考虑支路路段双向流量相互影响的城市交通网络均衡分析

【摘要】摘要：本文研究考虑支路路段双向流量相互影响的城市交通网络均衡分析理论与方法,其研究目的在于城市支路交通网络的利用与评价问题。通过充分利用支路网络的道路资源,使支路起到为干道分流交通流量的作用,缓解和分担干道的拥堵压力,同时使得城市土地使用和资金投入得到节约。本文围绕考虑支路路段双向流量相互影响的城市交通网络均衡分析问题,从支路路段能力分析着手,对城市支路网络进行均衡分析,研究支路网络交通组织优化方法,为合理利用支路网络奠定理论基础。首先分析了城市道路通行能力的一般影响因素,提炼了支路路段的双向车流特征属性,重点分析了支路路段通行能力的几个关键影响因素,包括道路宽度对安全会车速度的影响、双向流量的非对称性对双向流量的影响以及会车行为决策对车流速度的影响。应用交通流元胞自动机模型对城市支路路段通行能力进行了建模分析,模拟结果反映了城市支路路段的能力特征。针对现行配流方法难于解决含双向不分道行驶的狭窄支路路段的交通网络配流问题,基于支路模拟和特征分析结果,提出依赖于路段宽度、单车道通行能力、双向流量比例等因素的支路路段通行能力近似公式。进而通过扩展支路路段费用的表达形式,建立了分析支路路段双向车流相互作用的交通网络均衡模型。鉴于支路路段费用函数不是关于方向流量的凸函数,采用最短路上全有全无分配并结合相继平均法设计了模型的求解算法。算例分析表明模型与算法具有有效性,有效地推广了常规配流方法,而且可用于解决实际工程问题。由于城市支路网络中支路路段的双向车流不分道行驶,使得双向支路路段能力的描述形式与分道行驶路段存在很大的差异性,同时考虑到支路网络中随机能力降级现象比较严重,通过分别描述路段能力降级参数,在长期习惯性均衡模型基础上,结合双向支路路段能力特征进行拓展,构建了基于可靠性的城市支路网络均衡分析模型,分析表明：在不同的可靠度要求下,出行者对干道和支路选择结果存在差异,越保守的出行者选择支路出行概率越小。为了使得支路网络车流运行效率最大化,研究了支路网络单向交通组织方法。通过考虑支路路段双向车流相互影响的因素,从道路负荷与公平性的角度出发,建立一主多从的双层规划模型,上层规划是多目标规划,以单行交通组织方案为决策,以路段饱和度超限量最小化降低道路负荷、以车辆绕行系数最小化提高公平性。给定单行交通组织方案的路段流量和任意2点之间的最短路分别由多个下层规划确定。设计了模拟退火算法求解双层规划,表明求解效果明显优于支路路段双向能力等量划分的传统优化方法。最后讨论了考虑支路路段双向流量相互影响的城市交通网络均衡分析的整体研究思路,对进一步研究进行了展望。
【作者】王英姿；
【导师】史峰；
【作者基本信息】中南大学，交通运输工程，2013，博士
【关键词】城市交通工程；支路路段；用户均衡分析；出行时间可靠性；单向交通组织；双层规划；

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