基于数据驱动的城市道路交叉口运行特性分析

作     者：曲古拉·图马尔拜 

作者单位：新疆农业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：吐尔逊·买买提

授予年度：2023年

学科分类：08[工学] 082303[工学-交通运输规划与管理] 082302[工学-交通信息工程及控制] 0823[工学-交通运输工程] 

主      题：城市道路交叉口 出租车GPS轨迹数据 通行效率评价 影响因素 

摘      要：近年来,随着汽车保有量的不断增加,城市交通拥堵问题日益严峻,导致城市道路运行效率不断下降。城市道路网中交叉口是核心节点,交叉口的管控和运行效率以及服务水平直接影响城市道路网的服务水平。基于GPS浮动车数据进行交叉口通行效率评价是解决目前交通拥挤状况的一种有效方法,同时GPS数据本身具有成本低,数据量大,精度高等优点,可以更好地反映城市道路交叉口的通行效率。因此,本文为了弥补单一指标评价方法在交叉口通行效率当中的缺陷,构建了由排队长度、通行时间、延误和停车率组成的交叉口通行效率评价指标体系,并结合出租车GPS数据估计了交叉口进口道通行效率,建立了基于粗糙集理论和自组织映射神经网络方法的交叉口通行效率影响因素定量分析模型,通过实测数据和VISSIM仿真方法分析了本文方法的适用性。本研究主要研究内容和成果包括:(1)应用出租车GPS轨迹数据的经纬度、时间和速度的变化等特征,借助Arc Map与Python编程语言平台,估计乌鲁木齐市4个典型交叉口交通参数。在此基础上,基于轨迹数据建立了以排队长度、通行时间、延误和停车率组成的交叉口通行效率评价指标体系。结果表明,基于大规模浮动车轨迹数据能够准确的估计研究区域交通流参数并准确地反映各高峰时段交通流现状,为交叉口通行效率评价提供依据。(2)针对定量分析各指标对通行效率的影响程度的需要,基于粗糙集理论分析了排队长度、延误、通行时间和停车率对通行效率的影响程度,结果发现,各影响因素在总的影响因子池中所占权重分别为0.3253、0.2313、0.2147和0.2287,各指标对目标交叉口通行效率的影响存在一定差异,表明本文方法在量化交叉口通行效率和影响因素之间的非线性关系方面具有一定的可行性。(3)为了进一步剖析基于轨迹数据的通行效率评价方法的适用性,结合实测数据和微观仿真平台建立2个交叉口通行效率评价仿真模型,并对2种方法估算的通行效率进行对比分析,结果发现,轨迹数据方法和仿真方法之间存在部分差异,但总体结果基本一致的,同时基于轨迹数据的通行效率评价方法具有一定的优势。本研究基于轨迹数据、粗糙集及仿真平台作为主要手段,综合分析交叉口通行效率,为基于数据驱动方法总体评价城市道路关键节点提供思路和方法,同时为优化城市道路管理和控制措施提供了借鉴。