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1、二零一二年五月 一令一一，牛血月 密级：公开 C l a s s i f i o dI n d e x ：4 91 4 U D C ： l l l l I 1 1 1 l l 洲l l l l l m l l l l l 唧l Y 2 10 6 9 4 9 S o u t h w e s tJ i a o t o n gU n i V e r s 时 M a s t e rD e g r e eT h e s i s T H ES T U D YO FI N T E G R A T E D M A N A G E M E N TA N DC O N T R O LO FU R B A N E
2、X P R E SS 竣YA N DT H EO T H E RR O A DS G r a d e ：2 0 0 9 C a n d i d a t e ：( 沁o Q i a n A c a d e I l l i cD e g r e eA p p l i e df o r ：M a S t e rD e g r e e S p e c i a l i t y ：m 衔ce n g i n e 耐n g i J 连接度法，即认为节点连接的边越多，节点的重要性越大。这种方法片面性较 大而且道路节点的连接边一般小于5 。 西南交通大学硕士研究生学位论文第2 9 页 接近度法：通过节点到其他所
3、有节点的距离之和的倒数来反映节点在网络中的 居中程度。 介数法，即根据网络中经过该节点的最短路径的数量，判断节点的重要性。此 方法是交通领域衡量节点重要度较为适用的方法，但计算复杂性较大。 收缩凝聚度法，其思想是分析收缩与节点相连的边后的网络凝聚程度，程度越 高则节点越重要。该方法提高了评估的精确性，同时综合考虑了该节点的连接度和位置 等因素。 破坏性方法【4 2 4 3 “眠删主要运用删除法，通过删除节点前后，源点到汇点最短 路径距离或生成树的数目等指标H 7 蚰3 的变化比较来衡量网络性能的改变，评估节点 重要度。节点删除的问题在于会出现多个重要度一致的节点，影响评估结果的精确 性。 本文
4、沿用节点删除的思想，进一步分析节点连通分支的网络拓扑结构，结合道 路网络结构特性，建立模型，评估交通转换节点重要性。 假设快速路与其他城市道路的衔接路网如图5 3 所示： S 1 S 2S 3 图5 3 快速路与其他城市道路网示意图 评估快速路交通转换节点S i 的重要性模型为： 嵝= 砖 + 如云 p3 ， 脱氍= 争址焉d + 如孝 ( 5 3 ) 蚓S 节点的重要性； 岷。删除S 节点后，其连通分支区域R 中节点与其他区域节点间最短路发生 改变的节点对数量； ， 。区域足中节点与其他区域节点连通的节点对数目： 西南交通大学硕士研究生学位论文第3 0 页 缸尼。栅I 除墨节点后，连通分支区
5、域R 中节点与其他区域节点间最短路距离增 加量； a 尼连通分支足的凝聚度； 口修正系数； 、如权重系数。 凝聚性湖与分支网络中各节点间的连通性和节点数目有关，分别用分支足内节点对 之间最短距离的算术平均值孑节点数目以来表示。网络的凝聚度【删定义为节点间的平 均路径长度，与节点数刀乘积的倒数。如公式( 5 4 ) 所示： 觚，= 击2 专2 景 其札犹 p4 ， 刀尘型，_ 一7 5 y 靠( n 一1 ) 圹喵通分支节点的数目； 妨一节点i 、j 之间的有向最短距离。 节点重要性模型( 5 - 4 ) 的第一项，考虑了删除快速路节点墨后，最短距离发生改变的 区域间节点对数量和最短距离增加量。
6、第二项则从快速路节点S 连通分支的网络凝聚性 方面分析了衔接分支路网的拓扑结构，认为快速路节点连通分支的节点越多，连通区域 的范围越大，则快速路对该分支片区所起的作用越大、影响和贡献也就越大，同时分支 路网对快速路的需求也越大，表明该快速路节点越重要。 匹配性 节点的匹配性广义上包括节点间的匹配性只n 、节点与道路的匹配性只- I 、节点与区 域交通需求的匹配性只R 。需对相邻节点和连接道路的通行能力、周围土地利用产生的 交通需求等因素进行研究分析。 根据城市快速路设计规程( C J J1 2 9 2 0 0 9 ) 相关规范，对快速路的通行能力和服 务水平进行了计算和分级。快速路基本路段一条
7、车道的基本通行能力与不同速度下设计 通行能力如表5 1 、5 2 所示： 西南交通大学硕士研究生学位论文第3 1 页 表5 1 快速路基本路段一条车道的基本通行能力 设计速度( b 沛) 1 0 08 06 0 通行能力( p c u 车道) 2 2 0 0 2 1 0 01 8 0 0 表5 2 快速路基本路段一条车道的设计通行能力 设计速度( b ：汕) 1 0 08 06 0 设计通行能力( p c u 车道) 1 5 0 01 3 0 01 0 0 0 城市道路设计规范( C J J3 7 9 0 ) 规定了其他城市道路在一般交通条件下，并在 不受平面交叉口影响时，机动车道的可能通行能
8、力M 如表5 3 所示： 表5 3 一条车道的可能通行能力 计算行车速度( 1 c r I 讹) 5 04 03 02 0 可能通行能力( p c 衅道) 1 6 9 01 6 4 01 5 5 01 3 8 0 N m = a c Np m 条机动车车道的设计通行能力( p c 帆) ； 口。机动车道通行能力的道路分类系数，如表5 _ 4 所示。 表5 - 4 机动车道的道路分类系数 道路分类主干路次干路支路 口c 0 80 8 5O 9 受平面交叉口影响的机动车车道设计通行能力应根据不同的计算行车速度、绿信比、 交叉口间距等进行折减。交叉口的设计通行能力为各进口道设计通行能力之和，并按照
9、直行车道、直右车道、直左车道以及专用左转或右转车道，折减计算。 交通转换节点选择优化的匹配性意在根据快速路沿线区域对快速路的交通需求、相 邻城市道路交叉口、相连道路的通行能力以及交通转换节点的服务水平等，评价交通转 换节点布设的必要性与合理性。本文在考虑交通转换节点与相邻节点、连接道路的匹配 性的同时重点着眼于节点与区域交通需求的匹配。 Q 需= 尥 ( 5 - 5 ) 入一区域快速路交通量分配系数； 西南交通大学硕士研究生学位论文第3 2 页 Q 叫区域的高峰小时总交通出行量； Q l 需叫区域对快速路的高峰小时交通需求。 区域f 对快速路的交通需求与区域的交通需求总量、出行距离等密切相关。
10、其中区 域的交通需求总量由区域的发展规模决定，用区域国民生产总值、区域人口、区域人口 密度、区域车辆保有量、区域道路面积、区域道路网结构等指标表示如( 5 6 ) ： Q = 厂( z l ，工2 ，屯，) ( 5 - 6 ) 工广一f 区域国民生产总值； x 厂f 区域人口数量； x 广f 区域人口密度； x 广f 区域内道路长度； 五一区域内道路网结构； x 厂叫区域机动车保有量。 鼻= 杀 侮乃 露交通转换节点i 与其连接区域i 交通需求的匹配性； C i 节交通转换节点i 的最大通行能力。 设定只的范围临界阈值6l ( 6l 1 ) 、62 ( 62 1 ) ，当6l P i 62 时
11、，表明交通 转换节点与其连接区域的交通需求较匹配。当P i 62 时，则表明区域交通需求远小于节 点通行能力，造成道路连通的资源浪费，不适宜布设该节点。当P i 6l 时，此节点易成 为交通流转换过渡瓶颈，影响快速路和其他城市道路的通行效率，应在该片区增加交通 转换节点或优化功能设计结构增大节点的通行能力。 迂回性 快速路交通转换节点间距过小、设置出入口数量过多会导致车辆行驶速度和快速路 通行能力下降；而间距过大、出入口数量过少又造成绕行距离延长、交通组织不便、增 加无效交通比例。合理的快速路交通转换节点间距、出入口数量有利于提高车辆行驶效 率，增加快速路通行优势。迂回性指标是通过车辆出行调查
12、，计算迂回系数并统计分析 西南交通大学硕士研究生学位论文第3 3 页 评价，对交通转换节点的出入口间距、数量的设置进行进一步的优化、调整。 本文定义快速路交通迂回系数为：车辆在最低时间成本完成一次行驶任务过程中， 使用快速路( 某种节点间距模式) 行驶的总距离与使用快速路行驶的有效距离的比值。 k 回：竽= 每牟型 ( 5 8 ) 厶。印，- -L e x p ，叫 三锄，某种交通转换节点间距模式下，车辆使用快速路行驶的距离； 三哪H 使用快速路行驶的有效距离，等于交通转换节点无限加密情况下使用快 速路行驶的距离； 唧使用快速路行使的无效距离，即快速路的绕行距离。 可靠性 交通转换节点的通行能
13、力一般小于道路路段的通行能力，在交通量未超过路段通行 能力时，便可能在节点处溢出，引发节点不可靠。 节点的可靠性【4 9 1 是在规定条件下交通转换节点的交通状态满足交通需求的概率。根 据节点特性，综合可靠性的评价方法，对交通转换节点进行时间可靠性分析。 K 2 瓦 5 9 卜节点的可靠度； 节点处于畅通状态的时间； 疋交通调查或模拟总时间。 可靠性是对交通转换节点的运行测试，既测试了节点某方向或某项功能的可靠性， 也测试了节点整体的可靠性。 综合分析 在重要性、匹配性、迂回性和可靠性四个指标评价的基础上，进行综合，获得整体 效益较高的交通转换节点，继而完成选择优化过程。 ，= ( Z ，y
14、，P ，K ) ( 5 一l o ) 卜节点的重要度； 卜节点的迂回性； 西南交通大学硕士研究生学位论文第3 4 页 卜- 节点的匹配度； K _ 一节点的可靠度； U M X - 呻点的整体效益； 卜节点的选择优化目标。 5 4 本章小结 本章定义了交通转换节点的概念并分析总结了节点的特性和作用。提出了交通转换 节点选择优化过程的宏观螺旋迭代模型，并设计节点的交通网络知识层面的重要性、匹 配性、迂回性、可靠性等四个指标微观分析，定性定量的评价交通转换节点，对其进行 选择优化。 西南交通大学硕士研究生学位论文第3 5 页 第6 章主线交通流的动态管理 快速路主线交通流的管理是动态交通管理子集成
15、的主要阶段。当快速路的交通需求 接近其通行能力时，对快速路的交通流进行控制与诱导，使之较为均匀地分摊到快速路 各路段或其他城市道路中，避免快速路段交通压力过大，减轻其拥堵状态，保证了以快 速路为主干的城市道路交通的高效性【5 0 】。 6 1 快速路主线的动态管理方法 快速路的行驶速度快、效率高，节点多为立体形式，故对主线进行信号控制的情况 较少；如若设置，在控制策略上也应保证快速路通行的绝对优先。按控制范围可分为： 单点平面节点信号控制，即根据平面节点的流量和流向，确定最佳配时方案，保证快速 路的最大通行和最小延误，可采用定时或感应控制；快速路主线交通信号协调控制是将 快速路平面节点的交通信
16、号联动起来，进行协调控制，以便提高整个快速路的通行能力， 数学解析法和图解法是较为实用的参数协调方法。 交通诱导技术在快速路主线的动态管理中具有重要作用，可将各类交通信息由不同 的诱导方式发布，使交通流在快速路主线和其他城市道路中合理分配，减少快速路交通 拥堵、保证快速路交通安全。 交通诱导种类 根据诱导方案产生的不同，分为：分散型诱导，即由各车辆内部装载的导航系统根 据车辆的具体位置的路段情况，目的地的位置计算生成诱导信息；中心型诱导，由交通 管理中心的计算机系统生成局部诱导路径。根据诱导目标的不同，分为系统诱导，以达 到管理控制区段内的系统最优：单车诱导，一般以特定车辆行驶距离最小、时间最短、 延误最小，阻塞程度最低为目标。 目前，国内可运用于快速路主线动态管理的交通诱导方式主要包括：电视、互联网、 交通广播、车载终
