基于循环道路饱和度的城市干线行人交通组织优化规划模型.docx

基于循环道路饱和度的城市干线行人交通组织优化规划模型 1 城市循环交通网络中的交通组织 现在，世界上许多主要城市都面临着各种各样的拥堵问题，尤其是在高高峰地区主要交通干道上的车辆常常感到拥挤。面对拥堵，近年来，在一些主要城市，如北京、昆明和深圳，提出了“微循环交通系统”解决方案。利用城市高密度、交通利用率低的城市二级路网（包括支路、背街和部分道路），将主要交通干道的交通量分配给主要交通干道，减少交通压力。不仅解决了城市主要道路的交通拥挤，而且充分利用了道路资源。提高了路网容量，灵活适应交通变化。 城市微循环交通网络规划的一个重要方面是交通组织的优化, 这对充分发挥微循环交通网络效率、提高安全水平有着至关重要的作用.微循环交通网络中核心的交通组织问题是单行交通的组织, 合理的单行交通组织能使得交通更为通畅、减少道路占地、提高交通安全保障水平;不尽合理的单行交通组织方案还可能导致司机寻路困难、过多迂回, 致使某些地方的微循环道路系统很少有人问津, 更加谈不上起到减缓路网交通压力的作用.近年来, 通过合理组织单行交通, 使整个路网的容量得以提高, 鉴于单行交通组织在城市微循环系统中发挥的重要作用, 使得单行交通组织在城市交通组织中越来越受重视.本文以降低路网干道饱和度为目标, 从微循环道路的通行能力限制出发, 建立了单行交通组织优化的双层规划模型, 并提出了相应的遗传算法, 对单行交通组织方案进行优化, 最后通过案例分析说明了模型与算法的有效性. 2 在微生物交通网络中，单级交通组织的优化和分析 2.1 双向反流网络组织 城市微循环交通网络由若干条干道和支线交织而成, 由于支线路段的道路宽度始终是非常有限的, 如果任由车辆双向行驶, 虽然可以为出行者带来方便, 但因为双向车流的冲突往往使得双向通行能力和小于组织单向行车的通行能力, 所以, 要使得微循环交通网络对整个交通网络起到重要作用, 就得根据交通需求, 优化单行交通组织方案. 城市微循环交通网络中的单行交通组织, 是对城市微循环交通网络的每一条支线路段, 确定是否组织单行交通并确定其行车方向, 它是由路段状况 (如道路宽度等) 及交通需求等因素决定的.通过组织单向车流, 一方面降低干道路段饱和度, 另一方面保证支线路段的车流畅通. 2.2 有最小段饱和水平的特性 微循环交通网络中单行交通组织的优化目标可以从以下几个方面来分析. (1) 最小化干道路段平均饱和度, 它是建设“微循环交通系统”的主要目标之一.干道路段平均饱和度反映整个路网中干道的平均饱和水平, 但不能反映具体某个干道路段的饱和水平. (2) 干道路段饱和度超限量, 所谓饱和度超限量是相对于干道最大期望饱和度而言的, 反映单个路段饱和度超过这个路段最大期望饱和度的程度, 它是最小化路段平均饱和度的补充. (3) 最小化支线路段平均饱和度, 它是保证“微循环交通系统”畅通的衡量指标, 反映整个路网中支线的平均饱和水平, 但不能反映具体某个支线路段的饱和水平. 另外, 在考虑具体某个支线路段的饱和水平时, 由于可以通过限制进入支线路段流量的方法实现最大期望饱和度的限制, 所以每一条支线路段引入最大期望饱和度的约束条件即可. 3 从单向行车方向到树种配流 对于给定的微循环交通网络Ν=(V,A∪B), 其中V={v1,v2,?,vn}为节点集,A为干道路段集 (相邻节点之间在A中都存在2条相向弧段, 对应2个相向的行车方向) ,B为支路路段集 (相邻节点之间在B中只存在1条无向边, 是否单向行车和行车方向待定) , 路段长度为l(a) ,a∈A∪B, 交通需求为 (qrs)n×n, 其中qrs为节点r至节点s的流量.对于干道路段a∈A, 通行能力记为C1(a) ;对于支线路段a∈B, 若双向通行, 则每个方向通行能力相同, 记为C2(a) ;若单向通行, 则通行能力记为C3(a) .值得注意的是,A中的路段具有行车方向,C1(a) 就是a的通行能力;B中的路段没确定是否单向行车和行车方向,C2(a) 和C3(a) 仅仅为“是否单向行车和行车方向”明确以后, 相应有向路段的通行能力.通行能力可综合地表示为 C(a)={C1(a),a∈AC2(a),a∈B双向通行C3(a),a∈B单向通行 一般由于双向车流的冲突, 往往双向通行能力会比组织单向交通要小, 即2C2(a) C3(a) ,a∈B. 类似通行能力, 相应地定义最大期望饱和度为 ˉS(a)={ˉS1(a),a∈AˉS2(a),a∈B双向通行ˉS3(a),a∈B单向通行 其中ˉS1(a),a∈A和ˉS2(a),ˉS3(a),a∈B为一些常数.当路段a∈B是否单向行车和行车方向确定以后, 结合C(a),ˉS(a),a∈B, 便可以确定出各个行车方向的通行能力和最大期望饱和