確定交通出行需求，與路網(wǎng)承載力對(duì)比后可確定平衡，當(dāng)供不應(yīng)求時(shí)可對(duì)關(guān)鍵路段或交叉口進(jìn)行完善以提高路網(wǎng)承平衡。路網(wǎng)承載力作為評(píng)判指標(biāo)，可根據(jù)路網(wǎng)供需平衡程度協(xié)調(diào)路與交通需求之間的關(guān)系，為城市交通建設(shè)與可持續(xù)發(fā)展提供科學(xué)依定合理的機(jī)動(dòng)車(chē)規(guī)模逡逑路網(wǎng)承載力與機(jī)動(dòng)車(chē)出行比例，反推機(jī)動(dòng)車(chē)規(guī)模；再以路網(wǎng)承載力

是沙崩過(guò)程中的點(diǎn)陣空間尺寸，代表沙崩規(guī)模，是尺寸ｓ時(shí)發(fā)生沙崩的逡逑概率，７＝１．１。在雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)下，沙崩規(guī)模與坍塌發(fā)生的頻率呈冪律分布Ｗ，如圖逡逑２－２。圖２－３表示了平均沙粒數(shù)隨時(shí)間的變化情況：剛開(kāi)始時(shí)沙粒非常少，投入一逡逑粒沙子基本不會(huì)引發(fā)沙崩，此時(shí)沙堆系統(tǒng)尚未達(dá)到自組織臨界態(tài)；當(dāng)出現(xiàn)圖中拐點(diǎn)逡逑時(shí)，沙堆系統(tǒng)達(dá)到自組織臨界態(tài)，此后若不受外界影響，沙堆系統(tǒng)將一直在自組織逡逑臨界態(tài)左右波動(dòng)，平均沙粒數(shù)只在小范圍內(nèi)變化。逡逑２．１．２主要特點(diǎn)逡逑結(jié)合沙堆模型，說(shuō)明具備自組織臨界性的系統(tǒng)的主要特點(diǎn)：逡逑（１）具有自組織臨界性的系統(tǒng)需要不斷輸入能量，具有耗散結(jié)構(gòu)。耗散結(jié)構(gòu)逡逑指在遠(yuǎn)離平衡態(tài)的非線性區(qū)域下的開(kāi)放系統(tǒng)，，當(dāng)其中某參量達(dá)到一定閾值時(shí)，將導(dǎo)逡逑致系統(tǒng)產(chǎn)生突變，并產(chǎn)生化學(xué)震蕩的自組織現(xiàn)象【３８］。滿足耗散結(jié)構(gòu)的條件有：一是逡逑保證為開(kāi)放的系統(tǒng)；二是非平衡的系統(tǒng)；三是系統(tǒng)包含非動(dòng)力學(xué)過(guò)程。能量的輸入逡逑表明了系統(tǒng)在自組織臨界態(tài)時(shí)是開(kāi)放的、遠(yuǎn)離平衡態(tài)的。沙粒不斷注入沙堆系統(tǒng)
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：U491

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本文編號(hào)：2685750