干道過飽和交叉口群的實(shí)時(shí)交通控制策略研究.pdf

1、為緩解、破解過飽和交叉口(群)的交通供需矛盾，基于城市道路的間斷交通流特性，本文針對供需矛盾的焦點(diǎn)——交叉口連線路段的過飽和車隊(duì)，闡釋、分析其“回溢”所導(dǎo)致的交叉口(群)通行能力的損失機(jī)理，總結(jié)上述的通行能力損失所導(dǎo)致的交叉口(群)行程延誤的增漲規(guī)律。此基礎(chǔ)上，應(yīng)用系統(tǒng)學(xué)的“現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)—數(shù)學(xué)模型”方法，構(gòu)建干道過飽和交叉口群系統(tǒng)優(yōu)化控制(非線性規(guī)劃條件極值)數(shù)學(xué)模型。該數(shù)學(xué)模型以“行程延誤最小化”為目標(biāo)函數(shù)，以“通行能力零損失(防止過飽和

2、車隊(duì)超范圍回溢)”為約束條件。 在干道過剩交通總量(即全局負(fù)載)一定的前提下：各獨(dú)立交叉口間，既存在以“單交叉口負(fù)載/延誤最小化”為局部目標(biāo)的競爭，同時(shí)亦必需以“交叉口群負(fù)載/延誤最小化”為全局目標(biāo)而協(xié)同。鑒于各獨(dú)立交叉口之間同等的功能權(quán)重，因此，均衡飽和度(即競爭與協(xié)同的對立統(tǒng)一)是可行、且唯一可行的全局最優(yōu)解。必需注意——關(guān)鍵變量交叉口飽和度、過飽和車隊(duì)的長度及其時(shí)變率之間并不存在“一對一”的直接映射關(guān)聯(lián)，因此，上述約束條件

3、所限定的可行域內(nèi)可能無解，對此，對于均衡飽和度的控制，必需視具體情況，強(qiáng)制個(gè)別的交叉口飽和度低于1．00，縮減過飽和車隊(duì)的長度以符合上述的約束條件。 與過飽和交叉口群(理論研究范疇的)數(shù)學(xué)模型的最優(yōu)解相對應(yīng)，(工程技術(shù)、應(yīng)用實(shí)務(wù)范疇的)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的最優(yōu)化策略，即是以“擴(kuò)增單/多交叉口的通行能力”為核心的飽和度的“協(xié)同均衡化”： ◆策略應(yīng)用前期，各交叉口飽和度>1．00條件下，均衡飽和度向最低者趨近，實(shí)現(xiàn)過剩交通的交通強(qiáng)度(

4、具體體現(xiàn)為：過飽和車隊(duì)長度的時(shí)變率)的“均衡”，其目的意義側(cè)重：對過飽和車隊(duì)，一則控制其“小范圍存在”、二則抑制其“大范圍延伸”，降低干道全局的“均衡延誤”與“隨機(jī)延誤”。 ◆策略應(yīng)用后期，各交叉口飽和度<1．00條件下，均衡飽和度向平均值趨近，實(shí)現(xiàn)過剩交通的交通密度(具體體現(xiàn)為：過飽和車隊(duì)長度)的“疏解”，其目的意義側(cè)重：降低干道全局的“過飽和延誤”，而更重要的是，防止過飽和車隊(duì)“超范圍回溢”，保障交叉口通行能力的零損失。