基于物理屬性的城市快速路交通流特征參數(shù)模型.pdf

1、隨著大城市交通網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的發(fā)展，快速路已成為城市交通大動(dòng)脈，在城市交通系統(tǒng)中發(fā)揮著不可替代的作用。對(duì)快速路構(gòu)建動(dòng)態(tài)交通模型并進(jìn)行動(dòng)態(tài)交通態(tài)勢(shì)評(píng)估，是對(duì)大城市快速路系統(tǒng)乃至全網(wǎng)的交通管理及優(yōu)化方案實(shí)施的重要基礎(chǔ)。作為動(dòng)態(tài)交通模型的路網(wǎng)供給能力的標(biāo)定參數(shù)，路網(wǎng)中每條快速路路段的自由流速度、通行能力、臨界速度及阻塞密度四個(gè)交通流特征參數(shù)的合理設(shè)定是準(zhǔn)確進(jìn)行動(dòng)態(tài)交通態(tài)勢(shì)評(píng)估的關(guān)鍵。利用常規(guī)方法估計(jì)交通流特征參數(shù)，需要獲得快速路路段的24小時(shí)交通流

2、數(shù)據(jù)，并選取適用于快速路交通流特性描述的交通流模型進(jìn)行曲線擬合。然而，由于快速路網(wǎng)中大部分快速路路段未設(shè)檢測(cè)器，且部分已設(shè)檢測(cè)器路段無(wú)法獲得各交通狀態(tài)下的交通流數(shù)據(jù)樣本點(diǎn)，使得依賴于交通流數(shù)據(jù)的傳統(tǒng)交通流特征參數(shù)估計(jì)方法難以應(yīng)用。此外，由于出入口及公交設(shè)施密集等因素，快速路的交通流特性更為復(fù)雜，基于高速公路數(shù)據(jù)建立的交通流模型對(duì)快速路的適用性也有待研究。
　　 在此背景下，本文提出了基于物理屬性的城市快速路交通流特征參數(shù)模型。在

3、對(duì)快速路交通流特性定量分析的基礎(chǔ)上，提出利用快速路物理特征因素直接推導(dǎo)交通流特征參數(shù)的思路，面向應(yīng)用建立基于物理屬性的快速路交通流特征參數(shù)模型。主要研究成果包括：
　　 1、對(duì)快速路交通流特性進(jìn)行定量研究，提出快速路時(shí)空平均速度轉(zhuǎn)化公式及占有率-密度轉(zhuǎn)化公式；采用適用于快速路的VanAerde四參數(shù)單一結(jié)構(gòu)模型，在對(duì)快速路斷面交通流特征參數(shù)綜合分析的基礎(chǔ)上，對(duì)比分析基本路段、出入口附近路段及公交車站附近路段的確定型交通流特征參數(shù)

4、特點(diǎn)；提出利用邊界線分析通行能力區(qū)域篩選算法進(jìn)行通行能力分布分析，經(jīng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)分析表明，快速路通行能力分布服從Gamma及Lognormal分布。
　　 2、提出基于物理屬性的快速路交通流特征參數(shù)模型建?？蚣?，以系統(tǒng)性實(shí)現(xiàn)直接建立快速路物理特征因素和各交通流特征參數(shù)的函數(shù)關(guān)系的基本思路，其中快速路斷面特征矩陣聚類分析及快速路斷面交通流特征參數(shù)模型構(gòu)建為核心模塊。
　　 3、建立快速路斷面特征矩陣聚類模型，以實(shí)現(xiàn)物理.交通流

5、特征強(qiáng)相關(guān)快速路斷面樣本提取。子成果包括：(1)提出出入口及公交設(shè)施等快速路基本物理特征；(2)建立基于模擬退火遺傳算法(SAGA)優(yōu)化聚類數(shù)的K-Means聚類算法的快速路斷面特征矩陣聚類核心模型；(3)將物理特征數(shù)據(jù)及交通流特征數(shù)據(jù)視為二源特征數(shù)據(jù)，提出快速路斷面二源特征數(shù)據(jù)類型匹配模型。
　　 4、構(gòu)建快速路斷面交通流特征參數(shù)模型，子成果包括：(1)基于物理特征基本因素，提出含出入口綜合指標(biāo)及公交綜合指標(biāo)的物理特征因素；(

6、2)基于特征強(qiáng)相關(guān)快速路斷面樣本，建立物理特征因素與各交通流特征參數(shù)的多元交通流特征參數(shù)模型，并實(shí)現(xiàn)參數(shù)估計(jì)及模型驗(yàn)證。
　　 5、以北京西三環(huán)快速路交通走廊動(dòng)態(tài)交通模型為基礎(chǔ)平臺(tái)，對(duì)所建立的快速路交通流特征參數(shù)模型進(jìn)行測(cè)試。結(jié)果表明，在出入口及公交設(shè)施密度大且缺乏有效實(shí)測(cè)交通流數(shù)據(jù)情況下，較之傳統(tǒng)的采用統(tǒng)一交通流特征參數(shù)的方法，利用所建立的交通流特征參數(shù)模型進(jìn)行動(dòng)態(tài)交通模型的交通流特征參數(shù)標(biāo)定，能更準(zhǔn)確地捕捉快速路交通流特性。