基于MFD的城市CBD邊界控制與誘導(dǎo)協(xié)同研究.pdf

1、由于交通路網(wǎng)與交通流自身的復(fù)雜性，使得城市大規(guī)模交通控制管理復(fù)雜性與難度增大。在交通管理手段上，交通控制與交通誘導(dǎo)分別從時間維度和空間維度上對城市交通進行管控，來解決交通擁堵問題。
　　基于優(yōu)先緩解中心區(qū)交通擁堵，兼顧外圍區(qū)域交通流量均衡的思想，本文借助宏觀基本圖理論，提出一種區(qū)域遞階邊界控制與誘導(dǎo)協(xié)同策略，從區(qū)域級別上實現(xiàn)對中心區(qū)路網(wǎng)的總量控制，從子區(qū)級別上實現(xiàn)交通密度均衡控制；針對中心區(qū)外圍潛在的排隊及擁堵問題，首次提出基于P

2、etri網(wǎng)的邊界交通控制和誘導(dǎo)協(xié)同建模方法，進一步從子區(qū)級別上闡述了控制與誘導(dǎo)的聯(lián)動關(guān)系和協(xié)同原理。本文提出的區(qū)域遞階邊界控制與誘導(dǎo)協(xié)同方法，豐富了現(xiàn)有MFD控制研究理論；同時，也為MFD邊界控制及其協(xié)同策略研究，提供了一種圖形化的建模思路和仿真工具。具體工作如下：
　　首先，為避免路口級建模帶來的高復(fù)雜度，以交通宏觀基本圖作為路網(wǎng)的性能表征工具，將CBD路網(wǎng)劃分為多個擁堵均勻分布的子區(qū)，并詳細(xì)介紹了交通區(qū)域MFDs和子區(qū)MFDs

3、系統(tǒng)；在此基礎(chǔ)上，給出了交通區(qū)域邊界控制與誘導(dǎo)協(xié)同的Petri網(wǎng)模型框架與建模方法，將傳統(tǒng)的交通流參數(shù)轉(zhuǎn)換為Petri網(wǎng)中的可控元素，使其更好地描述交通網(wǎng)絡(luò)在控制過程中的交通狀態(tài)變化情況。
　　其次，在高階層次上，建立交通區(qū)域邊界控制與誘導(dǎo)的協(xié)同工作流網(wǎng)，通過控制區(qū)域間的交通流轉(zhuǎn)移及誘導(dǎo)外圍區(qū)域內(nèi)被限交通流，使交通網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)達(dá)到期望服務(wù)水平，同時盡可能降低路網(wǎng)的總延誤時間。在低階層次上，基于子區(qū)級建模思路，以MFD作為子區(qū)路網(wǎng)性能評

4、估工具，進行多個擁堵子區(qū)間的邊界流量協(xié)同控制，實現(xiàn)子區(qū)間的服務(wù)水平與擁堵程度均衡。
　　最后，使用模型預(yù)測控制方法和遺傳算法進行優(yōu)化建模與求解；以廣州市天河區(qū)路網(wǎng)為實際案例，通過Matlab軟件進行數(shù)值仿真，計算分析不同控制方案下各子區(qū)交通狀態(tài)的變化情況與路網(wǎng)性能指標(biāo)，驗證本文提出的模型和算法的有效性。
　　實驗結(jié)果表明：本文提出的控制與誘導(dǎo)協(xié)同策略比單純的交通控制能更有效地提高交通網(wǎng)絡(luò)通行能力，降低網(wǎng)絡(luò)車輛延誤時間，使交通