基于交通均衡分配的城市路网分区模型研究

【摘要】：随着城市交通经济的快速发展,城市交通网络日益复杂,路网交通量数据日益庞大,给整个城市路网整体管理带来很大困难,对城市交通网络进行分区管理是提高交通管理效率的主要手段,因而具有重要的理论意义和实际价值。路网分区是指交管部门根据路网结构和交通流特性,用路径或树将城市道路网络划分为若干个交通区域,实行分区管理。现有城市路网分区的理论和应用研究主要有两类,一类只考虑路网拓扑结构提出一些分区原则,另一类是在路网结构的基础上结合交通量,但其分区原则只是使得每个区域的交通量相近,这不能很好地满足实际需求。在实际中,无论是出行者还是管理者,更关心用户或整个网络的个体或总出行时间。而且现有研究并没有分析导致节点交通量产生的交通均衡分配原则,不同分配原则下产生的节点交通量和用户总出行时间是不同的。现有研究中还缺乏科学实用的路网分区效果度量指标。针对以上不足,论文结合交通均衡分配的理论和实际,设计路网分区效果的度量指标,并以分区效果最优为目标,首先讨论一般路网上分区路径选择模型和求解方法；其次讨论城市典型结构方格路网的分区路径和分区树选择模型和求解方法,最后将以上理论成果应用于中国的部分城市,进行实例分析,验证所建模型和算法的有效性,为交通管理部门制定路网分区及交通管理策略提供依据。 论文的主要工作和创新性成果如下 建立基于交通均衡分配的一般路网分j区模型并给出有效求解方法。结合交通均衡分配原则,以分区前后网络上用户总出行时间的变化为依据,设计一般路网分区效果度量指标——分区交通流分配效率损失值,即分区后各子区域采取区域交通流最优分配原则下用户总出行时间之和与整个网络实施交通流最优分配原则下用户总出行时间的比值；进而以分区交通流分配效率损失值最小为目标,建立将一般路网划分为2个子区域的关键分区路径选择模型,并设计有效求解方法；最后结合具有一般网络结构的代表城市重庆市局部交通网络,进行路网分区实例分析,验证了模型和算法的有效性。 建立基于交通均衡分配的方格路网分区模型并给出有效求解方法。结合城市道路典型交通网络——方格路网的特性,首先计算并证明方格路网上分区交通流效率损失值的性质,结果表明在边出行时间为1的方格路网上,选择任意起讫节点在路网边界且不在同条直线上的路径分区,导致的分区交通流分配效率损失值均为1。在这个特有性质的基础上,考虑分区路径拐弯次数最少和各子区域总出行时间均衡,建立将方格路网划分为2个子区域的关键分区路径选择模型,并结合方格路网的特殊性质设计快捷简便的计算方法。进一步建立将方格路网划分为k(k2)个子区域的关键分区树选择模型,并设计迭代算法进行求解。最后结合西安市明城墙内局部方格路网进行实例分析,验证模型和算法的有效性。