基于MFD的城市路网区域划分及交通流模糊切换边界控制

摘要

人口规模的逐渐增长，城镇化的渐次推进，引发大中城市的交通拥堵现象越来越严重。为了缓解拥堵问题对出行产生的影响，本文从交通网络的宏观基本图出发，对路网进行分区，而后对区域之间的边界路口施加控制策略，引导拥堵区域的车流量向非拥堵区进行疏散，以达到缓解拥堵的目的。
　　本文所采用的数据来源于北京地区浮动车采集的实际数据。首先对浮动车数据进行预处理，包括筛选剔除操作，去除无效或缺陷数据，也包括采样样本的虚拟补足，使之成为较为有效的车辆数据。与此同时，采用Vissim仿真平台搭建望京区域及二环区域路网。
　　其次，充分考虑一般复杂网络的基本特性和城市交通路网的实际拓扑结构，将复杂网络理论运用其间，提出较为有效的交通路网交叉口重要度的评估方法，得到整体路网的节点重要度排列顺序。
　　再次，分析交通路网宏观基本图的存在性，进一步对路网进行了区域划分，研究划分后各个子区域的宏观特性，包括其匀质性、离散度、滞环现象等重要特性。
　　最后，针对已划分的子区设计有效的边界控制方案，依据路网系统排队长度的的变化以及边界节点的重要度评估结果，对部分重要交通节点的信号灯配时采用模糊控制和固定配时相互切换的控制方案。同时，搭建两种环境下的路网:包括单纯的Matlab环境搭建路网和Vissim仿真平台搭建路网。并在两种环境下进行路网的固定配时和添加动态配时的控制策略下的仿真，分析不同情形下路网状态的变化。仿真结果表明，当车流量增大时，本文所设计的模糊切换边界控制方案能够将车流量从拥堵较为严重的子区疏散到不拥堵的路网子区，达到缓解城市路网拥堵的目的。

目录

声明

致谢

摘要

图清单

表清单

1．1研究背景及意义

1．2国内外研究现状

1．2．1城市路网研究发展趋势

1．3论文研究思路及内容

1．3．1研究思路

1．3．2研究内容

1．4本章小结

2仿真平台介绍及路网搭建

2．1 Vissim平台建设

2．1．1 Vissim模型对象

2．1．2 Vissim应用场景

2．1．3 Vissim的特点

2．2 Vissim静态和动态部分

2．2．1静态数据

2．2．2动态数据

2．3数据测试

2．4路网评估

2．5实际路网获取

2．5．1望京区域路网获取

2．5．2二环区域路网获取

2．6本章小结

3浮动车数据采集及处理

3．1城市交通信息处理系统的运行

3．2浮动车数据采集方式的比较

3．3浮动车数据格式及意义

3．4浮动车数据的处理

3．5本章小结

4基于MFD的城市路网区域划分

4．1 MFD基本理论

4．2基于MFD的分层区域划分

4．3基于复杂网络节点的重要性进行分区

4．3．1 复杂网络关键节点的研究现状

4．3．2节点收缩法

4．3．3 网络信息中心度和道路权值

4．4本章小结

5区域交通控制模型

5．1道路交通参数

5．2控制策略

5．2．1模糊控制策略

5．2．2模糊隶属度函数

5．2．3模糊论域收缩

5．2．4剩余相位绿灯分配

5．3仿真

5．3．1 Matlab环境

5．3．2 Vissim环境下路口固定周期配时

5．3．2 Vissim环境下路口加入模糊控制策略

5．4本章小结

6总结与展望

参考文献

作者简介

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