城市道路偶发性拥堵的状态识别及传播规律研究

摘要

近些年我国城市人口、机动车保有量持续大幅度增加，但是城市交通设施的增长速度却相对迟缓，由城市交通供应与需求之间矛盾引起的交通拥堵越来越受到各方关注，延缓了许多城市的发展速度，成为急待解决的问题之一。常发性拥堵具有规律性和常态性特点，可根据周期性统计识别。偶发性拥堵是随机出现的，具有偶然性，事前不可预知其出现的时间和地点，疏散难度大，对路网运行效果的不良影响更为严重。目前国内外学者对偶发性拥堵的管控进行了大量的研究，但实际应用效果不佳。究其主要原因，一是偶发性拥堵识别的快速性和有效性问题;二是疏散控制策略问题。因此，有必要对城市偶发性拥堵局部拥堵问题进行更深入的研究，以达提高路网运行效率，方便人们出行的目的。
　　 首先，文章在广泛查阅国内外相关文献以及总结前人研究的基础上，阐述了城市道路偶发性拥堵的定义以及影响因素。介绍了城市交通拥堵判别的指标体系以及交通特性参数的选取原则和采集方法，对不同交通状态下城市道路交通特性参数的变化进行深入的分析;其次，由于道路交通状态的模糊性、主观性，在参阅大量国内外文献的基础上，本文运用采集到的道路数据通过VISSIM仿真软件进行交通仿真，将得到的交通流数据运用归一化公式处理后，运用建立的自适应-BP神经网络模型对道路交通状态进行判别，结果表明本文提出的城市道路偶发性拥堵交通状态判别方法具有较低的误判率，较高的实用性和可行性，交通状态判别的精准性得到了提升。再次，在交通波的基础上分析了城市道路偶发性拥堵的传播机理，通过交通仿真观察到在不同上游交通需求的情况下偶发性拥堵的排队长度，阐述了在有交通干涉和无交通干涉情况下偶发性拥堵的传播规律以及对上下游交叉口的影响。
　　 文章中提到的研究内容、运用的分析方法、最终总结出的结论是对偶发性拥堵的状态判别和拥堵传播规律的一定探索，可以为城市道路偶发性拥堵的管理和控制以及疏散策略的制定提供一些理论和工程参考。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 依托课题

1．2 选题背景及研究意义

1．3 国内外研究现状

1．3．1 国外研究现状

1．3．2 国内研究现状

1．3．3 ATMS的发展现状

1．4 论文的研究内容和结构编排

第二章 城市道路偶发性拥堵影响分析

2．1 交通拥堵的含义及分类

2．2 交通拥堵的空间特征

2．3 偶发性交通拥堵传播影响因素分析

2．3．1 交通量

2．3．2 道路通行能力

2．3．2 偶发性交通拥堵持续时间

2．4 偶发性交通拥堵的影响

2．5 本章小结

第三章 道路交通状态判别指标研究

3．1 交通拥挤判别指标选取的基本原则

3．2 交通拥堵判别指标

3．2．1 交通流特性参数

3．2．2 交通参数的选取

3．3 动态交通数据采集

3．4 道路交通状态指标体系的研究

3．4．1 道路交通状态指标体系的需求分析

3．4．2 道路交通状态指标体系的构成

3．5 本章小结

第四章 基于BP神经网络的道路偶发性交通拥堵状态判别

4．1 人工神经网络的发展

4．2 BP神经网络模型

4．2．1 BP算法的基本思想

4．2．2 BP神经网络的学习训练过程

4．2．3 激励函数的分类

4．2．4 BP神经网络的优缺点

4．3 道路偶发性拥堵状态判别的改进BP神经网络模型分析

4．3．1 神经网络输入参数的选择

4．3．2 BP神经网络拓扑结构的确定

4．3．3 BP神经网络的训练

4．4 MATLAB的BP神经网络设计

4．4．1 BP神经网络的创建

4．4．2 BP神经网络的仿真

4．5 实例分析

4．5．1 交通仿真软件VISSM简介

4．5．2 交通参数数据提取

4．5．3 输入样本的确定

4．5．5 BP神经网络模型的训练

4．5．6 BP神经网络模型的仿真

4．6 本章小结

第五章 城市道路偶发性交通拥堵的传播规律研究

5．1 交通波基础理论概述

5．1．1 集结波与消散波

5．1．2 起动波与停车波

5．1．3 干预波

5．2 城市道路偶发性拥堵的传播过程分析

5．3 基于交通波理论的城市道路偶发性拥堵的传播规律

5．3．1 无交通干涉下的城市道路偶发性拥堵传播规律

5．3．2 偶发性交通拥堵对上游交叉口的影响传播分析

5．3．3 下游交叉口对偶发性交通拥堵的影响传播分析

5．3．4 交通干涉下的城市道路偶发性拥堵传播规律

5．4 本章小结

总结与展望

全文总结

不足及展望

参考文献

致谢

附录A 攻读硕士学位期间公开发表的学术论文及参与的科研项目