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基于宏观基本图的禁左交通组织评价模型

交通运输系统工程与信息 2022年第3期22卷 179-189页

作者：李冰杨鸿宇郑佐雄冯悦王正辉昆明理工大学交通工程学院昆明650500 云南工程勘察设计院集团有限公司昆明650224

随着城市交叉口交通压力增加,采用禁止左转车辆通行成为缓解过饱和交通拥堵和提升通行效率的重要手段。为克服现有禁左方法多以单个交叉口为研究对象,而对干道和区域禁左措施缺乏科学评价依据的局限性,本文基于宏观基本图(Macroscopic F... 详细信息

随着城市交叉口交通压力增加,采用禁止左转车辆通行成为缓解过饱和交通拥堵和提升通行效率的重要手段。为克服现有禁左方法多以单个交叉口为研究对象,而对干道和区域禁左措施缺乏科学评价依据的局限性,本文基于宏观基本图(Macroscopic Fundamental Diagram,MFD)区域性交通状态刻画的优势,分别建立单点、干道及区域等不同评价范围的禁左交通组织评价方法。首先,基于Logit模型刻画交叉口禁左后流量转移;其次,以左转流量转移比例与道路等级为关键因素构建禁左后的MFD,得出基于MFD的禁左交通组织评价模型;最后,通过对昆明市北京路片区VISSIM交通仿真分析评价模型可靠性。结果表明:在仿真区域内,当左转车流占比小于15%时,采用单点禁左或干道禁左可以提升路网交通运行效率;当左转车流占比为15%~20%时,仅单点禁左可以提升路网运行效率;而在任何左转车流比例状态下,对区域禁左均会降低交通运行效率。

关键词：城市交通禁左宏观基本图交通仿真交通组织

基于宏观基本图的城市路网交通流状态分析算法应用

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武汉理工大学学报（交通科学与工程版） 2022年第6期46卷 986-990,996页

作者：姜海岩 ZYRYANOV Vladimir 顿河国立技术大学道路交通系顿河畔罗斯托夫344000

文中构建了考虑多个宏观交通流参数复杂联动的交通流状态分析算法模型,引入了新的宏观交通流参数“旅行效率”作为构建宏观基本图的基本元素,以顿河畔罗斯托夫市长度为39 km的中心城区路网的实例数据为基础,建立了转移流量为主要流量的... 详细信息

文中构建了考虑多个宏观交通流参数复杂联动的交通流状态分析算法模型,引入了新的宏观交通流参数“旅行效率”作为构建宏观基本图的基本元素,以顿河畔罗斯托夫市长度为39 km的中心城区路网的实例数据为基础,建立了转移流量为主要流量的两城区车辆累积变化趋势模型和内部流量与转移流量同时作用的两城区车辆累积变化趋势模型.根据车辆累积趋势曲线,得到了在不同边界控制管理参数作用之下的吸引区变化规律.结果表明:使用“旅行效率”作为基本元素的图像形状与使用传统经典参数“驶离路网的车辆总数”的宏观基本图效用相同;有效率的边界控制使得交通路网系统有能力处理和接纳不断增加的来自外围区域的车辆累积;在两城区交通流管理优化过程中,管理区域内部流量及其产生的车辆累积与合理调节边界控制一样重要,为制定动态精细化交通流管理策略奠定了理论分析基础.

关键词：城市路网宏观基本图算法模型交通流状态分析边界控制管理

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环放路网宏观基本图信号周期敏感性分析

交通运输系统工程与信息 2019年第5期19卷 78-85,93页

作者：马莹莹温沉江泽浩华南理工大学土木与交通学院广州510640 东莞市城建规划设计院广东东莞523000 同济大学道路与交通工程教育部重点实验室上海200092

为揭示路网宏观基本图(MFD)对信号周期的敏感性,首先,提出一种基于GMM的宏观基本图建模方法,并在此基础上提出路网运行效率和稳定性的表征方法;其次,提出MFD对信号周期敏感性的仿真实验设计方法;再次,以环放路网为例,进行仿真实验,分析... 详细信息

为揭示路网宏观基本图(MFD)对信号周期的敏感性,首先,提出一种基于GMM的宏观基本图建模方法,并在此基础上提出路网运行效率和稳定性的表征方法;其次,提出MFD对信号周期敏感性的仿真实验设计方法;再次,以环放路网为例,进行仿真实验,分析信号周期的变化对MFD的影响,进一步揭示信号周期对路网运行效率和稳定性的影响机理.结果表明,合理的信号周期对MFD和路网的效率及稳定性影响不大,但周期过大或过小则对MFD和路网的运行效率及稳定性造成较大影响.该结论可以为路网交通控制和优化提供依据.

关键词：交通工程宏观基本图高斯混合聚类信号周期敏感性分析

基于宏观基本图的区域交通状态识别及预测研究

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基于宏观基本图的区域交通状态识别及预测研究

作者：唐诗韵西南交通大学

学位级别：硕士

大规模交通拥堵对城市发展的影响非常明显,对路网交通运行状态进行监测分析、科学评估和预测,对于城市交通的精细化管理有着重要意义。MFD作为一种从宏观角度对路网交通进行建模的工具,适用于区域路网的交通运行状态判别。在智能交通快... 详细信息

大规模交通拥堵对城市发展的影响非常明显,对路网交通运行状态进行监测分析、科学评估和预测,对于城市交通的精细化管理有着重要意义。MFD作为一种从宏观角度对路网交通进行建模的工具,适用于区域路网的交通运行状态判别。在智能交通快速发展的背景下,大量的电子警察设备布设在城市道路交叉口和路段上,为MFD的构建提供了经济、便捷的选择。因此,本文以车牌识别数据为研究数据集,以MFD为研究工具,识别城市区域交通状态,进而预测区域交通状态。首先,结合前人研究针对D市车牌识别数据和道路网点位数据提出一套预处理流程,并定义数据质量分析指标详细分析数据精度。基于预处理后的车牌识别数据,探索了构建MFD所需交通参数的获取及清洗方法,利用Van Aerde模型拟合城市道路MFD,并阐述了交通流特征参数的计算公式和含义,基于交叉验证均方差法讨论了MFD参数汇集时间间隔问题,实验表明5min为城市道路交通流MFD的最优汇集时间窗。然后,针对MFD的适用条件,提出了一种将异质性城市路网划分为同质子区的方法。首先利用张量分解算法提取路段交通状态在时间维度上的特征,计算路段间相似度,然后以路段间相似度为边权,提出改进的Fast-Newman快速划分算法,将路网划分为相对同质的子区。实验表明所提出算法能够划分出同质性强的子区,且可以保证子区内路段的空间连接性。在得到各子区有效MFD的基础上,利用谱聚类算法将交通运行状态定性划分为5类,并基于路段密度比里程分布计算区域交通状态指数,对D市道路交通子区运行状态进行定量计算分析。在基于MFD获得各子区交通状态时间序列数据后,利用传递熵构建了考虑延迟的子区间交通状态关联关系挖掘模型,以发现区域间的因果关联结构。并将传递熵算法作为一种变量选择方法应用于区域交通状态预测中,结合LSTM神经网络构建了基于TE-LSTM的区域交通状态预测模型。通过可预测性及变量可解释性分析,证明与其它变量选择方法相比,传递熵算法作为一种过滤式的特征变量选择手段能够选取出贡献度大、可解释强的变量,在区域交通状态预测中具备实际应用的前景。

关键词：车牌识别数据宏观基本图路网划分交通状态识别时空关联分析

基于多模式宏观基本图的区域多车型公交组合调度研究

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基于多模式宏观基本图的区域多车型公交组合调度研究

作者：谢钊壕华南理工大学

学位级别：硕士

近年来,随着我国社会经济的高速发展,城市交通需求大幅增加,城市交通拥堵矛盾也变得越来越尖锐。为了缓解城市交通堵塞,维持城市可持续发展,必须优先发展公共交通。在此背景下,针对公交车的运营调度引起了人们的广泛关注。多模式宏观基... 详细信息

近年来,随着我国社会经济的高速发展,城市交通需求大幅增加,城市交通拥堵矛盾也变得越来越尖锐。为了缓解城市交通堵塞,维持城市可持续发展,必须优先发展公共交通。在此背景下,针对公交车的运营调度引起了人们的广泛关注。多模式宏观基本图(Three-Dimensional Macroscopic Fundamental Diagram,3D-MFD)能够有效地反映城市多模式交通之间的交互关系,而发展公共交通能够有效地缓解城市交通压力,提升城市交通服务水平,因此本文的核心研究内容将围绕这两点来进行。首先,本文关注多模式宏观基本图的基本性质研究问题,通过仿真软件对基于线性关系的多模式宏观基本图进行研究,证明了在一定范围内,小汽车输入流量发生变化,对基于线性关系的多模式宏观基本图的影响较小;路网中的公交线路数量发生变化时,公交线路数量越少,基于线性关系的多模式宏观基本图模型效果越差。其次,通过仿真软件验证了小汽车流出流量与路网交通状态之间的关系,证明了在本文中所用到的基于线性关系的多模式宏观基本图中,如果路网内所有小汽车的平均出行距离一致,那么路网中的出行产生量与小汽车流出量之间存在一个稳定的关系。最后,提出一种基于多模式宏观基本图的区域多车型公交组合调度模型,从路网的角度出发,针对不同交通方式中的车辆数量、乘客数量动态变化进行建模,并使用巢式Logit模型对乘客出行需求进行分配,最后以区域整体出行效率最高为目标,对不同车型公交车的发车频率进行优化。结果表明,与常规公交调度方式相比,多车型公交组合调度模型方法能够在提高区域乘客吞吐量的同时有效降低乘客的出行时间,提高路网乘客的总体出行效率,同时提高路网空间利用度。本研究结合我国公共交通发展的现实需要,分析了多模式宏观基本图与公交调度的特点,并将两者结合建立了基于多模式宏观基本图的区域多车型公交组合调度模型。研究成果能够为城市区域多车型公交调度计划的制定提供决策依据,在改善公交运营效率、缓解区域交通拥堵等方面均能发挥一定的指导作用。

关键词：公交组合调度区域交通管理宏观基本图多模式交通巢式Logit模型

基于多源数据融合的城市道路网络宏观基本图模型

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交通运输系统工程与信息 2018年第2期18卷 108-115,127页

作者：金盛沈莉潇贺正冰浙江大学建筑工程学院杭州310058 北京交通大学交通系统科学与工程研究院北京100044

宏观基本图(MFD)是描述路网平均流量和平均密度的关系模型,在路网服务水平评估、区域控制和宏观交通建模中具有重要的作用.本文以路网加权流量和加权密度为MFD描述指标,提出了一种融合微波检测器数据和车牌识别数据的MFD构建方法.为了... 详细信息

宏观基本图(MFD)是描述路网平均流量和平均密度的关系模型,在路网服务水平评估、区域控制和宏观交通建模中具有重要的作用.本文以路网加权流量和加权密度为MFD描述指标,提出了一种融合微波检测器数据和车牌识别数据的MFD构建方法.为了评估不同数据源下路网MFD的有效性,提出了采用状态比指标描述MFD的差异性.以青岛市实际数据为例,分析了单一数据来源和融合数据下的MFD变化规律.结果表明,在路网中存在不同类型检测器时,融合模型仍能够精确描述路网MFD.

关键词：交通工程宏观基本图数据融合微波数据车牌识别数据状态比

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基于宏观基本图的相邻子区协调控制方法

交通运输系统工程与信息 2016年第1期16卷 78-84页

作者：赵靖马万经汪涛廖大彬上海理工大学管理学院上海200093 同济大学交通运输工程学院上海201804

为了提升道路网整体运行效益,克服针对单个控制子区的最优化控制可能造成的拥堵转移,本研究基于宏观基本图的概念,建立控制子区间驶入驶出交通量的协调控制模型.该模型以两个相邻控制子区为对象,考虑各子区自身宏观基本图特征及交通量... 详细信息

为了提升道路网整体运行效益,克服针对单个控制子区的最优化控制可能造成的拥堵转移,本研究基于宏观基本图的概念,建立控制子区间驶入驶出交通量的协调控制模型.该模型以两个相邻控制子区为对象,考虑各子区自身宏观基本图特征及交通量流入流出关系.在运用博弈论对其相互作用进行描述的基础上,提出了一种以两个子区整体运行效益最大化为目标的博弈控制逻辑及其求解流程.通过VS2010对所建立的博弈进行仿真,验证了模型的可行性及控制效果.研究表明,不同的控制策略对相邻小区的运行水平(收益)会造成不同的影响,但经多次博弈后,两相邻控制子区整体运行状况可稳定在一个最佳水平.博弈结果显示路网容量相对较小的控制子区更应受到保护,当内部车辆数达到最佳车辆数时应对其进行流入限制.

关键词：交通工程边界流量控制宏观基本图控制子区博弈论

考虑宏观基本图的方格路网控制子区划分方法研究

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考虑宏观基本图的方格路网控制子区划分方法研究

作者：胡美娜长安大学

学位级别：硕士

采取科学的协调管控措施是应对城市区域性拥堵问题,提高路网资源利用率的有效手段。一方面,管控措施的实施要考虑路网的整体运行效率,另一方面城市路网庞大且结构复杂,直接对整个路网进行研究非常困难。因此,以提高路网整体运行效率和... 详细信息

采取科学的协调管控措施是应对城市区域性拥堵问题,提高路网资源利用率的有效手段。一方面,管控措施的实施要考虑路网的整体运行效率,另一方面城市路网庞大且结构复杂,直接对整个路网进行研究非常困难。因此,以提高路网整体运行效率和协调管控为目标,将城市路网合理地划分为若干个控制子区,更有利于提高协调管控措施的效益,解决城市区域性拥堵问题。本文基于宏观基本图理论(Macroscopic Fundamental Diagram)对路网宏观特性进行评价,分析信控条件对路网特性的影响机理,提出考虑信控条件的交叉口关联度模型,并基于此改进Newman快速划分算法,提出一种合理正确的控制子区划分方法。最后利用长春市的实测数据进行实例分析,验证此方法的优越性。主要研究工作如下:(1)分析MFD的基础特性,并提出了建模方案。依据MFD的特性分析将其划分为三阶段表征,并对MFD三参数的基本模型进行变形和标定,构建路网内车辆总数和驶离路网流率两参数之间的MFD模型。然后提出利用GMM聚类的MFD三阶段分类方法,以及利用最小二乘法的路网各阶段MFD函数的拟合方法。为第三章和第四章中基于MFD的路网评价方法奠定基础。(2)分析信号控制对MFD的特征影响。分析路网MFD的特性,构建基于MFD的路网评价指标体系。然后搭建实验路网,分析信控交叉口占比、以及信控周期对路网宏观性能的影响机理,为后文选取信控条件构建关联度模型,进而划分路网提供理论依据,也为划分后控制子区的信控优化提供参考。(3)提出改进的路网控制子区划分方法。基于信号控制对路网性能的影响分析,综合路网动、静态影响因素,构建了考虑信控条件的交叉口综合关联度模型。然后选取N ewman快速算法,利用关联度值为网络结构赋予边权,并重新定义模块度的计算方法,实现算法的改进,得到了基于改进Newman快速划分算法的控制子区划分方法。最后进行实例分析,证实信控条件对路网和子区划分的影响,也证实改进后的子区划分算法划分的子区结果更合理。(4)利用MFD从路网宏观特性的角度对控制子区划分效果进行评价。提出了考虑协调控制和MFD的划分结果评价方法,依据改进算法前后的子区划分结果进行信控优化,通过Vissim软件对优化后路网的进行仿真,绘制各优化方案下路网的MFD图形,利用MFD对路网的整体运行效率进行评价,证明本文提出的子区划分方法能够有效的增强子区协调控制的效益,提高路网的整体运行效率和承载能力。因此,本文的研究为城市路网控制子区的划分提供了新思路,对交通管控措施具有一定的指导意义。

关键词：城市路网子区划分宏观基本图 Newman快速划分算法交叉口关联度

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异构交通流运行状态下宏观基本图估测研究

异构交通流运行状态下宏观基本图估测研究

作者：桂绕西南交通大学

学位级别：硕士

随着城市汽车保有量快速增加,城市交通拥堵问题从点到线再到面演化为区域性的交通拥堵问题,且随着智能交通与无线通信技术的发展,未来交通流有可能会是由人工驾驶车辆(Human Vehicles,HV)和网联自动驾驶车辆(Connected and Autonomous V... 详细信息

随着城市汽车保有量快速增加,城市交通拥堵问题从点到线再到面演化为区域性的交通拥堵问题,且随着智能交通与无线通信技术的发展,未来交通流有可能会是由人工驾驶车辆(Human Vehicles,HV)和网联自动驾驶车辆(Connected and Autonomous Vehicles,CAV)组成的异构交通流,且从人工驾驶到完全网联和自动驾驶将存在长的过渡时间。基于区域平均流量、平均速度、平均密度三参数之间的模型关系——宏观基本图(Macroscopic Fundamental Diagram,MFD)可较好的描述道路路网的交通状况,有利于在路网层面上对城市交通进行动态建模,同时还可用来识别和完善大规模的路网交通控制策略为解决宏观路网交通拥堵提供了方法。本文研究由HV、CAV组成的异构交通流运行状态下的宏观基本图,主要研究内容如下:首先,构建了由HV、CAV组成的异构交通流基础模型。对异构交通流的运行特性进行了分析,在考虑CAV车辆功能退化的基础上,建立了CACC、ACC、人工驾驶车辆这3种车型的数量关系及其渗透率的解析表达式,并对该表达式进行了数学验证和仿真验证。同时构建了异构交通流下的三角形基本图(Fundamental Diagram,FD)模型和元胞传输模型(Cell Transmission Model,CTM),它能为估测城市主干道和路网MFD提供基础。其次,基于Mo C理论分析法,在考虑网联自动驾驶车辆功能退化的基础上,通过城市主干道的路段基本图模型、城市主干道的拓扑结构及其信号参数设置来获取城市主干道异构交通流的MFD。以旧金山的城市主干道为研究区域,通过Mathematica进行实证分析,对比不同网联自动驾驶车辆渗透率下异构交通流MFD以及对比了考虑和未考虑CAV车辆功能退化下城市主干道异构交通流的MFD。结果显示,不考虑CAV车辆功能退化的情况下,城市主干道MFD的变化具有一定的规律性,随着CAV渗透率的增加,临界密度会后移,使道路保持最大通行能力的密度范围会变长,道路通行能力也会得到提升。考虑功能退化一定程度上使道路通行能力有所下降,拥挤密度会减小。考虑CAV功能退化和不考虑CAV功能退化在较低渗透率时所获取的MFD差异不大。最后,通过一种单环路的近似方法与现有的MFD理论分析方法较好结合,运用SA理论分析法来估测考虑车流转向的城市网格路网MFD。以城市网格路网为研究区域,获得了网格路网中CAV车流和人工驾驶车辆各占一半时,不同车流转向概率下的路网MFD。同时为了验证SA分析的有效性,将提出的SA分析方法获取的MFD与网格路网的CTM仿真中获取到的MFD关系进行了比较。结果表明,路段较短时,传统交通流的MFD比异构交通流MFD释义性更好,离散性更低;转向概率较低时,异构交通流CTM仿真估测的MFD与SA估测的MFD有着较好的一致性。路段较长时,异构交通流的MFD比传统交通流MFD释义性更好,离散性更低;随着转向概率的增加,异构交通流CTM仿真估测的MFD与SA估测的MFD有着较好的一致性。

关键词：异构交通流宏观基本图元胞传输模型切线法随机近似法