基于交通信息的城市网络路径诱导策略研究

摘要

随着国民经济的高速发展以及城市化水平的提高，居民的出行需求日益增长，机动车保有量迅速提升，城市交通拥堵已经成为制约城市发展的瓶颈。基于交通流基本特性，采用路径诱导控制策略能够有效的提高系统性能，在一定程度上能够缓解交通拥堵。近年来，选取城市交通网络为研究对象，设计不同的路径诱导策略模型，探究不同诱导策略对城市交通系统的影响受到越来越多学者们的关注。
　　本文利用元胞自动机模型构建类曼哈顿城市交通系统，在前人模型的基础上提出基于平均速度信息反馈的路径诱导策略和基于最小费用最大流路径诱导策略，通过计算机仿真对比分析，探究城市交通网络路径诱导策略系统的交通流特征和规律。论文的主要工作如下:
　　1.基于前人的研究，提出基于平均速度信息反馈的全局路径诱导策略，并通过元胞自动机模型对该路径诱导策略进行仿真。仿真结果显示:全局路径诱导策略极大的提高了系统的最大流量和临界密度，说明新的路径诱导策略确实能提升系统的性能。
　　2.在全局路径诱导策略研究中，通过比较车辆分布图的变化，发现新的路径诱导策略下车辆会出现“绕路”现象:车辆会避开中心拥堵区域，而在外围绕远路到达目的地。
　　3.现实情况中并非所有的驾驶员均会按照推送的诱导信息行驶，将接受推送信息并按照推送信息行驶的车辆定义为动态车，对不同动态车比例条件下路径诱导策略研究，发现系统存在最优动态车比例。
　　4.在对最优动态车比例研究过程中发现:路网规模的改变并不会影响系统的最优动态车比例;诱导周期时长与系统最优动态车比例呈现负相关的关系。
　　5.提出了基于最小费用最大流的路径诱导策略。利用Gurobi数学规划优化器求解最小费用最大流问题确定路段流量，根据流量确定交叉口转向概率，通过元胞自动机模型仿真对比发现，该路径诱导策略能够提升系统最大平均车辆到达率。
　　6.在均质网络中求解的最大流与实际仿真的到的系统最大流率差距很小，且只要网络流率不超过系统最大流率则系统最终都会出现车辆数保持不变的状态。

目录

声明

致谢

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．3 本文研究内容

第二章 基础理论知识

2．1 交通流参数

2．1．1 交通流量

2．1．2 平均速度

2．1．3 车辆密度

2．1．4 流量、速度以及密度三者之间的关系

2．2 交通流理论模型发展历程

2．2．1 宏观连续模型

2．2．2 微观模型

2．3 元胞自动机模型

2．3．1 元胞自动机的定义

2．3．2 元胞自动机的构成

2．3．3 一维元胞自动机模型：NS模型

2．3．4 二维元胞自动机模型：BML模型

2．4 基于元胞自动机模型的路径诱导策略研究

第三章 基于全局反馈信息的路径诱导策略研究

3．1 引言

3．2 全局信息反馈路径诱导模型

3．2．1 路网结构

3．2．2 路段车辆行驶规则

3．2．3 路径诱导策略

3．2．4 参数标定

3．3 仿真结果与讨论

3．3．1 城市路网交通流基本图

3．3．2 车辆分布图

3．3．3 绿灯时长的影响

3．3．4 路段长度的影响

3．3．5 信息采集时间间隔的影响

3．3．6 网络规模与长宽比的影响

3．4 本章小结

第四章 基于全局路径诱导策略的最优动态车比例研究

4．1 引言

4．2 最优动态车比例路径诱导模型

4．3 仿真结果与讨论

4．3．1 最优动态车比例

4．3．2 最优动态车比例成因

4．3．3 路网规模对最优动态车比例的影响

4．3．4 诱导周期对最优动态车比例的影响

4．4 本章小结

第五章 基于最小费用最大流路径诱导策略研究

5．1 引言

5．2 最小费用最大流路径诱导模型

5．2．1 最小费用最大流问题

5．2．2 路径诱导策略

5．2．3 参数标定

5．3 仿真结果与讨论

5．3．1 平均车辆到达数

5．3．2 均质网络下最大流率

5．3．3 网络流率对系统影响

5．3．4 路段长度对系统影响

5．4 本章小结

第六章 总结与展望

6．1 论文工作总结

6．2 论文工作展望

参考文献

攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况