本文關(guān)鍵詞：基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的城市交通擁堵傳播及控制策略研究

  更多相關(guān)文章： 城市交通網(wǎng)絡(luò) 復(fù)雜網(wǎng)絡(luò) 元胞傳輸模型 擁堵傳播分析 交通擁堵控制

【摘要】：城市交通網(wǎng)絡(luò)是城市繁榮的基礎(chǔ),它的正常、高效運(yùn)行對(duì)居民正常生活、物流運(yùn)輸和經(jīng)濟(jì)發(fā)展都具有重要意義。然而,隨著城市的發(fā)展,城市交通網(wǎng)絡(luò)的已有供給水平逐漸不能滿足新的交通需求,伴隨而來的交通擁堵問題嚴(yán)重影響著人們的生活水平,制約著城市的發(fā)展,并由此引發(fā)了一系列社會(huì)和環(huán)境問題。為了預(yù)防和緩解城市交通擁堵,需要從整個(gè)交通網(wǎng)絡(luò)的角度來認(rèn)識(shí)交通擁堵的形成、傳播和消散的規(guī)律,進(jìn)而指導(dǎo)交通規(guī)劃、交通管理和交通控制。城市交通系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行受到多方面因素的共同作用,是一個(gè)開放的復(fù)雜巨系統(tǒng)。以往的研究大多以簡(jiǎn)單的規(guī)則格子網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ),運(yùn)用交通流相關(guān)理論對(duì)網(wǎng)絡(luò)上的交通運(yùn)行進(jìn)行模擬,但其并不能充分反映出城市交通網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜特性。新興的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論側(cè)重于分析網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)與其動(dòng)力學(xué)行為之間的相互影響關(guān)系,為研究城市交通擁堵提供了一個(gè)新的角度。然而在應(yīng)用復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)相關(guān)理論研究城市交通問題時(shí),現(xiàn)有研究大多采用靜態(tài)的用戶均衡配流,這并不能反映出網(wǎng)絡(luò)擁堵狀態(tài)間的動(dòng)態(tài)演進(jìn)過程,不利于發(fā)掘交通擁堵的傳播機(jī)理。因此本文結(jié)合交通網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際特點(diǎn),以復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論為基礎(chǔ)構(gòu)建城市交通網(wǎng)絡(luò)模型,通過對(duì)經(jīng)典元胞傳輸模型進(jìn)行調(diào)整,模擬了不同供需結(jié)構(gòu)下交通流在網(wǎng)絡(luò)上的演進(jìn)過程,分析了網(wǎng)絡(luò)擁堵的時(shí)空特征和傳播規(guī)律,進(jìn)而提出了一種有效的擁堵控制策略。具體來說,本論文的研究?jī)?nèi)容主要包含了以下幾個(gè)方面:(1)根據(jù)城市交通的實(shí)際特點(diǎn),將城市交通網(wǎng)絡(luò)分成了上層的需求網(wǎng)絡(luò)和底層的道路網(wǎng)絡(luò)。根據(jù)上、下兩層網(wǎng)絡(luò)形成的特點(diǎn),比對(duì)典型復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的演化特征,選擇適應(yīng)度模型生成無標(biāo)度網(wǎng)絡(luò)作為上層需求網(wǎng)絡(luò)的模型;分別選擇規(guī)則網(wǎng)絡(luò)、小世界網(wǎng)絡(luò)、隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)和格子網(wǎng)絡(luò)作為底層道路網(wǎng)絡(luò)的模型。上層和底層網(wǎng)絡(luò)互相結(jié)合能較好地反映出實(shí)際交通網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行特征。(2)根據(jù)研究需要對(duì)元胞傳輸模型進(jìn)行調(diào)整,通過對(duì)車輛起訖點(diǎn)的設(shè)置將上層節(jié)點(diǎn)間的需求關(guān)系映射到路網(wǎng)交通流的加載,實(shí)現(xiàn)了需求網(wǎng)絡(luò)與底層路網(wǎng)的有機(jī)結(jié)合。模型車輛路徑的選擇根據(jù)動(dòng)態(tài)的交通路況進(jìn)行,同時(shí)考慮了交通流在實(shí)際運(yùn)行中存在的回滯現(xiàn)象和交叉口渠化,使車輛的加載和運(yùn)行與實(shí)際情況更貼近。(3)采用節(jié)點(diǎn)車輛產(chǎn)生率反映交通需求強(qiáng)度,結(jié)合上層需求網(wǎng)絡(luò)和底層不同結(jié)構(gòu)道路網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)涮卣?運(yùn)用元胞傳輸模型研究了各路網(wǎng)上常發(fā)性交通擁堵的擁堵規(guī)模和擁擠延誤隨需求強(qiáng)度的演變關(guān)系;仿真分析了不同強(qiáng)度的交通需求下,各路網(wǎng)路段交通量的分布特征及交通擁堵的形成、發(fā)展和消散過程;分析了各路網(wǎng)上瓶頸路段的演化過程和時(shí)空分布特征。(4)通過分析網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和交通流演化的關(guān)系,定義并分析了路段累積需求介數(shù)強(qiáng)度與路段相對(duì)交通量的關(guān)系。分析表明路段累積需求介數(shù)強(qiáng)度能在一定程度上對(duì)路段交通量的變化進(jìn)行預(yù)測(cè),進(jìn)而提出了用于交通擁堵控制的介數(shù)保護(hù)策略。策略通過引入累積需求介數(shù)強(qiáng)度對(duì)路段交通阻抗進(jìn)行調(diào)整,使交通流在網(wǎng)絡(luò)上的分布更加均勻,以避免路段對(duì)交通需求的過度吸引、減小擁堵的形成范圍和傳播速度。通過對(duì)策略進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證了介數(shù)保護(hù)策略的有效性。
【關(guān)鍵詞】：城市交通網(wǎng)絡(luò) 復(fù)雜網(wǎng)絡(luò) 元胞傳輸模型 擁堵傳播分析 交通擁堵控制
【學(xué)位授予單位】：蘭州交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：U491
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 1．緒論11-19
• 1.1 研究背景及意義11-12
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-16
• 1.2.1 復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)級(jí)聯(lián)失效研究12-14
• 1.2.2 交通擁堵傳播規(guī)律研究現(xiàn)狀14-15
• 1.2.3 交通擁堵控制策略研究現(xiàn)狀15-16
• 1.3 研究?jī)?nèi)容、方法及技術(shù)路線16-19
• 1.3.1 研究?jī)?nèi)容16-17
• 1.3.2 研究方法及技術(shù)路線17-19
• 2．復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)與城市交通19-32
• 2.1 復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的基本概念19-21
• 2.1.1 網(wǎng)絡(luò)的圖表示19-20
• 2.1.2 度與度分布20
• 2.1.3 平均路徑長(zhǎng)度20
• 2.1.4 聚類系數(shù)20-21
• 2.1.5 介數(shù)21
• 2.2 典型的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)及其演化模型21-27
• 2.2.1 規(guī)則網(wǎng)絡(luò)21-22
• 2.2.2 隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)22-23
• 2.2.3 小世界網(wǎng)絡(luò)23-24
• 2.2.4 無標(biāo)度網(wǎng)絡(luò)24-27
• 2.3 城市交通網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)27-30
• 2.3.1 城市道路網(wǎng)絡(luò)的抽象與建模27-29
• 2.3.2 城市交通需求網(wǎng)絡(luò)建模29-30
• 2.4 本章小結(jié)30-32
• 3. 交通流元胞傳輸模型32-43
• 3.1 元胞傳輸模型原理32-34
• 3.2 元胞傳輸模型34-41
• 3.2.1 模型假設(shè)34-35
• 3.2.2 路段模型35-38
• 3.2.3 節(jié)點(diǎn)模型38-40
• 3.2.4 車輛的路徑選擇40-41
• 3.3 元胞傳輸模型的仿真41-42
• 3.4 本章小結(jié)42-43
• 4. 交通擁堵的傳播規(guī)律研究43-63
• 4.1 交通擁堵概述43-46
• 4.1.1 交通擁堵的定義及分類43-44
• 4.1.2 交通瓶頸的概念及其識(shí)別44-45
• 4.1.3 交通擁堵的評(píng)價(jià)方法45-46
• 4.2 不同需求強(qiáng)度下網(wǎng)絡(luò)擁堵特性分析46-50
• 4.2.1 模型參數(shù)的設(shè)定46
• 4.2.2 仿真結(jié)果分析46-50
• 4.3 擁堵的形成與消散分析50-56
• 4.3.1 路段交通量的變化50-52
• 4.3.2 擁堵規(guī)模和擁擠延誤的變化52-56
• 4.4 交通瓶頸的演化分析56-61
• 4.4.1 交通瓶頸隨時(shí)間的演化56-59
• 4.4.2 交通瓶頸的時(shí)空演化特征分析59-61
• 4.5 本章小結(jié)61-63
• 5. 交通擁堵控制策略的研究63-73
• 5.1 交通控制策略概述63-65
• 5.1.1 交通擁堵的靜態(tài)預(yù)防策略63-64
• 5.1.2 交通擁堵的動(dòng)態(tài)控制策略64-65
• 5.2 交通擁堵控制的介數(shù)保護(hù)策略65-68
• 5.2.1 制定交通擁堵控制策略的指導(dǎo)思想65
• 5.2.2 交通流分布與網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞治?/span>65-66
• 5.2.3 策略描述66-68
• 5.3 介數(shù)保護(hù)策略仿真分析68-71
• 5.4 本章小結(jié)71-73
• 結(jié)論73-75
• 致謝75-76
• 參考文獻(xiàn)76-80
• 攻讀學(xué)位期間的研究成果80

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本文編號(hào)：930608