城市“交通微循環”系統設計理論與方法研究

《城市“交通微循環”系統設計理論與方法研究》是依託中南大學，由陳群擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：城市“交通微循環”系統設計理論與方法研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：陳群
• 依託單位：中南大學

項目摘要

交通微循環系統利用幹道與幹道之間未被充分利用的較低等級道路資源來分流城市幹道網路上的交通壓力從而緩解擁堵。本著趨利避害、有利交通、節約資源、公平和諧的思想，在廣泛的調研與實地調查基礎上，綜合運用系統工程、運籌學、模糊數學、統計學、計算機編程仿真等方法與手段，建立城市交通微循環系統設計的理論與方法體系。包括分析交通微循環道路的選擇條件與要求，調查微循環路網下駕駛員路徑選擇行為規律並構建相應交通分配模型，建立交通微循環道路網路的最佳化設計模型、交通組織最佳化模型與方法等，項目研究成果將能為交通微循環系統的科學合理設計提供理論與方法指導並可促進對相關交通理論科學問題研究的深化與拓展。.項目研究將為城市交通擁堵的緩解提供一種可行、有效的解決新辦法。項目研究結合我國城市的實際交通特點，因此對解決我國城市交通擁堵問題具有普遍意義，項目研究將具有較好的套用需求與前景。

結題摘要

對微循環道路上行人過街進行了模擬仿真，分兩種情況(行人到達位置隨機、行人到達位置固定)對系統安全與效率進行分析，從而研究得到微循環道路上車流量、車速度與行人過街流量的匹配關係，使得在滿足行人基本安全的條件下也能提高車流運行效率及交通分擔水平，為研究微循環道路上限流、限速提供理論依據。並構建了以通行條件、安全條件、交通公平性、生態環境要求、改造難易程度等指標為基礎的交通微循環道路評價與選擇模糊綜合評判模型。 交通微循環網路設計與組織最佳化的基礎是能預測交通需求在交通微循環網路上的分配，項目重點對機率型隨機用戶均衡配流問題進行了擴展研究. 根據隨機用戶均衡條件，提出了一種更為直觀的SUE問題表示和計算方法。該方法通過簡單的變換，將理解阻抗的常態分配形式變換成僅需處理一個與流量無關的隨機變數常態分配形式，然後通過Monte-Carlo仿真對這個隨機變數按其分布多次取值，每次求解一個確定性用戶均衡問題，多次求解得到的路段流量均值即為服從預定機率分布的隨機用戶均衡配流結果。該方法可以很容易的拓展到求解隨機誤差項與測定阻抗相關的SUE問題。 建立了交通微循環網路設計雙層最佳化模型，上層問題為在滿足路段飽和度約束及最大改造能力約束的條件下使得交通微循環對環境影響最小、交通效率最高及投資最省，下層問題採用用戶均衡交通分配來描述駕駛員的路徑選擇行為。運用功效係數法構造了多目標規劃的評價函式，並通過遺傳算法建立了模型的求解算法。城市交通微循環系統設計的核心部分是交通微循環網路設計理論，裡面包含了混合網路設計問題、多值離散網路設計問題等理論問題的探討。本項目研究了一種求解混合網路設計問題的疊代降維算法；在已有的變數值為0-1的離散網路設計模型基礎上提出了一種新的離散網路設計模型，其變數值可取多個水平，設計了一種Branch-and-Bound和hooke-jeeves相結合的算法。 從支路網“交通微循環”功能目標出發，著眼於緩解城市幹道交通擁擠、改造成本最小化為目標，結合微循環系統的單行交通組織，建立了支路微循環網路規劃的雙層最佳化模型。利用該模型可同時最佳化各微循環支路路段的交通組織形式（單行還是雙行）及改造後需達到的通行能力。利用單行交通組織與改造能力的組合決策編碼，設計了求解模型的遺傳算法。