基於巨觀基本圖理論的路網交通狀態傳導機理研究

《基於巨觀基本圖理論的路網交通狀態傳導機理研究》是依託同濟大學，由付強擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：基於巨觀基本圖理論的路網交通狀態傳導機理研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：付強
• 依託單位：同濟大學

中文摘要

某個區域路網的交通狀況通常會受到相鄰及不相鄰區域路網交通狀態的影響，比如快速通道能使一個區域的交通狀態迅速影響到空間不相鄰區域路網的狀態。本研究提出兩箱通道系統對路網交通狀態的傳導速度、傳導能力等機理進行研究，相對於已有基於路段層面的狀態傳播研究，可大幅降低全網分析的複雜性；並克服巨觀基本圖理論對路網狀態傳導過程分析不足的局限性。研究將分析描述路網狀態傳導的現象，提煉聯繫通道（區域）的拓撲特徵和交通特性；基於巨觀基本圖理論和交通動力學理論，構建路網狀態傳導模型和演變模型，進而解析聯繫通道（區域）的傳導速度、傳導能力和蓄流能力對路網狀態傳導影響的機理；最後通過實測數據對模型進行驗證。研究成果可為路網間甚至不同交通方式間狀態傳導理論提供理論框架和分析方法，也可為聯繫通道（區域）的規劃、建設和管理提供依據，為路網狀態預警、管控和需求管理提供支持。

結題摘要

研究首先利用上海市速路檢測器數據，分析路網狀態傳導的表象特徵，驗證了上海市快速路巨觀基本圖的存在性。發現相比於周末，工作日巨觀基本圖有更多散點，快速路網巨觀基本圖中存在磁滯現象。現晚高峰交通擁堵消散時路網中交通流密度分布更不均勻，且擁堵路段交通流相互干擾因而流量更低，二者共同導致路網磁滯現象的產生，而且後者的影響更大。 其次，通過引入風險偏好函式，刻畫瓶頸作為聯繫通道時的車道選擇行為，構築了狀態傳導和演變模型，來分析路網狀態的傳導和演變規律，研究發現，瓶頸存在且自發的合流情況下，兩個車道的定位存在不同時，必然會使得兩個車道的駕駛員組成不同。這種組成的不同會改變合流區的合流行為，進而造成瓶頸上下游交通狀態傳導出現一些特殊現象和規律，如高通行能力現象，右側最快現象等。這一發現計入了瓶頸上游不同車道在合流點優勢不同的影響，可將交通狀態預測的精度提升至車道級，從而可以大大提高交通狀態預測的準確程度。 為解析巨觀基本圖磁滯現象產生的機理，本課題引入儲備需求和需求錯位兩個概念，解析了磁滯產生的機理，研究發現，多層級路網存在，特別是快速路網存在的情況下，只要需求足夠，必然帶來磁滯。這一發現將對如何確定合理路網結構提供理論支撐。 為分析路網規模、土地利用模式對路網狀態傳導和路網通行能力的影響，我們設計了實驗方案對其進行分析，研究發現，交通需求總量一定時，存在一個最優的開發強度，使得交通出行效率最高。而當開發強度一定時，則存在一個關鍵的交通需求值，當交通需求高於此值時，交通出行效率急劇下降。本文研究結論可為城市核心區的需求控制策略提供理論支撐。 實證研究揭示，本研究所提出的的模型，相對於已有的微觀仿真模型，在精度上有所提高，更重要的，本研究所提出的模型為巨觀模型，從而降低了全網運算的複雜性，運算速度更快，更適合於大範圍路網的狀態傳導和狀態演變預測。