城市道路交通拥堵态势评估建模技术及优化方法研究

摘要

城市道路交通拥堵已成为制约城市可持续发展的顽症。由于我国对城市交通拥堵的研究一方面标准不统一，系统性欠缺;另外一方面理论性虽强，但实用性欠缺。从我国城市交通拥堵的特性分析开始，开展城市道路交通拥堵评判模型、预测模型、优化模型和控制策略研究，具有重要现实意义。 本文主要开展了以下五个方面的工作，致力于为政府部门、出行居民、科研人员等进行评价、预测、优化、控制城市道路交通拥堵提供新的研究思路和方法: 1.研究城市交通“致堵”原因，构建城市交通拥堵评判指标体系。从四个视角综述“致堵”研究成果，并指出问题。通过研究拥堵类型、拥堵演化机理、拥堵评判方法，结合我国实际，构建了包含宏观、中观、微观三个层次的城市道路交通拥堵评判指标体系，确定各层次拥堵评判指标的基本功能、量化方法及相互联系。 2.研究城市路网交通拥堵综合评价方法，提出一种基于模糊神经网络的拥堵综合评价方法。分析了国内外城市路网交通拥堵评价方法，通过对我国近年来城市道路交通拥堵影响因素与道路交通拥堵之间的关系分析，从选取评判指标出发，基于模糊神经网络提出一种反映城市路网交通拥堵程度的综合评价方法，简称TFI指数法(Traffic Fuzzy neural network-Evaluation Index，TFI)，实例验证了本方法的可行性。 3.研究城市道路交通拥堵预测模型，提出一种基于CS-SVR的拥堵预测算法。在分析单一模型预测技术和融合模型预测技术的基础上，提出一种基于布谷鸟搜索算法(CS)和支持向量机回归(SVR)模型融合的道路交通拥堵预测算法，将常用的SVM预测方法和本文所提出的CS-SVR预测方法进行对比分析，实例验证了本算法的精度更高。此外研究了基于CS-SVR的城市路网交通拥堵态势评价方法，实例验证了本方法的可行性。 4.研究城市道路路网优化模型，提出一种城市道路路网优化模型。从城市道路网络性能、环境影响、投入费用三个方面分析了城市道路网络交通拥堵博弈关系，构建了基于多层目标优化的城市道路路网优化模型，寻求路网通行效率、环境影响、路网建设费用之间的最优平衡关系，为城市路网优化决策方向提供借鉴。 5.研究城市交通拥堵控制策略，综述了基于信号控制、基于需求管理的城市交通拥堵态势控制策略，并重点针对信号控制交叉口交通流模式划分定义问题，提出一种基于聚类分析的交叉口智能信号控制方法，研究了基于规划管理的城市道路交通拥堵控制策略，最后通过实际案例进行验证。

目录

声明

摘要

1绪论

1．1选题的背景和意义

1．2我国城市道路交通拥堵成因综述

1．2．1交通拥堵成因的经济学视角分析

1．2．2交通拥堵成因的交通工程学视角分析

1．2．3交通拥堵成因的城市管理学视角分析

1．2．4交通拥堵成因的社会学视角分析

1．3国内外城市道路交通拥堵定量分析综述

1．3．1国外城市道路交通拥堵定量分析

1．3．2国内城市道路交通拥堵定量分析

1．4国内外交通拥堵评判模型、算法综述

1．5城市交通拥堵态势预测方法综述

1．6国内外交通拥堵控制策略研究综述

1．6．1基于信号控制的交通拥堵态势控制策略综述

1．6．2基于交通需求管理的交通拥堵态势控制策略综述

1．7论文研究内容与结构

1．8研究技术路线

2城市道路交通拥堵评判指标体系研究

2．1引言

2．2城市道路交通拥堵类型

2．3城市道路交通拥堵演化机理

2．4城市道路交通拥堵评判方法

2．5道路交通拥堵评判指标体系

2．5．1城市道路交通拥堵评判体系框架

2．5．2城市道路交通拥堵微观评判指标

2．5．3城市道路交通拥堵中观评判指标

2．5．4城市道路交通拥堵宏观评判指标

2．6本章小结

3城市路网交通拥堵综合评价模型研究

3．1引言

3．2国内外城市路网交通拥堵评价方法研究

3．2．1 RTI指数模型

3．2．2 TSI指数模型

3．2．3 TPI指数模型

3．2．4 TCI指数模型

3．2．5高德指数模型

3．2．6四维图新指数模型

3．3基于模糊神经网络的城市路网交通拥堵综合评价模型构建

3．3．1指标选取与体系构建

3．3．2城市道路交通拥堵的模糊神经网络评价模型

3．3．3实例分析

3．3．4交通指数定义方法比较分析

3．4本章小结

4城市道路交通拥堵预测模型研究

4．1引言

4．2．1单一模型预测技术

4．2．2融合模型预测技术

4．3．1支持向量机回归(SVR)模型

4．3．2布谷鸟搜索算法(CS)研究

4．3．3基于CS-SVR的交通拥堵预测模型

4．4基于CS-SVR的城市路网交通拥堵态势评价

4．4．1基于CS-SVR的交通拥堵态势评价方法

4．4．2实例分析

4．5本章小结

5城市道路路网优化模型研究

5．1引言

5．2城市路网交通拥堵的辨识机理

5．2．1交通拥堵博弈关系

5．2．2交通拥堵辨识的指标体系

5．3城市路网优化模型构建

5．3．1优化模型

5．3．2模型求解

5．3．3案例分析

5．3．4对比分析

5．4本章小结

6城市交通拥堵态势控制策略研究

6．1引言

6．2基于聚类分析的交叉口智能信号控制方法

6．2．1方法概述

6．2．2交叉口交通流模式划分与定义

6．2．3模糊C均值聚类算法改进

6．2．4交通流模式的聚类划分

6．2．5案例分析

6．3基于规划管理的城市道路交通拥堵优化控制策略

6．3．2案例分析

6．4本章小结

7结论与展望

7．1研究总结

7．1．1主要工作

7．1．2创新点

7．2展望

致谢

参考文献

附录